非线性温度梯度作用下简支箱梁的剪力滞效应

为分析非线性温度梯度作用下箱梁的自应力分布,考虑上、下翼板剪切转角的最大差值幅值和相位的不同及截面的内力平衡,提出应力平衡的双参数剪力滞翘曲位移函数.在此基础上,根据最小势能原理,建立简支箱梁的微分方程和边界条件.随后计算非线性温度作用下简支箱梁的自应力,并与有限元结果进行比较.算例分析结果表明,在非线性温度梯度作用下,双参数法所得计算结果与有限元分析结果一致,且满足全截面轴力自平衡的双参数法计算精度高于直接双参数法的计算结果.简支箱梁在非线性温度梯度下的温度自应力导致端部产生剪力滞效应,温度剪力滞效应的影响范围约为1.5倍箱梁宽度,且应力结果大于基于平截面所得的应力.对于截面上下对称的无悬臂翼板箱梁,考虑剪力滞效应的跨中应力和平截面假定的计算结果相同;对于截面上下不对称的带悬臂翼板箱梁,由于非线性温度引起剪力影响截面的曲率,即使在跨中区域平截面假定所得的温度应力依然小于精确解,双参数法修正了剪力对截面曲率的影响而显著提高了计算精度.     

基于失效树理论的结构多位置损伤检测方法

在某一确定荷载作用下,结构不同部位的失效概率是不同的.为此提出了基于失效树理论进行人工神经网络样本采集的方法.在此基础上,采用人工神经网络和遗传算法进行结构动力损伤定位和损伤程度的估计.算例分析表明:基于失效树理论可以有效地减少训练样本的大小,从而有效的进行结构多损伤情况下的损伤检测分析.     

变高度悬臂箱梁剪力滞效应的半解析解

以等截面Euler梁的自由振动模态为Ritz基函数,提出了一种求解变高度箱梁剪力滞微分方程组的Ritz法。该方法首先进行与箱梁相同跨度相同边界条件等截面欧拉梁模态分析,然后将箱梁的竖向挠度和剪切转角用模态及其导数的线性组合来表达,从而将变分法所得箱梁剪力滞微分方程组转化为线性代数方程组进行求解。在此基础上,研究了参与计算模态阶数和截面高度变化率对计算误差的影响,算例分析结果表明:箱梁高度变化越大,Ritz法的收敛速度越慢;但随着参与计算模态阶数的增加,Ritz法将收敛到解析解。采用12阶以上模态进行计算,所得的剪力滞系数误差小于5%。     

悬臂施工中临时固结柱的优化设计及实验

临时固结结构是桥梁悬臂法施工中的一个临时性结构。为使设计的临时固结结构既安全又经济,基于ANSYS中的优化模块进行结构的优化设计。对于钢管混凝土柱临时固结结构,提出以钢管的造价为目标函数,以极限承载力、套箍系数和径厚比为约束条件建立优化函数。考虑到施工过程中荷载组合类型较少,采用对每个荷载组合进行优化分析,并以不同荷载组合优化结果的最大值作为设计的依据,从而简化计算。最后,以西安沣河大桥悬臂法施工中钢管混凝土柱为例,进行优化设计并进行实验验证,实验研究结果表明,由优化分析所设计的固结柱可确保桥梁安全正常的施工。     

混凝土箱梁支座位移实验及有效温度计算

为计算非线性温度分布下桥梁的支座位移,基于单位荷载法基本原理,建立了连续梁支座位移的计算方法和截面有效温度的计算公式。在此基础上,提出了有效温度的5种简化计算方法。为检验计算方法的精度和合理性,以西安沣河大桥这座单箱三室7跨变截面的连续箱梁桥为研究对象,现场实测了箱梁截面的温度和支座位移。实验研究和数值计算结果表明,截面的有效温度与截面的温度分布和截面的形状有关,对于变截面箱梁而言,即使具有相同的温度分布,不同截面的有效温度也是不同的。考虑混凝土的热传导效应,假定混凝土板内温度变化为指数衰减模式计算截面有效温度的加权平均值,所得支座位移误差较小,且偏安全。随后,有限元方法的计算结果进一步表明这种算法的合理性。     

活学活用两自由度动力系统基本理论

结构动力学涉及很多抽象的力学模型和概念,数学理论要求较高,特别是多自由度体系。文章总结了如何针对工程实际问题,通过理解问题、分析问题和解决问题,提高结构动力学学习效果。为使抽象力学模型的物理意义及其工程应用更为直观,将两类重要的工程问题:动力测量和桥梁减震简化为两自由度体系。讨论多自由度体系中刚度和阻尼的作用。详细讨论了动力测量中的增加刚度和减震中降低刚度以及阻尼对减震的影响的全局和局部效应。     

双洞隧道下穿既有线的施工优化分析

北京地铁17号线东大桥站下穿既有6号线的单层双洞隧道,拟采用6导洞交叉中隔墙法施工。为控制既有线和地表的沉降,采用Flac3D数值计算方法,研究4种导洞施工顺序对既有隧道和地表沉降的影响规律,提出群洞影响系数以定量研究相邻隧道施工对变形的影响。计算结果表明,导洞竖向开挖施工方案,可有效减小既有线隧道最大沉降及群洞效应,为最优的施工顺序。     

P、SV波作用下层状土层随机波动分析

提出了P、SV波作用下层状土层地震反应分析的随机波动分析方法。在这一方法中,将波动理论和随机振动理论结合起来,求解波动方程和土层地震反应的统计参数,可以准确而又方便考虑地震波斜入射及基岩弹性刚度对土层地震反应的影响。文中进一步通过算例分析,探讨了P、SV波的入射角度、土层厚度以及基岩和土层间的剪切波速比等因素对土层随机地震反应的影响。     

地震作用下悬臂类结构的模态截断方法

为估计模态叠加法中模态截断对结构地震作用下位移、速度、加速度反应的影响，对比分析了累积振型参与质量误差、静荷载参与比误差、质量相关荷载作用下的位移误差、累积振型贡献系数误差、累积振型加速度贡献系数误差和单位阵误差等模态截断指标随模态数目增加的变化规律。以一个5层剪切框架、一个单向不对称的4层框架和一个框架支撑结构的地震反应为例，讨论了结构位移、速度和加速度反应的模态截断误差与模态截断指标的关系。算例分析结果表明，静荷载参与比误差高估了低阶模态的影响而使模态截断数目偏少；质量相关荷载作用下的位移误差所得模态数目不稳定，这两个指标不适合作为模态截断的依据。对于悬臂类结构，模态截断所产生的累积误差以加速度的最大，速度的次之，位移的最小；对于位移反应，首层平动位移的累积振型贡献系数误差和累积振型参与质量误差可作为位移反应模态截断的依据；高阶模态对结构加速度反应的贡献大于对位移反应的贡献，应采用累积振型加速度贡献系数误差作为加速度反应模态截断的依据。