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2010年  第27卷  第增刊I期

基本方法
各向同性弹性介质非线性本构方程
李 忱, 杨桂通, 黄执中
2010, 27(增刊I): 1-005,.
摘要:
从张量函数出发,围绕共轭应力、应变变量,研究了各向同性非线性弹性介质各种形式的本构方程以及各种形式方程之间的关系。推导出用张量不变量,标量不变量表示的两种形式非线性Green弹性介质本构方程。证明了方程是完备的,不可约的。作为应用举例,研究了橡胶材料的工程应用问题。
多级力控制随机Pushover方法
于晓辉, 吕大刚, 王光远
2010, 27(增刊I): 6-010.
摘要:
提出“次中震”的概念,将“小震、次中震、中震、大震”四级地震水准与“轻微破坏、中等破坏、严重破坏、倒塌”四级整体极限状态相对应,提出多级力控制Pushover方法。考虑结构的随机性,将蒙特卡洛模拟法与多级力控制Pushover方法相结合,提出多级力控制随机Pushover方法。将该法应用于钢筋混凝土框架结构,得到结构整体抗震能力易损性曲线。
圆柱体带空泡轴向绕流研究
金大桥, 王 聪, 魏英杰, 赵 静, 邹振祝
2010, 27(增刊I): 11-014.
摘要:
研究了不同长细比圆柱体水下运动产生空泡的形态及带空泡绕流的阻力。长细比不影响圆柱体产生的空泡形态。圆柱体绕流从局部空泡发展到超空泡绕流后,压差阻力系数减小,摩擦阻力系数减小至趋于零,总阻力系数几乎和压差阻力系数一样。空化数较高时,随长细比增大,阻力系数先减小后增大;空化数较小时,相同空化数条件下,其阻力系数基本趋于一致,空化数越小,阻力系数越小。
地震波时变谱估计方法比较研究
吴巧云, 朱宏平
2010, 27(增刊I): 15-019.
摘要:
利用小波变换、S变换、Hilbert-Huang变换(HHT)、自适应Chirplet变换等现代时频分析技术对Kobe波及El Centro波进行时变谱估计。通过对比分析表明具有自适应分解形式的HHT、Chirplet变换,排除了窗函数、交叉项等造成的种种干扰,具有较高的时频分辨率;S变换对低频分量分辨率较低;小波变换虽然在高频段存在能量泄露现象,但其具有较好的时间分辨率。通过对比Kobe波及El Centro波的时变谱图,可以得到,Kobe波相对于El Centro波具有短持时高能量的特点,由HHT三维图可得到较清晰的局部细节时频特征,了解序列能量在时间-频率平面上的分布情况。
结构随机振动分析的等效激励法
孙作玉, 王 晖
2010, 27(增刊I): 20-022,.
摘要:
提出了结构随机振动分析的等效激励法,基于结构所受随机荷载的功率谱密度构造了等效激励荷载,以此作为该结构的确定性荷载输入,采用常规的结构动力分析方法计算出结构的响应,然后对响应进行Fourier分解,求得单个虚拟激励对应的响应,再进一步求出结构响应的功率谱密度。分析了单点激励下非平稳随机响应的问题,讨论了非线性系统随机响应情况。
环肋圆柱壳受损伤后的剩余强度探讨
白雪飞, 郭日修
2010, 27(增刊I): 23-028.
摘要:
为探讨外压作用下的环肋圆柱壳,在出现损伤变形但尚未破损的状态下,能安全承受的最大压力,该文提出了受损伤环肋圆柱壳的“剩余强度”概念。以“涡形凹陷”作为损伤变形的典型形状,考察环肋圆柱壳在静水外压作用下的应力分布和失稳临界压力,与相应的完好状态的环肋圆柱壳进行比较,分析损伤凹陷位置和幅度的变化对受损伤环肋圆柱壳所能承受的最大压力的影响规律,提出了评估受损伤的环肋圆柱壳“剩余强度”的量化指标——剩余强度系数,并绘制了“剩余强度系数图谱”。
基于ARLEQUIN方法和XFEM的结构多尺度模拟
乔 华, 陈伟球
2010, 27(增刊I): 29-033.
摘要:
该文研究考察ARLEQUIN方法与扩展有限单元法(XFEM)相结合进行结构的多尺度模拟。首先简要介绍了扩展有限单元法和ARLEQUIN方法的基本理论,基于Matlab软件编制了ARLEQUIN方法和扩展有限元方法相结合的多尺度分析程序。对一带边裂纹的板进行了应力分析并计算裂纹尖端附近应力强度因子,同时对一中心带圆孔的方板在受水平均布拉力作用下的孔口应力集中问题进行了分析。计算结果表明:该文编制的程序是正确的,将ARLEQUIN方法和XFEM相结合进行结构多尺度数值模拟是可行的。
不同载荷作用下Ⅲ型动态裂纹的解析解
吕念春, 李新刚, 程云虹, 程 靳
2010, 27(增刊I): 34-038.
摘要:
通过复变函数论的方法,对Ⅲ型动态裂纹坐标原点受阶跃载荷、常数载荷作用下的问题分别进行研究。采用自相似函数的方法可以获得应力、位移、应力强度因子、应变能密度因子、应变能释放率和位错分布函数的解析解。应用该法可以迅速地将所讨论的问题转化为Riemann-Hilbert问题,并可以相当简单地得到问题的闭合解。利用这些解并采用叠加原理,就可以很容易地求得任意复杂问题的解。
有限元线法轴对称单元在稳态温度场分析中的应用
黄其华, 戴元军, 高建岭, 白玉星, 王晓纯
2010, 27(增刊I): 39-042,.
摘要:
该文将有限元线法应用于温度场分析,提出了一种分析温度场的新方法。以轴对称单元为例,简要地阐述了有限元线法分析温度场的基本步骤。重点介绍了有限元线法分析在分析温度场中的理论推导过程,得出了常微分方程和对应的边界条件。选用高质量常微分方程组器求解所得的常微分方程组,通过调用子程序APPSLN可输出任一点的解答。
桁架结构大变形问题的位置解法
徐友良
2010, 27(增刊I): 43-047.
摘要:
提出了一个求解桁架结构大变形问题的新方法:按变形后的平衡位置建立平衡方程,以该位置时各铰链(节点)处的位置矢量(而不是位移矢量)为基本未知量进行求解。该方法的基本步骤与现行有限元方法是基本一致的,但组建的不是刚度矩阵。通过编制通用程序,该方法可求解任意桁架结构的大变形问题。实例表明:该方法效率很高,而且可以获得非常精确的计算结果。
轴向荷载作用下K型管节点应力集中系数研究
石卫华, 钟新谷, 余志武
2010, 27(增刊I): 48-052.
摘要:
热点应力法是目前国内外学者研究焊接管节点疲劳寿命的主要方法,而应力集中系数是计算热点应力的主要参数。该文提出了焊缝模拟方法,建立了空心K节点及主管填充混凝土K节点的数值模型,研究了轴向平衡荷载作用下空心及填心K型管节点应力集中系数分布的规律,并与试验结果进行了比较,证明该文提出的数值模拟方法简单可靠,精确性好,可为管节点有限元分析提供借鉴;主管填充混凝土管节点的应力集中系数最大值减小为空心管节点的1/3,说明管内填充混凝土能有效提高管节点的疲劳寿命。
单地震动记录随机增量动力分析
吕大刚, 于晓辉, 王光远
2010, 27(增刊I): 53-058.
摘要:
传统增量动力分析(IDA)方法没有考虑结构的随机性,该文将基于Nataf变换的点估计法与单地震动记录增量动力分析相结合,提出了考虑结构随机性的IDA方法。将该方法应用于钢筋混凝土框架结构,分析得到随机IDA曲线。结果表明:该方法可有效地考虑结构随机性对IDA分析结果的影响。
基于宏观单元的结构非线性分析方法、算例及工程应用
陈学伟, 韩小雷, 林生逸
2010, 27(增刊I): 59-067.
摘要:
罕遇地震作用下结构和构件进入塑性阶段而会发生弹塑性损伤,正确的模拟结构进入非线性状态后的力学行为对评价结构的抗震安全性具有重要的意义。该文采用纤维单元及多弹簧单元等宏观单元对CFRP混凝土构件、预应力混凝土梁及剪力墙进行构件弹塑性分析,并与试验结果进行对比,表明宏观单元对混凝土构件弹塑性模拟的适用性。该文对采用纤维单元对足尺钢框架振动台试验进行数值分析,表明经过构件层次的力学行为校对后的纤维单元模型能准确预测结构在大震作用下的响应及倒塌前的破坏行为。通过大量算例结果和试验结果对比,说明基于宏观单元的非线性分析方法可以准确模拟整体结构与构件的非线性行为。最后通过两个工程实例说明了宏观单元可以应用于复杂工程整体结构非线性分析中,具有实际工程应用意义。
烈度指标函数对IDA曲线离散性的影响
杨 成, 潘 毅, 赵世春, 李彤梅, 李英民
2010, 27(增刊I): 68-072.
摘要:
利用SPO非线性分析得出了结构基本周期随地震作用逐渐变大而延长的基本规律,并得出了增量动力分析中结构随地震作用提高渐进的软化及损伤过程,提出了渐变的增量动力分析IM函数。经与弹性反应谱和Cordova双参数模型比较,使用该函数作为烈度指标对IDA曲线收敛有一定提高。研究结果可应用于基于非线性地震响应分析的结构抗震性能评估。
土木工程学科
土与结构相互作用振动台试验模型土设计方法分析
李 岳, 姜忻良
2010, 27(增刊I): 73-076.
摘要:
振动台试验是进行土与结构相互作用问题研究的重要手段,对于相互作用体系中地基土的模拟目前仍存在很多讨论。该文首先探讨了模型土相似设计理论与相似设计实施的主要特点,并对近年来国内外常用的模型土设计方法进行了归纳和总结,分析比较了不同设计方法的适用范围与存在的不足,研究结论可以为今后的试验研究提供指导和帮助。
动力排水固结法加固某吹填淤泥地基试验研究
李云华, 马 哲, 张季超, 许 勇
2010, 27(增刊I): 77-080.
摘要:
以大亚湾石化区某填海工程为背景,介绍了动力排水固结法处理新近吹填淤泥地基的试验研究,采用“先轻后重、少击多遍、逐级加能”的施工工艺,使软弱地基力学性能和变形能力得到较大幅度的提高,节约了工程工期和造价,可供类似工程参考。
二维粘弹性波数值模拟方法及北川县城震害分析
刘铁林, 栾 宇, 钟 伟
2010, 27(增刊I): 81-084,.
摘要:
提出一种研究复杂地形二维粘弹性介质中波动问题的数值模拟方法。利用标准线性固体(SLS)微分型本构方程给出计算当前应力的公式,基于三角形网格给出控制体的动力平衡方程,在时间域上逐步递推计算给出各节点的加速度、速度、位移和各格子的应力。与解析解的对比结果验证了方法的正确性。该方法自动满足复杂地形的自由表面条件。研究了地震作用下北川县城区域的剪应力、加速度场的动态集中现象,分析了震害原因。
碳纤维增强H型压弯钢柱弹塑性失稳分析
钮 鹏, 杨 刚, 金春福, 范颖芳, 宫本奇
2010, 27(增刊I): 85-089.
摘要:
基于计算压弯构件弹塑性失稳的Ježek法,推导了在轴压和弯矩共同作用下翼缘外表面粘贴碳纤维片后H形截面柱绕强轴失稳时极限荷载的计算公式。通过与有限元结果比较,表明了该解析解的正确性,这对构件弹塑性屈曲的基础理论研究十分有益。计算结果表明:构件所受弯矩越大,横截面进入塑性的区域就越大,这时碳纤维的增强效果就越明显,可见,表面粘贴碳纤维能够有效提高构件弹塑性极限承载能力。
利用风洞加速砖风化的试验研究
谈晓青, 刘卫东, 杨伟波, 肖煌俊
2010, 27(增刊I): 90-093.
摘要:
该文利用风洞对砖施加风荷载作用,以达到加速砖风化的效果。为了研究影响用于历史保护建筑外墙砌筑材料的人工砖风化因素的主次关系,该文运用了正交试验设计的方法研究其抗风化性能,主要从人工砖的抗压与抗折强度两个考核指标对砖的抗风化性能进行评价,发现风荷载加速了正常使用下人工砖的风化,盐分与水分的侵入导致了砖块的进一步劣化。
网络化结构实验室:桥梁结构远程拟动力试验平台开发与应用
郭玉荣, 范云蕾, 曾 东, 肖 岩
2010, 27(增刊I): 94-098.
摘要:
为实现实验室的资源共享和提高试验能力,开发了网络化结构实验室系统。系统包含一个通用的网络通讯平台和基于通讯平台开发的多个远程协同拟动力试验平台。对于桥梁结构,开发了一个简化的单自由度系统拟动力试验平台和一个考虑墩顶不同位移的多自由度远程协同拟动力试验平台。试验平台具有统一的构架,分别由控制中心、真实试验机、虚拟试验机和远程观察器4个模块组成。控制中心组织整个试验流程,进行整体结构数值分析;真实试验机和虚拟试验机分别采用试验设备和数值模拟来获取子结构的恢复力;远程观察器可以获取试验结果。真实试验机和MTS电液伺服系统之间采用一个标准的ActiveX控件进行位移指令的发送和试验反馈数据的采集。利用开发的试验平台进行了系列桥梁结构虚拟和真实远程协同拟动力试验,验证了试验平台的可靠性。
设防水准对典型框架结构土建工程造价的影响
韩 淼, 李守静, 刘健兵
2010, 27(增刊I): 99-102,.
摘要:
对北京某典型六层框架结构房屋在不同设防水准下的土建工程造价进行计算,并与房屋售价进行对比,分析表明,设防水准提高一个等级,土建工程造价略有增加;在购房款不增加的前提下,只需减少很小的建筑面积,或是将用于房屋装修的费用中压缩很少一部分出来,房屋的抗震设防水准可获得一个等级的提高。
广东科学中心E区隔震支座监测预警指标研究与应用
范 雁, 张季超, 许 勇
2010, 27(增刊I): 103-107.
摘要:
通过实测数据处理及结构有限元模拟分析,给出了广东科学中心隔震支座健康监测一级、二级预警指标。基于隔震支座界限特性,建立了其压缩状态下的水平界限位移变形公式,并结合罕遇地震作用下隔震元件的水平位移变形控制,提出了三级、四级预警指标,为工程预警系统设置提供有效参数。
压型钢板-竹胶板组合墙体抗震性能试验研究
李玉顺, 沈煌莹, 张王丽, 韩添石
2010, 27(增刊I): 108-112,.
摘要:
提出了一种新型的轻质组合墙体结构——以压型钢板为骨架芯板,钢板两面用结构胶粘剂粘贴竹帘胶合板,两侧用厚竹板封边并用自攻螺钉固定的压型钢板-竹胶板组合墙体。以竹胶板厚度、钢板厚度、压型钢板波高等为参数,对5片组合墙体进行拟静力试验,观察各级荷载作用下竹板和钢板中的应变变化,得到了组合墙体的承载力指标以及延性系数、耗能系数等抗震性能指标,在此基础上进行了组合墙体的承载力分析。结果表明,竹板厚度对墙体的水平抗剪强度和刚度的影响不大,而芯部压型钢板的厚度和波高的变化对墙体承载力指标和抗震性能指标影响显著;根据弹性阶段组合墙体呈现的应力-应变关系,提出了组合墙体的力学简化模型及承载力计算方法,其计算值与试验值吻合较好。
四渡河悬索桥抖振响应时域分析
龙晓鸿, 李 黎, 胡 亮
2010, 27(增刊I): 113-117.
摘要:
四渡河特大桥是一座山区大跨悬索桥,为高柔的风敏感结构。在分析抗风性能时,采用大型通用有限元软件ANSYS,建立了四渡河悬索桥的三维有限元模型,分析了模型的动力特性,根据Geodatis改进型的谱表示法模拟了桥梁的随机脉动风速场并进行了检验,然后基于准定常理论计算了作用在模型上的抖振力时程,最后由时程分析分别求得抖振时域分析的结果。分析结果为四渡河悬索桥的抗风设计提供了依据,可供同类桥梁设计参考。
错层建筑在汶川地震中受损分析
毛蓉萍
2010, 27(增刊I): 118-121.
摘要:
2008年5月12日四川汶川发生8.0级地震,地震造成了大量建筑的倒塌和损坏,给人民的生命和财产带来了巨大的损失。该文选择四川地震主要灾区受损严重的错层砖混结构工程为研究对象,通过现场震害调查及原结构构件连接状况分析,建立符合实际的计算模型。应用结构空间有限元分析软件,采用振型分解反应谱法,按实际估计烈度进行抗震分析,其计算结果与实际震害基本吻合,由此分析错层砖混结构震害原因,总结了一些经验和教训。
单自由度结构地震激励下瞬时均方根响应的小波变换估计
杜 鹏, 孙 智
2010, 27(增刊I): 122-126.
摘要:
该文应用小波变换方法对受到地震荷载作用的线性单自由度体系的瞬时均方根响应进行估计,应用小波方法分析地震激励的时频特性,在小波域内求解了地震激励下结构响应的瞬时功率谱密度函数,并且基于此估计了结构的瞬时均方根响应。该文对一单自由度结构进行数值模拟研究,结果表明:小波分析方法具有很好的精度。
填充墙对矩形钢管混凝土框架结构抗震性能的影响研究
李 斌, 高春彦
2010, 27(增刊I): 127-131.
摘要:
为了研究填充墙对钢管混凝土框架结构抗震性能和受力性能的影响规律,该文通过两榀单跨两层带填充墙的矩形钢管混凝土框架结构的低周反复荷载试验,研究分析了该类框架结构的承载能力、延性、耗能能力、破坏机理及其破坏特征。结果表明,填充墙的存在使框架的承载能力、抗侧刚度均大幅度增加,但其屈服位移和极限位移减小,延性降低。经比较研究发现,带填充墙的矩形钢管混凝土框架与同类其他框架相比具有良好的抗震性能和耗能能力。鉴于填充墙的存在对矩形钢管混凝土框架的受力性能和延性均有较大的影响,在钢管混凝土框架结构的工程实践中,应明确填充墙对结构受力的贡献,若考虑填充墙参与结构受力,则应在整体结构分析中给予考虑,否则填充墙宜与框架柱采取柔性连接,避免产生刚度效应。
松软基础上6幢高层建筑的振动特性测试
史文海, 李正农
2010, 27(增刊I): 132-135.
摘要:
采用脉动观测法对温州市区6幢高层建筑的自振特性进行了测试。通过分析建筑的自振周期,得到了松软基础上高层建筑的基本周期与建筑高度和楼层数之间的近似关系。测试结果表明:20世纪90年代初和2000年后建成的高层建筑的抗震性能存在一定的差异,温州市区松软基础上的高层建筑在遭受到外地强震波及的时候容易产生共振反应。
刚性芯夯实水泥土桩复合地基非线性数值分析
丁继辉, 孟艳杰, 王维玉, 徐成杰
2010, 27(增刊I): 136-140,.
摘要:
基于优化桩型的观点,将夯实水泥土桩和灌注桩组合成现浇刚性芯复合桩,充分发挥了夯实水泥土桩、灌注桩的优点,弥补了水泥土桩、灌注桩的缺点。根据弹塑性力学的增量理论,对混凝土、夯实水泥土和土采用Druker-Prager屈服准则,建立现浇刚性芯复合桩复合地基的计算模型,基于IFEPG有限元自动生成系统,编制了有限元程序。通过工程实例,对刚性芯复合桩复合地基的位移场、应力场和破坏机理进行了分析。
无线监测系统在真空预压分层沉降观测中的应用
朱 超, 张季超, 许 勇, 王可怡, 丁晓敏
2010, 27(增刊I): 141-144.
摘要:
结合某真空预压软基处理工程实例,分析了地表沉降观测和分层沉降观测在施工监测中的重要作用,采用无线监测系统以及新的埋设方法,解决了分层沉降监测过程中运用传统埋设方法遇到的技术难题,通过典型测点分析显示此方法能够较准确地测出各地层的沉降量,可供类似工程参考。
相变效应对灌注桩与冻土回冻过程影响的研究
贾艳敏, 徐 达, 郭红雨
2010, 27(增刊I): 145-149.
摘要:
以传热学为基础,考虑地质条件、冻土初始地温场的影响及相变效应,在自然回冻状态下,给出冻土地区桩基温度场的二维控制微分方程及初始边界条件。结合试桩工程实例,建立二维数值模型,数值方法求解的计算值与实测值吻合较好。分析了钻孔灌注桩与冻土回冻过程,得出了灌注桩浇筑混凝土后桩体温度分布不均匀,呈非线性变化;确定了灌注桩的热扰动核心区域。
刚性桩复合地基沉降机理与影响因素研究
杨德健, 王铁成
2010, 27(增刊I): 150-153,.
摘要:
探讨了天津软土地区刚性桩复合地基桩、土、垫层共同作用的特点,分析不同荷载作用下刚性桩复合地基桩土位移场及桩土应力比的变化规律;采用ANSYS有限元软件分析了垫层模量、桩间土模量,以及桩间距等因素对复合地基沉降变形的影响。研究表明:桩间土模量的变化对刚性桩复合地基的整体沉降量影响比较显著,复合地基的整体沉降量随桩间土体模量的增加而减小;桩间距是控制刚性桩复合地基整体沉降量的主要因素之一,地基沉降量随桩间距的减小而减小,但桩间距过小时,对减少刚性桩复合地基整体沉降量的作用并不明显。
中国南极中山站区冻土融沉和冻胀模拟试验及基础对策研究
郑先昌, 郑伟锋
2010, 27(增刊I): 154-158.
摘要:
该文介绍了南极中山站的工程地质概况,结合国家“十五”能力建设期间对南极中山站区规划设计的需要,进行了冻土的取样以及试样融沉和冻胀模拟试验,在分析中山站区冻土的基本物理力学性状,研究试样含水量参数等对融沉和冻胀性能的影响和相关关系的基础上,根据中山站实际情况和试样试验成果为站区建筑物设计提供基础方案和措施。
碎石桩加固不同密实度液化土的孔隙水压力变化规律探讨
牛琪瑛, 郭 英, 吴永娟, 张 明
2010, 27(增刊I): 159-163.
摘要:
通过碎石桩加固液化模型土振动台试验,研究了一定埋深时密实度变化的模型地基土振动过程中孔隙水压力和孔压比的峰值、振动结束后消散程度,揭示了加固与未加固液化土随埋深变化的孔压比与密实度的变化规律,阐明碎石桩加固液化土主要以密实度和排水两因素为主的加固机理,研究结果对今后实际工程碎石桩加固复合地基液化土判断有一定指导意义。
基于纤维模型叠合板式剪力墙非线性分析
王德才, 叶献国, 连 星, 常 磊
2010, 27(增刊I): 164-167.
摘要:
考虑叠合板式剪力墙(SSSW)墙体截面弯曲变形、轴向变形及剪切变形对单元动力特性的影响,应用纤维模型模拟墙体弯曲与轴向变形相互作用的非线性滞回特性,通过剪切弹簧模型对剪切变形进行模拟。采用此模型对不同变幅加载路径下的4片不同配筋形式和轴压比的墙体进行数值模拟,并与拟静力试验结果进行对比。结果表明,考虑剪切变形的纤维模型可以较好地模拟SSSW的非线性特性,可以采用此模型进行SSSW结构弹塑性 分析。
山地城市高边坡风险管理系统研究与应用
文海家, 李 鑫, 张永兴
2010, 27(增刊I): 168-171.
摘要:
山地城市高边坡所引起的岩土灾变已经成为制约其发展的一个重要因素。该文将山地城市高边坡灾害风险评价模型与GIS技术先进的图形处理和空间分析功能相结合,建立基于GIS的山地城市高边坡风险管理信息系统。系统由数据库模块、编辑模块、分析模块、查询显示模块以及WEBGIS模块五大模块构成。系统在对相关信息进行采集、存贮、检索和管理的基础上,实现区域岩土高边坡危险性、易损性评价,并得到高边坡风险性分析结果。
玻化微珠在自保温墙体中的应用研究
代学灵, 赵华玮, 李 珠, 张泽平, 刘元珍
2010, 27(增刊I): 172-176,.
摘要:
建筑节能和墙体改革工作的深入开展,为自保温墙体发展提供了良好的机会。该文结合课题组多年研究成果,在理论计算、试验研究和工程实践基础上,阐述了高效节能、无机、耐高温的玻化微珠新型保温材料在涂抹式、砌块式、墙板式、砌模式和现浇整体式自保温墙体中的应用,形成了集结构功能与保温功能于一体,能满足国家现行节能标准的新型玻化微珠建筑节能自保温体系,为玻化微珠在节能建筑中的应用奠定了理论和实践 基础。
高性能混凝土剪力墙基于性能的抗震设计截面延性分析
邓明科, 梁兴文, 孙宏哲
2010, 27(增刊I): 177-183.
摘要:
根据剪力墙截面的特点,提出采用分段约束箍筋改善高性能混凝土剪力墙截面的延性,针对剪力墙截面的受力特点和配筋形式,研究了分段约束箍筋对高性能混凝土剪力墙截面延性的影响;提出剪力墙截面屈服曲率和极限曲率的简化计算公式,分析了剪力墙截面相对受压区高度与曲率延性之间的关系,推导了剪力墙截面曲率延性与约束箍筋数量之间的关系。试验结果和算例分析表明:约束箍筋的作用对高性能混凝土剪力墙截面屈服曲率的影响较小,但对极限曲率的影响较大;剪力墙截面的曲率延性与轴压比、分段约束箍筋的数量、约束范围、截面端部约束混凝土的设计参数等因素有关。
预应力混凝土箱梁桥的裂缝防治研究现状
曾庆响, 韩大建
2010, 27(增刊I): 184-188.
摘要:
预应力混凝土箱梁因具有良好的受力性能而在桥梁工程中得到广泛应用。箱梁桥的抗裂是工程设计、施工和使用维护过程中普遍关注的问题。该文将裂缝分为荷载裂缝和非荷载裂缝两大类,分析了各种裂缝的形成机理、特性和主要影响因素,提出了箱梁桥裂缝防治的主要措施。从设计理论、预应力和结构试验等方面指出了当前预应力混凝土箱梁桥抗裂研究中存在的主要问题。为今后进一步研究预应力混凝土箱梁桥的抗裂性能提供了新 思路。
压区粘钢加固钢筋混凝土梁的ANSYS分析
王琳鸽, 张耀庭
2010, 27(增刊I): 189-192.
摘要:
借助有限元分析软件ANSYS,对8根压区粘钢加固钢筋混凝土梁进行非线性有限元建模与分析。分析中考虑材料非线性以及混凝土的开裂与压碎。对单元类型的选取、材料模型的定义、整体有限元模型的建立、施加荷载、设置求解选项并求解等数值模拟技术进行了研究。计算结果与试验吻合良好。研究表明,通过合理设置参数,可以利用有限元建模对压区粘钢加固试件的受力进行模拟。
钢筋混凝土受弯构件正截面承载力简便计算
张会平, 卫国祥
2010, 27(增刊I): 193-195.
摘要:
在设计受弯构件时,需要进行正截面受弯承载力计算,虽然现行的设计软件可以进行梁、板、柱的配筋计算,但是对于砖混结构中的梁,为了安全起见一般还是需要用手算,而在计算时需要用到的计算公式又过多,计算过程比较麻烦,为简便计算过程,对基本公式进行一系列推导,得到一个简便计算公式,在进行正截面受弯承载力计算时可以直接把已知变量代入该公式中,提高了计算的速度和准确性,对于从事工程设计的人员,在进行结构设计时非常方便。
跨海大桥桥塔区风环境数值风洞模拟
艾辉林, 陈艾荣
2010, 27(增刊I): 196-199,.
摘要:
跨海大桥桥面风环境决定了车辆的行驶安全性和舒适性,特别对于实桥的桥塔区域,由于桥塔绕流的影响,导致该区域附近的流场分布更加复杂。该文采用数值风洞技术,利用大涡模型来模拟湍流效应,数值模拟了桥面无附属结构、桥面仅布置栏杆及桥面布置栏杆风障三种工况下桥塔区域的风环境。模拟结果显示,桥塔的存在对桥面风速分布有明显的折减效应,使得车辆通过桥塔区域时可能产生较明显的侧向滑移。仅在桥面布置栏杆无法保障离桥面较高区域有合理的风速分布,但通过合理布置风障结构,桥塔区整个区域折减效果较理想,风速脉动变化更平缓,从而有利于车辆行驶的安全性。
沥青砂粘弹特性实验研究
蔡宜洲, 叶 永
2010, 27(增刊I): 200-204.
摘要:
进行了沥青砂在不同加载应力和不同实验温度下单轴压缩蠕变实验,得到其在不同实验条件下的蠕变曲线,选择Burgers模型,编制非线性拟合程序,求得模型参数值,通过相关性分析,得到了模型参数与温度和应力函数关系式,分析了模型参数对沥青砂蠕变性能的影响,最后进行模型预测值与实验结果对比,结果表明Burgers模型能够描述沥青砂蠕变过程的第一阶段、第二阶段,反映了其粘弹特性。
水泥混凝土路面的工后可靠度及其计算方法
陈富坚, 黄世斌, 包惠明
2010, 27(增刊I): 205-209.
摘要:
针对当前水泥混凝土路面可靠度设计方法存在的问题,提出了工后可靠度的概念及其思想,以贝叶斯定理为基础推导了水泥混凝土路面工后可靠度的计算公式,并通过算例示范了工后可靠度的计算方法。工后可靠度对道路管理部门制定养护经费计划和养护对策有重要的意义。对于更有实用意义的路面管理系统的构建,进一步提出了动态可靠度的概念,以及基于贝叶斯网络的路面动态可靠度计算方法,对路面管理系统的开发具有参考 意义。
PC斜拉桥辅助墩拉力摆断裂的成因分析
李宏江
2010, 27(增刊I): 210-215.
摘要:
预应力混凝土斜拉桥辅助墩设置的拉力摆是用来抵抗使用阶段荷载产生的负反力,是保持预应力混凝土斜拉桥结构受力体系的关键构件。以天津永和大桥为背景,从桥梁的施工期和后期维修过程入手,建立整体分析的平面杆系有限元模型,以桥面线形、索力及塔位等实测结果对计算模型的有效性进行检验和修正,获得基准计算模型,以此分析拉力摆的受力情况及其变化规律,剖析了该桥辅助墩拉力摆断裂的最可能原因。结果表明:原竣工时的成桥状态下,主梁与辅助墩之间的压力储备有所不足,而钢丝的锈蚀和疲劳是造成拉力摆断裂的根源,严重超载则加剧了这一破坏过程,而后期维修加固措施却不是造成拉力摆断裂的原因。基于拉力摆的受力特点及其断裂成因分析结果,给出了恢复拉力摆的设计要点和养护维修建议。
斜拉桥并列拉索尾流驰振风洞试验研究
李永乐, 王 涛, 廖海黎
2010, 27(增刊I): 216-221,.
摘要:
与水平布置的理想并列圆柱不同,自然风作用下斜拉桥并列拉索的气动绕流具有明显的三维特征。以实际工程中的并列拉索为工程背景,研制了一套并列拉索尾流驰振模型风洞试验装置,发展了相应的试验方法。针对远距失稳区拉索尾流驰振现象,通过较为系统的模型风洞试验,讨论了模型索尾流驰振轨迹的特点,对比分析了拉索间距、来流风向角、来流风攻角等对下流索振动特性的影响。研究结论对斜拉桥拉索的抗风设计具有指导意义。
开口组合曲梁焊钉剪力分布规律研究
苏庆田, 曾明根, 吴 冲
2010, 27(增刊I): 222-227.
摘要:
采用空间板壳和实体单元详细模拟了组合曲梁的钢板和混凝土,用考虑3个方向位移的弹簧单元模拟组合梁中的每个焊钉连接件。结合一工程实例,用空间有限元模型详细计算了开口组合曲梁的受力,得到焊钉在组合梁中的剪力分布。组合曲梁的焊钉不仅有切向剪力还有法向剪力,其中切向剪力在梁端部大中间小,而法向剪力是在梁中间大两端小。当曲梁中心弧长与曲率半径比值小于0.5时,可以忽略法向剪力分量,用焊钉切向剪力近似代替其总剪力是可行的。当组合曲梁沿梁长度有多排焊钉时,相同截面处,内侧、外侧焊钉受力不均匀,外侧要大于内侧,而且随着弧长与半径比值的增大这种不均匀程度增大,在设计中应当引起足够的重视。
交通车辆引起路基振动特性分析
于国友
2010, 27(增刊I): 228-231.
摘要:
在不影响公路正常运行状态下,实现路基健康的定期检测可保证交通动脉的畅通无阻,预测可能出现的障碍并提前采取措施。作为一种成熟技术,面波法可实现路基的无损探伤,但却受到了交通车辆振动的干扰。该文选取东莞市部分路段进行研究,分析交通车辆产生的路基振动特性。与单震源的锤击振动相比,车辆振动为多震源振动,常常造成噪音伪波速的增大与伪传播方向的混乱。由于面波的波速主要反映波长二分之一深度内地层的物理及力学特性,车辆振动噪音的影响将直接与噪音的伪波速、伪波长(频率)及其对应振幅有关。当噪音频率、幅值与伪波速处于某种组合时,可能对勘测结果影响较大。
锦屏一级高拱坝大垫座稳定性研究
张 肖, 张建海, 周 钟, 饶宏玲
2010, 27(增刊I): 232-235,.
摘要:
针对锦屏高拱坝155m高特大垫座,采用多重网格法,对垫座的可能滑动面进行搜索,分别计算滑块1―滑块12在分期填筑、正常蓄水位等工况下的抗滑安全系数Ks。计算结果表明:垫座分期填筑时,抗滑安全系数Ks的变化范围为1.71―2.33;正常蓄水位时,由于拱肩推力作用,垫座抗滑安全系数Ks有所提高,抗滑安全系数上升为1.91―2.65,满足稳定性要求。
近海风力发电机基础桩群潮汐水动力脉动特性试验研究
张陆陈, 骆少泽
2010, 27(增刊I): 236-239.
摘要:
近海风电机组基础较多采用圆柱高桩混凝土承台结构,潮汐水动力作用可能激励风机-塔架-基础桩高耸结构的振动而影响安全,该文通过水力学模型试验研究8圆柱基础桩群潮汐水动力脉动特性。结果表明:脉动压力可视作平稳的随机过程,时域幅值特征表现出与单圆柱差异较大的特点,频域能量特征揭示了水流的脉动主频和旋涡脱落频率。
FRP桥面板静载试验研究及分析
朱坤宁, 万 水, 刘玉擎
2010, 27(增刊I): 240-244.
摘要:
纤维增强复合材料(FRP)桥面板是近年来开始在桥梁工程中应用的一种新型桥面板结构。通过FRP桥面板模型的静载试验,研究了其变形和应力分布情况,并与有限元数值模拟的结果进行了对比。分析了在荷载作用下FRP桥面板的整体受力、变形情况和加载区局部的变形情况,为FRP桥面板的设计与应用提供了依据。
基于最大裂缝宽度的钢筋混凝土桥梁可靠度分析
焦美菊, 孙利民
2010, 27(增刊I): 245-249.
摘要:
依据可靠度理论、相关可靠度设计标准和桥梁设计规范,推导了基于最大裂缝宽度的钢筋混凝土桥梁正常使用极限状态功能函数。分析了功能函数中各随机变量的分布类型,选择验算点法进行可靠指标的计算。最后给出计算实例,采用Matlab编程实现可靠指标的计算,计算结果表明最大裂缝宽度可靠指标基本满足设计要求。在实例计算中,还对最大裂缝宽度可靠指标进行了敏感性分析,影响最大裂缝宽度可靠指标的因素众多,限于篇幅,该文仅分析了活载比对最大裂缝宽度可靠指标的影响。
基于可靠度指标的空心钢管混凝土轴心受压构件设计
王宏伟, 钟善桐
2010, 27(增刊I): 250-253.
摘要:
考虑了空心钢管混凝土构件中钢与混凝土的共同工作性能,得到空心构件轴心受压的组合强度公式。同时按照构件中钢管和混凝土分别承担承载力的比例来求得空心钢管混凝土构件的组合可靠度指标,并基于试验,确定了空心钢管混凝土轴心受压构件的组合可靠度指标以及强度折减系数。
高大模板支架极限承载力的计算方法
谢 楠, 王 勇, 李 靖
2010, 27(增刊I): 254-259.
摘要:
主要研究搭设参数和构造措施对扣件式高大模板支架极限承载力的影响。计算分析竖向剪刀撑间距和搭设参数对失稳特征的影响,提出立杆超出顶层水平杆长度、立杆步距、立杆间距和竖向剪刀撑间距是影响临界荷载的主要因素;在考虑立杆间距和竖向剪刀撑间距对临界荷载和失稳模态的影响后,提出了合理的构造措施;按照普通钢结构的验收标准,进行模板支架的非线性(包括几何非线性和材料非线性)极限承载力计算,给出立杆计算长度计算公式;最后考虑较低的检查和验收标准,提出极限承载力的计算方法。
青岛游泳跳水馆复杂异形网架结构抗震性及可靠性研究
张纪刚, 张同波, 欧进萍
2010, 27(增刊I): 260-265.
摘要:
鉴于青岛体育中心游泳跳水馆网架结构为复杂大跨多曲面异形钢屋盖结构和汶川地震带来的灾害,基于大型场馆为大震下最安全场所,考虑4种强地震波对该网架结构进行了罕遇地震分析。同时考虑材料、施工荷载、风荷载、活荷载、静荷载、温度、施工偏差等因素的影响,以结构杆件最大应力作为工程可靠性性能的主要指标,采用ANSYS程序的PDS模块利用蒙特卡罗抽样法对该复杂网架结构进行可靠性分析。分析表明:青岛体育中心游泳跳水馆网架结构在提高1度的情况下抗震性能好,可靠性高,结构设计达到了预定的抗震设防性能目标。
深圳宝安体育场屋盖索膜结构的找形和索的破断分析
赵 冉, 魏德敏, 孙文波, 李 頔
2010, 27(增刊I): 266-269.
摘要:
以深圳宝安体育场索膜结构屋盖为研究对象,该文对其进行了找形和索的破断分析。采用非线性有限元方法进行了找形分析,分析发现该方法可以得到合适的索杆预张力分布和稳定的结构形态。采用单元生死技术对结构体系进行了索的破断分析,结果表明:单根径向索的破断会使局部产生较大变形,但不致引发径向索连续破断;而环向索的破断则会使整个体系产生较大的变形和松弛,从而导致整个结构体系的失效。基于索的破断分析的结果,提出了相应的设计对策,通过采用全封闭索材和特别的环索节点,增加了结构体系安全防线。
再生混凝土中高剪力墙的抗震性能研究
张建伟, 曹万林, 朱 珩, 董宏英
2010, 27(增刊I): 270-274,.
摘要:
为了研究不同的再生细骨料掺量、配筋率、轴压比剪力墙的抗震性能,该文进行了7个剪跨比为1.5的中高剪力墙低周反复荷载试验研究。在试验的基础上,分析了各剪力墙的承载力、延性、刚度、滞回特性、耗能及破坏特征。研究表明:再生细骨料掺量的增加,使再生混凝土中高剪力墙的抗震性能有所降低;配筋率的提高,使再生混凝土中高剪力墙的承载力、延性、耗能能力有所提高;轴压比的提高,使再生混凝土剪力墙的承载力提高,弹塑性变形能力降低。在一定条件下,再生混凝土可用于一些剪力墙结构工程。
组合结构桥梁抗震潜力及性能研究
魏 凯, 袁万城, 曹新建
2010, 27(增刊I): 275-279.
摘要:
针对钢-混凝土组合结构桥梁与普通混凝土桥梁在质量和刚度上的显著区别,以某四跨连续梁桥为研究背景,通过建立简化单自由度分析模型,利用反应谱法计算结构地震需求,讨论了不同场地条件下结构质量、墩身刚度等因素对地震作用下结构地震响应的影响,并通过比较混凝土主梁+实心墩、组合结构主梁+实心墩和组合结构主梁+空心墩三种方案的地震响应,全面分析了组合结构桥梁地震作用下的抗震潜能。研究表明:组合结构桥梁方案可以有效降低结构的地震力需求,具有优越的抗震潜力及性能。
支撑型式与钢框架结构的侧移刚度
高轩能, 江 媛, 彭观寿, 张惠华
2010, 27(增刊I): 280-285.
摘要:
通过计算不同支撑类型和布置方式下钢框架结构的顶层最大位移,研究了支撑布置型式对多层、高层钢框架结构侧向刚度的影响。结果表明:对于不同的支撑类型,沿竖向集中布置于中间两个跨间以上的钢框架支撑结构的侧向刚度优于将支撑布置在边跨和其他跨间上;对于相同的支撑布置方式,在钢框架结构的侧向刚度和经济性方面,不论是中心支撑还是偏心支撑形式,人字形支撑均优于单斜杆支撑。建议在多层、高层钢框架支撑结构中,尽可能选择人字形支撑并沿框架竖向集中布置于中央跨间;在中小地震烈度设防地区,优先采用人字形中心支撑体系,而在强地震烈度设防地区,应优先采用人字形偏心支撑体系。
无损检测监测技术在广东科学中心的应用
王可怡, 范 雁
2010, 27(增刊I): 286-289.
摘要:
结合广东科学中心,对该其在建设及运营过程中所采用的无损监测检测技术进行了概括。重点介绍了瞬态瑞雷波法在地基处理中的应用、滑动测微计在桩基内力测试中的应用、超声波探伤在钢结构焊接质量控制中的应用以及远程自动化数据采集传输系统在隔震支座健康监测中的应用,为类似工程提供参考。
其他工程学科
覆冰导线舞动数值解及影响因素分析
王 昕, 楼文娟
2010, 27(增刊I): 290-293,.
摘要:
针对覆冰导线大幅度舞动问题,考虑其几何非线性,采用抛物线形函数三节点等参单元建立了导线有限元模型,将绝缘子及相邻跨导线的刚度贡献等效为弹簧单元,同时考虑了来流风载中的脉动成份,运用谐波叠加法对其进行模拟。采用Newmark-β时间积分方法及时间步内Newton-Raphson迭代来求解舞动非线性动力方程,得到了较为精确的覆冰导线舞动时域解,分析了风速、张拉力、湍流以及不同边界条件假定对舞动的影响。
FDPSO立管涡激振动响应分析
雷 松, 张文首, 赵 岩, 岳前进
2010, 27(增刊I): 294-298.
摘要:
基于FDPSO的概念设计原理,建立了立管系统的力学模型,运动方程的张力作用项中考虑了立管的自重和FDPSO垂荡运动的影响,流的作用力简化为涡漩串作用产生的周期性升力和阻尼力两部分。应用Galerkin法和4阶龙格库塔法求解上述非线性运动方程,重点分析了FDPSO垂荡运动对涡激振动的影响。数值结果表明:当垂荡运动频率引发的参数共振和涡激谐振共同发生时,立管有最大振幅的稳定响应;深海条件下,立管高阶振型响应在总位移中占有一定比重,对总弯矩及剪力分布有重要影响;而垂荡运动的振幅改变对立管的涡激振动影响不大。
充气悬臂梁的弯曲失效行为
陈 帅, 李 斌, 杨智春
2010, 27(增刊I): 299-304.
摘要:
基于Euler -Bernoulli梁模型,考虑了充气悬臂梁在弯曲载荷作用下弯曲轴力、自由端端板承受的压力、弯曲剪力及环向张紧力的综合效应,并从材料承载特性出发,认为应用“最小主应力为零”作为充气悬臂梁的起皱判据更为合理,并在此基础上推导得到了起皱角与弯矩的解析关系式。此关系式能实现两个重要的应用:1) 计算充气悬臂梁的临界起皱载荷和整体失效载荷;2) 划定起皱区范围及分析起皱区的扩展趋势。结合一个实际试验模型,开展了算例对比研究,获得了一些有价值的结论:结构的整体失效对应于起皱角与弯矩的关系曲线出现奇异处,而非起皱区完全扩展到整个横截面的时刻;依据最小主应力为零这一起皱判据所划定的起皱区边界线在弯曲对称面内的投影呈曲线分布而非直线。通过实验测试证实,分析计算结果与实验测试结果基本吻合。
强风环境下列车运行安全保障体系的初步研究
刘庆宽
2010, 27(增刊I): 305-310.
摘要:
我国地域广阔,风环境复杂,在这种自然条件下,既有线的列车提速和高速客运专线的建设发展,将使得列车在强风环境下的运行安全问题变得突出和严峻,建立强风环境下列车运行安全保障体系势在必行。该文从软件措施和硬件措施两方面入手,指出了安全保障体系的内容,在软件措施即运行管制方面,分析了获得管制风速的方法和铁路沿线风速的测试和预测流程,指出了必要的风洞试验和现场测试研究内容;在硬件方面,指出了防风栅的试验和设置流程以及车体外形优化、选线优化等方法。最终以框图形式指出了整个体系建立的流程和需要进行的分析和试验研究工作。