土木工程荷载与结构设计的研究

土木工程是一个包含比较广泛的学科,在土木工程中荷载不单单会有很多种类型,而且产生的作用也是相当复杂的,对于不同的荷载进行随机的组合给实际工程造成的影响是不一样的。本文从四个方面介绍了土木工程荷载和结构设计,第一个方面介绍了土木工程荷载和结构设计的关系;第二个方面对工程结构设计的方法做了详细的简介;第三个方面对荷载结构抗力情况进行了分析,其中包括随机荷载组合理论和规则以及常见的随机荷载组合规则的比较;第四个方面对荷载以及结构的抗力进行了有效的分析。     

钢与混凝土组合梁的可靠度分析

建立了对桥梁中钢与钢筋混凝土组合梁可靠度分析的半随机过程模型,研究了考虑车辆荷载（包括活载和冲击荷载）与恒载组合作用于下组合梁的可靠度评估．TR荷载组合规则被用来考虑荷载效应之间的关系．运用系统可靠度评估的方法,组合梁被模型化为由混凝土板、剪力传递器和钢梁串联而成的结构系统．     

钢与混凝土结合梁的可靠度分析

本文建立对桥梁中钢与钢筋混凝土结合梁可靠度分析的半随机过程模型,研究了考虑车辆荷载（包括活载和冲击荷载）与恒载组合作用于下结合梁的可靠度评估。ＴＲ荷载组合规则被用来考虑荷载效应之间的关系。运用系统可靠度评估的方法,结合梁被模型化为由混凝土板、剪力传递器和钢梁串联而成的结构系统。工程设计的数值算例表明,本文提出的可靠度分析模型可用于进行结合梁目标可靠度设计。     

铁路桥跨结构荷载作用分类与组合

本文根据结构可靠度理论,研究了铁路桥跨上各类荷载作用及其代表值,并运用国际安全度联合委员会(JCCS)规则和加拿大Turkstra规则及实例,对荷载组合实用规则,给出了部分荷载的分项系数。     

结构设计中的荷载组合

讨论了在保证结构可靠性的基础上，如何为结构设计构建合理的荷载组合规则的问题，文中介绍了国际上普遍采用的等时段荷载模型及其相应的组合理论，给出荷载分项系数和组合值系数的理论公式，并说明了如何将它应用在修订的荷载规范中。     

结构可靠度的时段分析方法

当结构可靠度的分析涉及多个荷载效应的组合时,目前多采用JCSS根据Turkstra规则推荐的组合方法,该法在国际、国内标准中都得到了应用。本文通过研究发现,这种方法与其所采用的荷载效应概率模型是不相符的,而且会导致结构可靠度的分析结果偏于冒进。为此文中提出了结构可靠度的时段分析方法,它不仅与荷载效应概率模型完全相符,而且不必采用经验方法进行荷载效应组合,组合问题已融入结构可靠度的计算之中;同时该法还具有较强的通用性,可应用于抗力为随机过程时的情形,以及抗力、荷载效应随机过程具有非平稳性和相关性时的情形。     

非对称荷载对大跨度非规则单层网壳结构性能的影响

以某大跨度非规则单层网壳为研究背景,应用ANSYS通用有限元分析软件对网壳结构进行了建模并重点模拟了风荷载、雪荷载、温度效应等多种非对称荷载作用,进行了静力分析、特征值屈曲分析以及非线性稳定分析。得到了网壳结构在15种典型荷载组合下的内力、位移结果,分析了非对称荷载对网壳结构静力性能的影响;考虑了几何非线性、材料非线性、初始缺陷,得到了网壳结构在非对称荷载作用下的稳定系数,分析了非对称荷载对网壳结构稳定性能的影响。强调指出非对称荷载作用在大跨度单层网壳结构设计中的重要性,为大跨度非规则单层网壳设计提供参考。     

考虑土壤-结构共同作用影响的双曲冷却塔可靠度

本文建立了对风荷载、自重和温度荷载组合作用下的双曲冷却塔结构进行可靠度分析的半随机过程模型,研究了考虑土壤-结构共同作用、塔底用连续弹性支承和离散支柱所造成的可靠度评估差异.运用等效静态的方法,考虑湍流动态风荷载响应.将动态随机过程模型转化为静态随机变量模型.TR荷载组合规则被用来考虑各荷载效应之间的关系.以广东茂名90米双曲冷却塔作为算例,数值结果表明不考虑共同作用的设计是保守的.     

工业厂房吊车荷载的概率模型和组合方法

吊车设计使用年限越长,在实际运行中荷载最大值出现的可能性越大,在考虑其荷载效应组合时应以设计使用年限作为参数,取荷载最不利值。确定吊车荷载概率模型时,采用平稳二项随机过程理论,依据观测周期内统计所得的任意时刻的概率模型(极值Ⅰ型分布),最终确定不同设计使用年限中吊车荷载最大值的概率模型(极值Ⅰ型分布)和统计参数。随后在进行工业厂房的荷载效应组合时,以吊车荷载作为主导荷载,应按最不利情况考虑。根据统计分析,最不利工况一方面取影响线内吊车出现的概率为100%,另一方面考虑多台吊车出现在影响线上位置的不确定性,采用修正Turkstra规则,确定多台吊车荷载组合效应的概率模型为极值Ⅰ型,并通过误差传递公式计算相应的统计参数。     

荷载与结构设计课程教学问题及解决对策——以JCSS组合规则为例

荷载与结构设计方法作为土木工程专业平台课程,主要介绍工程结构所承受的各类荷载和结构设计的基本概念、结构可靠度理论以及满足可靠度要求的结构设计方法。文章以JCSS组合规则为例,归纳了教学中存在的实际问题,并对此阐述了教学改革的必要性,提出了教学改革的具体方法。     

结构塑性分析中机构组合的规律性

本文将杆系结构的塑性破坏荷载用塑性弯矩系数及外功系数来表达,讨论了机构相互组合时的规律性,运用这些规则为求得任何复杂的杆系结构的型性破坏型式及破坏荷载提供了方便的途径,避免了在分析中需要凭经验试算的缺点。     

中美欧建筑结构荷载规范对比研究

随着"一带一路"国际工程项目的持续推进,关于国内外建筑结构荷载规范的对比研究变得十分迫切.本文针对中国、美国和欧洲建筑结构荷载规范,从承载力极限状态和正常使用状态两个方面,对荷载组合的设计表达式与分项系数取值进行了系统研究.结合实际工程算例详细分析了中美欧荷载组合计算方法的异同,研究表明:中美规范计算结果接近,欧洲规范计算结果偏于保守,产生差异的主要原因在于不同规范的分项系数取值不同,部分规范引入调整系数以增大或减小某项荷载组合值.     

中美规范关于钢结构厂房的荷载组合比较

本文介绍了美国IBC规范的荷载组合,并介绍在单层门式轻钢厂房设计中,主要考虑的荷载和荷载组合,并与中国规范进行对比。     

VM荷载下双层饱和黏土地基承载特性数值分析

复合加载下地基的承载特性是港口、海洋工程基础设计的关键问题。近来,极限荷载包络图取代了经典的承载力计算方法,用于评价复合加载下地基的组合极限承载力。以大型通用有限元软件ABAQUS为计算工具,对VM荷载作用下层状饱和黏土地基上基底完全粘结的条形基础承载力进行系统的变参数计算,研究地基土层强度特性、荷载组合等因素对地基承载力及破坏模式的影响规律,得出VM荷载作用下极限荷载的包络图,为港口、海洋工程基础设计提供参考。     

变电构架温度荷载作用的影响分析

针对变电构架温度荷载作用的影响问题,建立有限元模型,分析了变电构架在温度荷载及荷载组合情况下的内力、位移及分布情况,对温度荷载与实际荷载组合效应结果进行比较,得出构架在温度荷载作用下的相关结论,提出一些设计建议。     

连续跨压型钢板-混凝土组合楼板的承载力

根据连续跨组合楼板试验结果 ,对连续跨组合楼板的承载力进行了分析 ,推导了连续跨组合楼板的纵向滑移荷载和极限荷载 ,结果与试验结果吻合。提出了连续组合楼板的承载力计算方法     

按部分剪力连接计算压型钢板-混凝土组合板承载力的简化方法

提出多种荷载作用下,简支压型钢板-混凝土组合板承载力的部分剪力连接简化计算方法。分析组合板纵向剪切破坏的部分剪力连接理论模型,阐明组合板纵向剪切破坏的机理,以及控制截面位置和极限荷载的求解思路。通过公式推导,分别得到了组合板在两点对称荷载和均布荷载作用下的承载力计算公式。在此基础上,提出点荷载和均布荷载共同作用下的组合板承载力计算方法,通过参数分析,对该方法进行简化,得到多个荷载作用下组合板承载力的简化计算公式。结合12个简支组合板的静力试验结果,进行公式验证,计算结果与试验值吻合良好。通过小比例滑块试验得到压型钢板与混凝土的界面强度参数,即可用该方法计算组合板的承载力。     

钢-混凝土组合转换框架试验研究

为研究钢-混凝土组合转换梁-矩形钢管混凝土柱构成的组合转换框架的受力性能,对1榀组合转换框架缩尺模型进行了竖向荷载和低周往复水平荷载试验。分析了组合转换梁在竖向荷载作用下的刚度及裂缝开展情况以及组合转换框架在水平往复荷载作用下的破坏特点、荷载-位移滞回曲线及骨架曲线、延性、屈服机制和耗能能力等力学性能。试验研究结果表明,在竖向荷载作用下,组合转换梁刚度大,抗裂性能好,满足结构正常使用要求;在水平荷载作用下,转换框架延性好,极限层间位移角大,滞回曲线对称、饱满,耗能能力强。     

波形钢腹板-钢管混凝土组合结构人行天桥的动力性能研究

利用大型通用有限元软化分别对波形钢腹板钢管混凝土组合人行桥与等钢量的平钢腹板钢管混凝土组合人行桥分别进行了人致振动分析,人行荷载取简化后的半波正弦荷载,将其视为一移动荷载作用在桥面上,进行两种人行桥的动力响应分析。分析表明,波形钢腹板组合人行桥的竖向和侧向的动力性能均要优于平钢腹板组合人行桥。     

阵列式位移计测试技术在吸入式组合桩力学试验中的应用

阵列式位移计(SAA)应用微电机系统(MEMS)加速度测试仪测量相应的位移,倾斜角和加速度。该方法具有很高的精度,且该系统能够动态跟踪测试,并且可以重复利用。本文介绍了SAA测试系统在吸入式组合桩承载力特性模型试验研究中的应用,该模型试验研究了不同长径比、荷载作用角度和桩间距3个重要因素对桩的斜向承载力的影响。结果表明:SAA测试系统可全面,直观地反映出组合桩模型在不同长径比、荷载作用角度和桩间距的桩体在不同级的荷载下的沿着桩深各点位移情况,而且能较好的显示桩体在极限荷载的情况下位移的突变,为桩体周围土体的极限荷载下的破坏标准的确立提供依据。