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2012年  第29卷  第增刊I期

基本方法
钢主梁拱桥组合桥面系力学性能分析
苏庆田, 李杰, 董冰
2012, 29(增刊I): 1-7. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S035
摘要:
钢-混凝土组合结构桥面系近几年开始在拱桥结构中使用,拱桥中组合桥面系受力复杂,其力学性能受钢与混凝土是否连接、是否张拉系杆以及混凝土的浇注顺序等影响。该文采用空间有限元模型,开展了钢主梁拱桥组合桥面系的力学性能研究。研究表明:在钢主梁拱桥结构中混凝土桥面板与钢主梁是否结合对桥面系的整体受力影响甚微,只对桥面系局部位置的混凝土桥面板应力分布有所影响;拱桥中是否安装系杆对桥面系的受力影响较大,而且桥面系的受力与系杆张拉力有密切关系;对于组合桥面系的拱桥采用一次浇筑混凝土桥面板施工方法的桥面系受力要明显优于采用分段浇筑混凝土桥面板的方法。
串列双圆柱静止绕流的二维数值仿真分析
毕继红, 任洪鹏, 丁代伟, 于会超
2012, 29(增刊I): 8-11,19. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S003
摘要:
利用CFX软件建立二维流场模型,采用有限体积法针对串列双圆柱的静止绕流现象进行了数值模拟计算。首先计算了雷诺数Re=200,不同间距时上下游圆柱的斯托罗哈数,并与参考文献的计算结果进行了对比,证明了该文计算的可靠性。然后分析了不同间距时上下游圆柱的升力系数和阻力系数的变化特点,得出了Re=200时双圆柱绕流的临界间距在3.375D~3.5D之间。最后通过对不同间距下流场变化的研究得出:上下游圆柱的间距小于临界间距时,上游圆柱不存在旋涡脱落;超过临界间距时,上游圆柱出现旋涡脱落;下游圆柱始终存在旋涡脱落现象。研究成果能够为计算流体力学和空气动力学技术的发展提供理论基础。
冲击荷载作用下混凝土结构破坏过程的近场动力学模拟
沈峰, 章青, 黄丹, 赵晶晶
2012, 29(增刊I): 12-15. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S004
摘要:
混凝土在冲击、侵彻等动载荷作用下产生损伤和破坏的过程,其实质是力学模型从连续体到非连续体的转变过程。传统的连续介质理论基于连续性假设并运用偏微分方程求解问题,难以直接用于计算和模拟材料及结构发生破坏的整个过程。近场动力学(Peridynamics,PD)是一种新兴的基于非局部模型描述材料特性的数值计算方法。该方法假定位于连续体内的粒子通过有限的距离与其它粒子相互作用,通过积分计算在一定近场范围(horizon)内具有一定影响域的材料点之间的相互作用力,而不论位移场的连续与否,避免了传统的局部微分方程求解在面临不连续问题时的奇异性和现有多尺度算法的复杂性。该文概述了PD方法的理论基础,描述了其建模思路及计算体系,给出了用近场动力学方法模拟结构受冲击荷载的计算格式。算例结果表明:PD方法可以很好地刻画和模拟材料及结构的损伤累积与渐进破坏过程。最后讨论了PD方法在理论、计算和应用等方面有待进一步研究的问题。
几何参数表达的压杆挠曲线方程的解析与应用
孙路, 刘晚成, 林均岐
2012, 29(增刊I): 16-19. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S005
摘要:
几何参数表达的压杆挠曲线方程可以由二力杆弯曲平衡的欧拉曲线与二力杆的直线平衡状态下的变形表达式叠加而成。与挠曲线的叠加相对应,压杆的荷载也可以分解为分别作用在二力杆上的轴力与弯矩的组合及轴力与剪力的组合。将上述解析原理及压杆挠曲线方程应用到几何非线性分析和屈曲问题中,定义为解析方法,是对几何非线性问题提出的一种新解法。该文给出了解析方法的应用实例,说明无剪力条件下可以获得简洁公式。
GM屈服准则求解I型裂尖塑性区
李灿明, 兰亮云, 宋红宇, 赵德文
2012, 29(增刊I): 20-22,28. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S008
摘要:
用几何中线(GM)屈服准则求解了I型裂尖塑性区的形状与尺寸,对比了基于Mises和Tresca准则的求解结果。表明在平面应变条件下,GM准则求解的塑性区面积在Tresca和Mises结果之间,Tresca塑性区面积最大,Mises面积最小,GM塑性区与Mises塑性区非常接近,三者的塑性区均成哑铃状。在平面应力下,GM和Mises塑性区二者仍最接近并为豆芽状,Tresca的塑性区最大。无论平面应力还是平面应变,GM准则计算结果与Mises结果均有最佳接近度。
土木工程学科
超高层建筑地震反应中高阶振型影响分析
沈飞, 楼梦麟
2012, 29(增刊I): 23-28. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S021
摘要:
建立了上海中心大厦的三维精细化有限元模型,针对上海地区场地类别选用了7条地震波作为水平输入,采用振型叠加的时程分析法计算了结构地震反应。通过对不同数量振型组合计算所得结构反应的比较分析了上海中心大厦地震反应中高阶振型的影响,结果表明:高阶振型对上海中心大厦结构的最大水平位移和最大层间位移角影响不大,对结构地震内力的影响不容忽视,为研究超高层建筑结构抗震设计中振型组合数目的选取提供了参考依据。
自复位桥梁墩柱结构抗震性能试验研究与分析
郭佳, 辛克贵, 何铭华, 虎良
2012, 29(增刊I): 29-34,45. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S036
摘要:
自复位桥梁墩柱结构通过将无粘结预应力钢筋与耗能钢筋有效结合成整体受力,很好地改善传统桥墩在横向地震荷载过后具有较大不易恢复残余变形的特点,并且同时保证足够的耗能能力。该文阐述了自复位桥梁墩柱结构的基本力学特点,并以自复位桥梁墩柱结构拟静力试验为参照,考虑桥墩弯曲变形、耗能钢筋无粘结长度以及底部混凝土与钢筋应变差产生的滑移效应,提出了自复位节结构力学分析模型以及有限元模型,并根据混凝土应力简化的不同程度,应用等效矩形应力图法和平截面假定法两种方法求解混凝土压力,从而把握整个结构体系受力特征。此外,该文研究了自复位刚度转换特征,揭示其隔振本质,为结构设计提供参考依据。
深层混凝土过渡板的弹性地基梁(板)分析
孙筠, 蔡可键
2012, 29(增刊I): 35-40. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S039
摘要:
深层混凝土过渡板处治桥头跳车主要是通过深置搭板来减小近桥头处搭板下的地基应力,从而有效地使沉降平滑过渡到搭板上,以避免桥头的不均匀沉降。通过将深层混凝土过渡板简化为在Winkler地基上双向受力的弹性地基板模型,结合弹性地基梁理论,推导了均布荷载作用下具有特定边界条件的弹性地基板挠度曲线及板底地基反力的解析解。通过理论与实测数据的分析发现近桥台处深层过渡板下方土体压力降低显著,有利于桥头沉降差的减小。
大宽厚比H形截面轴压构件极限承载力直接强度法研究
王春刚, 宋代军, 贾连光
2012, 29(增刊I): 41-45. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S049
摘要:
利用ANSYS有限元程序对大宽厚比H形截面轴压构件的极限承载力进行了非线性有限元分析。分析中考虑了材料非线性和初始几何缺陷的影响,通过变化构件尺寸、材料屈服强度等参数,对共计44个构件进行了分析。应用新兴的直接强度法和传统的有效截面法对构件的极限承载力进行了计算。结果显示:有限元计算结果与直接强度法计算结果及有效截面法计算结果比值的平均值分别为1.039和1.098。与直接强度法相比,有效截面法计算过程较繁琐,且结果略显保守。直接强度法起源于单轴对称截面冷弯薄壁型钢结构构件的承载力计算,分析表明用其对大宽厚比H形截面柱的极限承载力进行计算是可行的。
简支矩形深受弯箱梁静力性能试验研究
黄景华, 陈朝晖, 马东升, 李观宇
2012, 29(增刊I): 46-52. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S013
摘要:
由于城市土地用途改变,冲沟回填筑路,原架空箱涵被掩埋并承受较大的附加土压力和车辆荷载,荷载工况的改变导致管道结构存在破坏风险。对山地城市排水干管常见的深受弯钢筋混凝土架空箱梁进行了模型静力加载试验,分析了此类箱梁的破坏形式、剪力滞效应和抗剪性能,讨论了现行有关设计规范对于箱涵抗弯承载力计算之不足,并对箱梁进行了非线性有限元模拟分析。研究表明:竖向均布荷载作用下,跨高比接近5的简支矩形深受弯箱梁的最终破坏为弯曲破坏。跨中截面无明显剪力滞现象,开裂前1/4跨截面剪力滞效应较明显,开裂后剪力滞效应逐渐削弱。箍筋作为主要的抗剪部件,在斜裂缝出现后承担着大部分剪力。非线性有限元模拟结果与试验结果吻合较好。对于按简支结构设计的排水箱涵在回填前应进行加固措施,避免排水箱涵过早开裂,影响管道的正常使用。
土-建筑群动力相互作用的数值模拟
刘铁林, 栾宇, 钟伟
2012, 29(增刊I): 53-56. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S001
摘要:
针对土与建筑群的动力相互作用问题,该文建立了土与结构动力相互作用研究的被研究块体模型,给出一种处理建筑群与地基动力相互作用研究的波动数值方法。该方法便于研究城市中建筑群的地震响应。数值模拟结果表明:城市中建筑群的存在会使地震地面运动响应出现长尾波现象,竖向地震作用对结构的水平地震响应影响很大。
某综合体育馆网架悬臂扩展拼装施工技术研究
张纪刚, 高克永, 张同波
2012, 29(增刊I): 57-62. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S009
摘要:
中国海洋大学综合体育馆屋面结构为双曲抛物面结构,该体育馆为承办第十一届全运会篮球的比赛场馆,是青岛市的重点建设项目之一。结合该工程结构特点和现场施工条件提出了一种新的网架施工方法——运用条形支撑悬臂扩展拼装技术,避免了布置满堂脚手架而影响下部施工,利用ANSYS软件对起步单元稳定性条件、扩展拼装顺序、悬臂拼装网格的大小进行了系统的分析,针对该网架提出了采用该施工方法起步单元的稳定性条件、拼装顺序以及拼装网格的个数。
高大模板支架中人为过失发生规律及其对结构安全性的影响
谢楠, 梁仁钟, 王晶晶
2012, 29(增刊I): 63-67. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S010
摘要:
该文收集近年模板支架坍塌事故原因,提出20种人为过失,选取 30个以高大模板支架为主的工程,对其在搭设和混凝土浇注期出现的人为过失进行现场调查,通过数据分析给出人为过失的发生规律,对一些发生概率较大的人为过失如扭紧力矩不足、立杆壁厚不足和立杆超出顶层水平杆长度过大等进行了测量和统计分析,分析典型人为过失对结构承载力的影响,计算了带有多个人为过失的模板支架的可靠度,并分析了人为过失对结构可靠度的影响。
不平衡弯矩作用下有受拉桩的厚承台梁拱作用机理探讨
郭宏磊
2012, 29(增刊I): 68-74. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S011
摘要:
进行了不平衡弯矩作用下有受拉桩的厚承台实验与有限元研究,表明该种承台可以因有梁作用而发生弯曲破坏,而受弯曲作用的同时,又因有拱作用而使得空间桁架的传力体系依然存在。梁拱作用并存在厚承台中具有一定的普遍性。
悬臂梁支座附近表层嵌入FRP筋后性能研究
郑宇宙, 王兴国, 陈红强
2012, 29(增刊I): 75-78. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S012
摘要:
对悬臂梁支座附近受弯面和侧面表层嵌入FRP筋材后的性能开展了试验研究,探讨了FRP筋类型、试验梁侧面开槽嵌粘方式和初始荷载对悬臂梁性能影响,分析了试验梁的特征荷载、悬臂端挠度、钢筋和FRP筋材的应变。试验结果显示,内嵌FRP筋能够提高悬臂梁的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载,试验梁的极限荷载提高范围为48.9%~64.2%;内嵌FRP筋有效地抑制悬臂端挠度,控制了悬臂梁的变形,持续荷载作用下试验梁加固后特征荷载要比其它无初载作用的加固试验梁略低,变形略大,不过,加固效果仍很明显。由此可见,悬臂梁采用FRP筋嵌粘是一种有效的加固方法。
表层嵌贴预应力CFRP-strip加固钢筋混凝土梁的受力性能研究
彭晖, 张建仁, 何贤锋, 蒋鑫
2012, 29(增刊I): 79-85,91. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S014
摘要:
体外粘贴预应力FRP技术和表层嵌贴FRP加固技术均是FRP应用于混凝土结构加固的重要技术,但存在各自的局限和不足。表层嵌贴预应力FRP技术有望结合上述两种技术的优点,进一步提高FRP加固混凝土结构的优势和效能。本文在研制成功FRP板条夹具的基础上,加固并进行了5根钢筋混凝土受弯构件的试验研究,深入考察了各试件尤其是表层嵌贴加固试件的力学行为与破坏形态,对比了体外与表层嵌贴加固试件的承载与变形性能差异,分析了预应力的存在对表层嵌贴加固构件力学性能与破坏模式的影响。试验结果表明:表层嵌贴预应力FRP板条加固显著提高了受弯构件的承载性能,其改善效果与体外粘贴预应力FRP板加固非常接近;嵌贴方式可使粘结树脂代替机械锚具锚固预应力FRP板条,但本文试验中表层嵌贴加固试件的破坏形态为粘贴端部的树脂-混凝土界面剥离和保护层混凝土撕裂,因此有需要就提高界面粘结能力和抑制保护层混凝土撕裂的构造措施开展进一步研究。
火灾后型钢混凝土轴压柱剩余承载力试验
李俊华, 赵银海, 唐跃锋, 刘明哲
2012, 29(增刊I): 86-91. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S015
摘要:
进行了5个火灾后型钢混凝土柱轴心压力作用下的试验,研究长细比、混凝土强度对构件破坏形态和剩余承载能力的影响。试验结果表明,火灾后型钢混凝土轴心受压柱在荷载作用下的破坏形态与常温下基本相同,试件破坏时其内部核心型钢依然完好,不会发生局部屈曲现象。混凝土强度和长细比是影响型钢混凝土轴心受压柱火灾后承载能力的两个重要因素,当长细比相差不太大的情况下,混凝土强度高的试件,其火灾后极限承载力相对较高;在混凝土强度大致相当的情况下,随着长细比的增大,火灾后试件的极限承载力降低。利用YB规程和JGJ规程方法,对所有试件常温下的极限承载力进行了计算,结果表明在该文的试验条件下得到的火灾后型钢混凝土轴心受压柱承载能力的试验值与常温下承载力计算结果的比值在62%~71%之间,经历火灾作用后型钢混凝土轴心受压柱承载能力显著降低,火灾后的剩余承载力水平平均为常温下承载力水平的67%。
历史风貌建筑砖砌体加固试验及模拟计算分析
王亭, 姜忻良, 李茂鋆
2012, 29(增刊I): 92-96. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S016
摘要:
该文针对天津现存的历史风貌建筑普遍存在砂浆强度低的情况,进行了墙体结构加固试验与模拟计算分析。采用原材料制作了2片墙体试件、2片钢筋网水泥砂浆抹面加固试件,对其进行了低周反复加载试验,研究了砖砌体及加固砖砌体试件的抗震性能;应用等效体积单元(RVE)法模拟砖砌体,求得了砖砌体的等效参数,用ANSYS模拟了加固砖砌体试件的低周反复加载,并与试验结果进行了对比分析,验证了钢筋网水泥抹面加固低强度砖砌体的可行性,为历史风貌建筑的加固提供技术支撑。
裂缝对混凝土内氯离子扩散和钢筋锈蚀的影响
张邵峰, 陆春华, 陈妤, 刘荣桂, 崔钊玮
2012, 29(增刊I): 97-100. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S017
摘要:
为了研究受力裂缝对混凝土内氯离子扩散的影响,对8根开裂(预制裂缝和受弯裂缝)的钢筋混凝土梁试件进行了盐溶液干湿循环试验;并采用半电池电位法和RCT(快速氯离子含量检测)法,分别对梁内钢筋的锈蚀状态以及各裂缝处氯离子含量进行了检测;最后采用ADINA有限元软件对开裂混凝土内氯离子的二维扩散行为进行模拟分析。试验和模拟结果表明:1) 裂缝加速了氯离子的侵入,导致钢筋过早的开始锈蚀,且为局部氯离子的二维扩散提供了条件;2) 裂缝宽度越大或间距越小,其对氯离子侵入引起的钢筋锈蚀影响程度越大;3) 有限元模型的计算与试验结果吻合较好。
带暗支撑再生混凝土中高剪力墙振动台试验研究
张建伟, 丹姗, 曹万林, 池彦忠
2012, 29(增刊I): 101-106. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S018
摘要:
为研究钢筋暗支撑对再生骨料混凝土剪力墙的抗震能力提高的贡献,进行了3个钢筋混凝土中高剪力墙振动台试验研究,包括1个普通钢筋混凝土中高剪力墙、1个全再生骨料混凝土中高剪力墙、1个带暗支撑全再生骨料混凝土中高剪力墙。实测了各剪力墙在弹性、开裂及破坏阶段的动力特性、加速度反应、位移反应和破坏形态,并对其进行了分析比较,结果表明:带暗支撑再生混凝土中高剪力墙在各阶段的位移反应比普通再生混凝土剪力墙明显减小,抗震耗能能力明显提高。
低速横向冲击下钢管混凝土构件的力学性能研究
侯川川, 王蕊, 韩林海
2012, 29(增刊I): 107-110. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S020
摘要:
建立了钢管混凝土构件在低速横向冲击作用下的有限元计算模型,其中考虑了钢材和混凝土的应变率效应以及钢管和混凝土界面的接触关系。与现有试验结果对比,分析结果表明:有限元模拟结果和试验结果吻合较好。之后采用该有限元模型进行了参数分析,讨论了各参数对钢管混凝土在冲击荷载下的力学性能的影响。
大型沉井基础地震反应分析中侧向边界的影响
乔冠东, 楼梦麟
2012, 29(增刊I): 111-114. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S022
摘要:
以苏通大桥沉井基础方案为例,通过数值分析,分析土层侧向人工边界设置位置对沉井基础地震反应计算的影响。探讨了土层和结构地震反应随土层计算范围不同而变化的规律。为在计算大型沉井基础的地震反应有限元分析中,合理确定有限土域范围提供依据。当土层单侧外延为土层厚度的4倍时,土层中人工侧向边界对沉井地震反应(如单元的弯矩、剪力和轴力等)的影响可以控制在1%的相对误差之内。
钢管混凝土柱-钢梁多层平面框架倒塌分析研究
安钰丰, 李威
2012, 29(增刊I): 115-118. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S024
摘要:
该文建立了钢管混凝土柱-钢梁平面框架结构的有限元计算模型,探讨了该类组合框架的倒塌判断标准。基于构件拆除法对组合框架结构进行了计算,研究了倒塌工况下组合框架结构的变形和内力分布规律。结果表明:钢管混凝土柱-钢梁平面框架结构剩余变形主要集中在梁端。按照规范设计的组合框架在不考虑节点区破坏前提下满足抗倒塌要求,但节点区内力变化明显,成为倒塌设计中的关键部位之一。
非均布荷载作用下震后地下拱结构抗动载能力评估
周健南, 范华林, 金丰年, 浦奎英
2012, 29(增刊I): 119-123,140. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S025
摘要:
为评估非均布荷载作用下震后地下防护结构的抗动载能力,针对震前震后三种结构型式,给出了动荷载动力系数的确定方法,推导出了非均布荷载作用下地下拱形结构的弯矩和拱脚推力的计算公式。针对工程实例,计算了不同损伤型式的拱结构承受非均布动载时的结构内力,从而给出了非均布荷载作用下震后结构的抗动载能力评估方法。研究表明:抗弯设计条件下震后拱结构抗非均布动载能力将降低约13%,而在抗剪设计条件下由于裂缝的穿透震后拱结构抗非均布动载能力将降低50%以上。
远场地震作用下钢管混凝土组合框架的地震反应分析
王文达, 王军
2012, 29(增刊I): 124-129. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S026
摘要:
为研究在远场地震动作用下钢管混凝土组合框架的反应,设计了某10层钢管混凝土组合框架,从PEER强震记录数据库中选取了28条远场(距离大于10km)强震地震动记录作为输入地震波,按美国地质勘探局(USGS)对场地类别分类方法将其分为A、B、C、D四类,基于OpenSees建立了非线性纤维梁柱单元的理论模型,对其进行了设防烈度为8度时多遇和罕遇地震作用下弹塑性时程分析,计算结果同时与Pushover分析结果进行了对比。结果表明:虽然不同地震动作用下钢管混凝土组合框架结构反应的离散性较大,但该类结构在不同场地类别下的反应仍具有一定规律性。与Pushover分析结果对比表明,对于该文中规则框架倒三角侧力分布模式比均布侧力更接近于钢管混凝土组合框架在地震作用下的地震力分布,可用在钢管混凝土框架结构的抗震分析中。
基于结构设计的LRB基础隔震结构水平向减震系数研究
符蓉, 叶昆, 李绍进
2012, 29(增刊I): 130-135. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S027
摘要:
现行的建筑抗震设计规范(GB50011-2010)中隔震结构的上部结构地震作用计算采用水平向减震系数的方法,不同的水平向减震系数对应着隔震后上部结构水平地震作用所对应的烈度分档。由于水平向减震系数与基础隔震系统的力学性能参数密相关,但对于两者之间的变化规律所开展的研究较少。该文以目前国内外最为普遍的LRB基础隔震结构为研究对象,通过等效线性化和振型分解反应谱方法,建立起了LRB隔震系统力学性能参数和上部结构地震作用的水平向减震系数之间的数学关系式以及计算方法,提供给工程设计人员用于基础隔震结构的初步设计过程之中。通过参数研究发现:上部结构自振周期小于0.6s,可以实现隔震后上部结构的水平地震作用比非隔震时降低一度半,上部结构自振周期介于0.6s~1.0s之间,可以实现降低一度,上部结构自振周期大于1.0s,最多可以实现降低半度。
基于弹性抗力法的深基坑悬臂支护结构上土压力空间效应分析
丁继辉, 袁满, 张勤
2012, 29(增刊I): 136-140. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S029
摘要:
深基坑是一个具有长度、宽度、深度的三维空间结构体系。现行设计规范中将其简化为二维平面应变问题进行分析计算,不能反映基坑的空间性状和尺寸效应。基于弹性抗力法引入土压力发挥系数的概念,提出了土压力发挥系数的计算方法。提出基坑悬臂支护结构顶部冠梁的水平位移与简支梁受均布荷载作用下的水平位移具有相似的形式,在此基础上计算深基坑悬臂支护结构上土压力发挥系数、支护结构变形和内力的空间分布规律。工程实例计算表明:考虑土压力空间效应得到的基坑变形与实测结果相符合。
水泥土桩加固不同干密度液化土孔隙水压力分析
牛琪瑛, 李如凯, 徐增杰, 申俊敏
2012, 29(增刊I): 141-144,161. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S030
摘要:
该文通过室内模拟地震荷载,对水泥土桩加固不同干密度液化土进行振动台试验,得出不同干密度条件的未加固或加固地基土在相同埋深处的孔隙水压力变化规律,探讨水泥土桩在不同干密度条件下抗液化效果,揭示出水泥土桩加固液化土复合地基的排水效果不明显,抗液化性能不佳,提示在工程应用中要慎重选择。
新天津图书馆模型振动台试验设计
邓振丹, 姜忻良, 韩阳, 韩宁
2012, 29(增刊I): 145-149. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S019
摘要:
为测试并研究新天津图书馆在地震作用下的抗震性能,对图书馆主体结构进行了1/20的模型振动台试验。该主体结构为钢框架-支撑体系,内部存在多处不规则抽柱和多处大悬挑桁架,结构竖向极不规则。据此,对该结构振动台试验模型进行了周密的设计与制作,内容包括试验材料的选取、动力相似关系的确定、模型加工技术的探讨以及试验方案的设计。最后,给出了试验的主要结果。
爆破地震作用下CFG桩复合地基动力特性的数值分析
王维玉, 赵拓, 孟艳杰
2012, 29(增刊I): 150-155. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S033
摘要:
该文以CFG桩复合地基在爆破地震作用下的现场动力试验为背景,应用有限元软件建立有限元动力分析的数值模拟模型,从水平加速度、竖向加速度、水平位移、竖向位移及应力几个方面对复合地基同一位置不同深度和同一深度不同位置的动力响应进行了分析,其分析结果与试验结果吻合较好。通过数值模拟对动力响应的影响因素进行了比较研究。并与天然地基的动力响应结果进行对比,得出了有指导意义的结论。为今后探讨CFG桩复合地基的承载力、变形和动力特性提供了研究基础。
新型耗能辅助墩抗震性能的参数研究
魏俊, 孙利民
2012, 29(增刊I): 156-161. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S041
摘要:
基于地震损伤控制设计的思想,作者提出了一种耗能型辅助墩结构形式。为了研究辅助墩的抗震性能,保护强震作用下超大跨斜拉桥的主塔,该文采用非线性静力分析方法对辅助墩的各种参数进行了分析,探讨了墩柱尺寸及间距,软钢剪力连杆尺寸、布置道数及间距等参数变化对辅助墩抗震性能的影响。结果表明:混凝土墩柱和剪力连杆的刚度需要一个合适的比例,墩柱间距应满足剪力连杆发生剪切型屈服的要求,剪力连杆布置方式的影响可以忽略。
拱形钢管混凝土结构实用计算方法
何珊瑚, 窦超
2012, 29(增刊I): 162-165. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S047
摘要:
对中华人民共和国行业标准JGJ/T249-2011《拱形钢结构技术规程》(以下简称《拱》)中拱形钢管混凝土结构相关的承载力实用计算方法进行了论述。对已有拱形钢管混凝土结构的试验数据采用《拱》进行计算,结果表明按照《拱》计算的承载力结果与试验值较为吻合。同时选取典型算例,进行拱形钢管混凝土结构与相应空钢管结构的承载力对比设计,结果表明在拱形钢管结构的弦管内部填充混凝土对结构的承载力有较大提高。
机械工程学科
基于GPD模型的车辆荷载效应极值估计
李植淮, 李春前, 孙健康, 李全旺
2012, 29(增刊I): 166-171. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S037
摘要:
桥梁的服役安全问题一直广为人们关注。过去由于缺少实地通行车辆数据,新桥设计和旧桥评估都采用规范中的荷载模型。动态称重系统(WIM)能够提供准确的车辆信息,但利用WIM数据进行设计基准期内最大荷载效应估计时,又面临着概率模型在高分位点上不准确的问题。为解决这个问题,该文提出基于GPD模型的尾部拟合方法,以实现对基准期内车辆荷载效应极值较为准确的估计。该方法首先依据车辆荷载过程的特点对GPD模型的表达形式进行改进,然后利用最小均方差准则(MSE)对GPD模型中的参数进行估计,并对截尾GPD模型进行合理修正,从而得到修正的GPD模型。利用该模型,该文对国内某大桥实测车流量数据进行了系统分析和车辆荷载效应极值估计,并与规范方法进行了比较。结果表明:该文提出的基于GPD模型的计算方法能够合理预测未来车辆荷载效应的极值,而规范方法在中短评估期内对车辆荷载效应的估计存在偏低的风险。
一种新型浮式钻井生产储油装卸系统的模型实验
雷松, 岳前进, 赵岩, 谢彬, 喻西崇
2012, 29(增刊I): 172-175. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S032
摘要:
从一种新型浮式钻井生产储油装卸系统(FDPSO)的概念设计出发,针对干式井口甲板垂直方向的相对运动问题,建立了系统的简化理论模型,运用半物理仿真的方法搭建了实验平台,根据船体的垂荡响应谱确定简谐激励的实验工况,实验和数值结果相吻合,系列实验结果表明这种FDPSO的设计对船体的垂荡运动具有自动补偿作用,减小了干式井口甲板的运动振幅。
等效爆炸载荷下FRP船体结构的性能比较
边文凤, 吴忠友, 白光辉, 苗会文
2012, 29(增刊I): 176-179,189. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S031
摘要:
水下爆炸对船体的作用一是直接压力,另一个是使船体产生加速度,而且,不仅仅是船体产生加速度,其附加质量(也称附连水质量)也产生相应的加速度,即:爆炸要同时改变船体和附加质量的动量和动能。水下爆炸作用下结构物的相应研究极其复杂,计算量极大。该文以复合材料船体结构形式选型为目的,根据能量原理、动量原理和达朗贝尔原理,将爆炸载荷等效为静载。研究5种船体构造形式对此等效静载的响应,据此选择船体结构形式。5种船体型线相同,结构形式分别为单板横向加筋、单板纵向加筋、单板双向加筋、硬壳式和夹层式结构,在船体所受外载相同,船体重量相等的条件下,通过有限元法,分析等效水下爆炸载荷下船体的响应与性能。根据船体的应力与变形分析,对其强度、刚度、剖面模数及综合性能进行比较,为结构选型提供数值分析依据。挑选出既符合结构性能,又能满足使用要求的结构形式。
叶片相互作用对机匣/叶片包容过程的影响
何庆, 宣海军, 刘璐璐, 陈光涛
2012, 29(增刊I): 180-184. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S034
摘要:
为了解完整叶片与离心飞断叶片之间的相互作用对机匣/叶片包容性过程的影响,结合试验和数值仿真进行研究是十分必要的。该文以某型航空发动机一级风扇为例,通过建立网格精细的有限元模型、选择恰当的材料模型及合理的撞击动力仿真计算参数,得到与试验吻合较好的数值仿真结果。结果表明:断叶旋转方向后侧的旋转叶片通过撞击推动断叶继续向前运动,补充了断叶的能量,对包容过程的第二次撞击有较大影响,导致机匣的包容能力降低。
列车通过小半径反向曲线桥梁的动力相互作用分析
宋郁民, 吴定俊, 侯永姣
2012, 29(增刊I): 185-189. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S040
摘要:
以新建的某铁路货运专线上的反向曲线上的小半径曲线桥梁为例,考虑列车曲线通过的特点及轮轨非线性相互作用,建立空间的列车和曲线桥梁的振动方程,运用模态叠加法求解振动方程。通过车桥耦合振动专用分析程序VBC2.0的数值分析,得出列车通过该反向曲线上小半径曲线桥梁的一些振动规律,并给出我国货运列车通过该桥梁的合理行车速度及其他建议。
弹簧支撑ETFE枕式膜结构分析
毛元庆, 吴明儿
2012, 29(增刊I): 190-193. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S048
摘要:
张拉式膜结构和充气式膜结构是ETFE薄膜结构的主要形式,该文分析了弹簧支撑ETFE枕式膜结构与传统充气式膜结构的优势,在已有的ETFE弹簧支撑枕式膜结构的基础上,通过增加拉杆和进行单个单元的拼接,对原有结构体系进行拓展。利用ANSYS对新结构体系进行了找形分析、雪荷载和风荷载下的应力分析,计算膜面应力和膜面位移,并与已有结构进行对比。
H型断面渐近发散振动气动力特征的数值模拟研究
黄林, 廖海黎
2012, 29(增刊I): 194-200. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.S038
摘要:
基于计算流体动力学(CFD)数值模拟和连续小波变换的方法研究了渐近发散振动条件下H型断面的非线性气动力。采用二维非定常不可压缩雷诺平均N-S方程结合重整化群(RNG)k-ε湍流模型计算纯扭转或竖向渐近发散振动条件下的气动力。采用复Morlet小波对气动力进行连续小波变换,结合蛇形罚函数方法提取小波脊。由小波脊识别气动力的各瞬时频率及对应的瞬时振幅。研究表明:H型断面在大振幅振动条件下的气动力存在多倍于强迫振动频率的高次谐波,各频率成份的瞬时振幅与激励瞬时振幅间存在复杂的非线性关系。