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2013年  第30卷  第增刊期

基本方法
正交各向异性材料含切口平面问题特征值研究
傅向荣, 岑松, 田歌, 邓娇, 周明珏, 宋孟燕
2013, 30(增刊): 1-5. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.12.0924
摘要:
在正交各向异性材料V型切口理论与数值分析中,都需利用问题的特征值。本文首先根据Stroh理论给出各向异性材料的材料特征矩阵,然后通过分析V型切口近尖端领域边界条件,推导出其边界特征方程,并得到相应的简化计算公式,最后利用分区加速Müller法,给出了不同材料特性正交各向异性材料的对称与反对称平面问题前几阶特征值。引入收边法和劈因子法之后,该文采用的分区加速Müller法具有收敛快、精度高和易于实施等优点,还可以去除已得到的根的影响,提高了收敛速度。
变截面承压杆的临界载荷的优化算法研究与应用
侯祥林, 卢宏峰, 范炜, 贾连光
2013, 30(增刊): 6-10. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.03.S001
摘要:
针对变截面压杆临界载荷计算问题,应用差分原理,转化一阶临界载荷下的稳定方程为离散差分方程组。以各离散点的未知挠度和压杆临界力为设计变量,以非线性方程组满足的关系构建目标函数,提出了变截面压杆临界载荷分析求解的优化算法。编制通用程序求解变截面压杆的临界载荷。通过典型算例分析与对比,表明该算法是具有简单和高精度的快速数值新方法,为工程应用提供良好条件。
求解超静定梁的分段独立一体化积分法
吴艳艳, 李银山, 魏剑伟, 李彤
2013, 30(增刊): 11-14. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.04.S006
摘要:
提出了一种求解复杂载荷作用下超静定梁弯曲变形问题的分段独立一体化积分法。分段独立一体化积分法首先将梁进行分段,独立建立具有4阶导数的挠曲线近似微分方程,然后分段独立积分4次,得到挠度的通解。根据边界条件和连续性条件,确定积分常数,得到剪力、弯矩、转角和挠度的解析函数,同时绘出剪力图、弯矩图、转角图和挠度图。工程实例表明,分段独立一体化积分法建立方程简单,计算编程程式化,利用计算机求解速度快,与有限元法相比其优点是可以得到精确的解析解。
球面壳体结构风荷载特性试验研究
翟晶, 刘庆宽, 马文勇
2013, 30(增刊): 15-18. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.05.S067
摘要:
球面壳体结构是一种风敏感性大跨度屋面结构形式。该文基于这类刚性模型的风洞试验,通过高频电子压力扫描系统测量出高度不同的四种壳体的风压分布规律。考虑雷诺数效应、高跨比、风场类型三个因素,对比球面壳体结构的气动力特性,包括中央子午线上的平均风压系数分布、脉动风压系数分布以及整个球壳表面的风压特性。该文为相应球面壳体结构抗风设计中风荷载的确定提供参考。
多板交汇复杂板壳结构应力分布仿真和裂纹扩展原因分析
刘园, 卢凯良, 张卫国, 宓为建
2013, 30(增刊): 19-24. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.05.S077
摘要:
该文以国内某煤码头堆取料机的后L梁为研究对象,利用Solidworks、ANSYS和Hypermesh联合仿真研究了网格类型和密度对结构应力计算结果的影响,分析了L梁多板交汇处复杂板壳结构的应力分布,根据分析结果推测了裂纹萌生和扩展原因。研究结果表明:1) 结构变更后的最大应力值比变更前略有减小,说明结构变更不是裂纹萌生的直接原因,是结构初始设计上的问题;2) 改造后在臂架铰点处产生的不平衡力矩是造成裂纹萌生和扩展的直接原因;3) 所提出的修复方案明显地降低了原裂纹处的应力,提高了疲劳强度。
一座桥梁研究新平台的静动力试验研究
周云, 易伟建
2013, 30(增刊): 25-29. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.06.S070
摘要:
美国新泽西州的一座四跨简支梁桥被选为Benchmark模型,作为国际旧桥性能研究和评估的新平台,国际上近十多所知名高校和测试咨询检测机构对该桥进行了系统的结构静动力试验及无损检测研究。该文简要介绍了该桥的选择过程和项目的基本情况,对该桥的南侧第2跨静动力试验结果进行了介绍。动力试验采用多参考点脉冲锤击法以得到结构的动力模态柔度,静载试验利用卡车进行加载,对比模态柔度下的弯沉与静载试验下的弯沉显示该方法能为结构损伤识别提供有效的决策支持。
沿海地区近地边界层强/台风的统计特征分析
史文海, 董大治, 李正农
2013, 30(增刊): 30-33. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.05.S071
摘要:
基于大量实测数据和气象资料,对热带气旋和沿海地区最大风速的变化规律,以及近地边界层强/台风剖面和不同时距风场特性进行了分析。研究结果表明:西太平洋地区每年形成的热带气旋呈递减趋势,而历年登录我国的热带气旋的变化趋势与之相反;台风对沿海地区的年最大风速影响非常大,因周围环境的变化导致了气象站观测得到的年最大风速呈递减趋势;随着高度的增加,近地各高度的风速和风向角变化非常同步,且湍流度呈现出逐渐减小趋势;随着平均时距减小,台风平均风速的最大值大幅增加,顺风向湍流度均值减小得比横风向快,短时距风参数能更好的反映出风场的脉动性。
土木工程学科
现浇混凝土梁板+钢格构柱组合式新型铁路便桥设计研究
刘传平, 张志彬, 李奇, 贾坚
2013, 30(增刊): 34-38. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.05.S076
摘要:
结合工程实际提出了采用现浇钢筋混凝土梁板+钢格构柱组成的组合式新型铁路便桥结构,并成功地在铁路枢纽工程中应用。着重阐述了混凝土梁板+钢格构柱组合式铁路便桥结构的动力特性分析和车桥耦合振动响应分析,并采取有针对性的增强便桥横向刚度的设计措施。组合式铁路便桥是对现有铁路便桥结构的一种补充,较好的解决了跨既有线的铁路站房建设与保证既有线安全正常运营的矛盾。
运用FLAC3D对水泥土桩加固液化砂土地基的分析
牛琪瑛, 刘峰, 郭英, 刘少文
2013, 30(增刊): 39-43. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.03.S010
摘要:
该文运用三维有限差分软件FLAC3D(Fast Lagrangian Analysis of Continua)对水泥土桩加固的液化砂土地基建立模型并进行地震响应分析,从计算机数值模拟的角度对水泥土桩加固模型地基竖向位移、超静孔隙水压力、孔压比、剪应变增量、接触面剪力及表面加速度作了较系统地分析,总结了这些参数的变化规律,得到了一些有价值的结论,对实际工程有一定的指导意义。
考虑翘曲的一字型配筋砌块砌体剪力墙悬臂梁模型恢复力特性数值模拟研究
陈再现, 项莉莉, 曾森, 王凤来, 王焕定
2013, 30(增刊): 44-48. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.05.S032
摘要:
基于经过试验验证过的考虑截面翘曲影响的纤维单元模型,该文考虑工程中剪力墙的可能高宽比范围、配筋率、轴压比、砌体抗压强度值等主要因素,用均匀设计法安排一字型配筋砌块砌体剪力墙悬臂梁模型数值模拟试验方案,进行拟静力试验数值模拟分析。结合实际试验结果,回归分析得到该类墙片恢复力特征参数与所考虑因素之间的经验公式,为一字型配筋砌块砌体剪力墙为抗侧力结构的高层结构弹塑性分析奠定了基础。Abstract: Based on the research of a fiber element model considering the section warp deformation, this paper uses the uniform design method to arrange the numerical simulation testing scheme of the “一” shaped reinforced concrete block masonry shear wall considering the key influence factors such as the height-width ratio, reinforcement ratio, the axial compression ratio, and the masonry compression strength. Then the quasi static test of numerical simulative models is accomplished. With the actual test results, the features of the restoring force and the empirical equations are presented. The finding of this paper is a base for the elastic-plastic analysis for high rise structures which mainly uses the “一” shaped reinforced concrete block masonry shear wall against the lateral force.
钢管直径对T形截面钢管混凝土芯柱的抗爆性能影响研究
王傲, 徐亚丰
2013, 30(增刊): 49-52. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.04.S024
摘要:
研究钢管直径这一参数的变化对T形截面钢管混凝土芯柱抗爆性能的影响。通过非线性有限元分析软件ABAQUS对钢管直径不同的T形截面钢管混凝土芯柱在爆炸荷载作用下的动力响应进行了数值模拟。比较了普通T形钢筋混凝土异形柱和T形钢管混凝土芯柱抗爆性能的差异。通过变化钢管直径,得到钢管直径的变化对T形钢管混凝土芯柱抗爆性能的影响。研究表明:T形钢管混凝土芯柱的抗爆性能优于普通T形钢筋混凝土异形柱;T形钢管混凝土芯柱的抗爆性能随钢管直径的增大而加强。
高架桥-地铁站-桩-土复杂结构体系地震反应分析
张海顺, 姜忻良, 张亚楠
2013, 30(增刊): 53-58. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.06.S041
摘要:
基于ANSYS对机场航站区高架桥与其下通过的地铁车站的交叉处结构进行了地震反应分析研究,建立了高架桥-地铁站-桩-土相互作用复杂结构体系的计算模型,同时与桥墩墩底简化为固定端模型单独来分析计算上部桥体以及取消地铁结构替换为承台和桩基础的整体模型进行了地震时程反应对比分析。结果表明:考虑相互作用后,整体结构的动力特性与刚性地基假定下的结果存在较明显的差异,不但体系的自振周期增大,并且前几阶主要振型也有很大改变;整体结构的最大位移增大,但顺桥向与横桥向增大幅度明显不同;而对于最大位移节点的加速度、桥梁支座及桥墩墩底反力,三者的顺桥向与横桥向的差别更加明显,其顺桥向比固定端模型减小,而横桥向出现增大的情况。这些现象表明:对复杂结构体系进行抗震设计分析时,考虑土-结构动力相互作用带来的影响十分必要。
基于实测值的桩基沉降计算方法对比分析
邝羽平, 姜忻良, 张云富, 张新民, 张立敏
2013, 30(增刊): 59-62. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.06.S056
摘要:
以天津滨海地区桩基工程实测资料为基础,应用MATLAB软件编制桩基沉降计算程序,分别用等效作用分层总和法和等代实体深基础法计算桩-承台基础沉降,用明德林法计算桩筏基础沉降。分析表明:等效作用分层总和法计算值小于实测值,而实体深基础法和明德林法则基本大于实测值。分析结果可为3种沉降计算方法在天津滨海地区桩基工程中的应用提供参考。
套筒型限位支座滑移性能试验研究及有限元模拟
柯珂, 赵宪忠, 陈以一, 罗魏凌
2013, 30(增刊): 63-67. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.05.S059
摘要:
该文以实际工程为背景,对不同几何构形摩擦副的滑移性能进行了试验研究及分析,并对套筒型支座在剪力和弯矩下的滑移性能进行了试验研究。试验结果及理论分析表明摩擦副的几何构形对支座的滑移性能有较大影响。通过有限元分析,滑移支座的滑移性能也能得到较为准确的模拟,据此提出了基于有限元的对支座滑移性能的评估方法。
翼缘加劲的冷弯薄壁型钢受弯构件弹性屈曲应力研究
于欣永, 王春刚, 贾连光, 马平
2013, 30(增刊): 68-71. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.06.S062
摘要:
利用有限条软件CUFSM对普通卷边槽钢和在受压翼缘不同位置设置加劲肋的普通卷边槽钢受弯构件进行了弹性屈曲应力的计算。对计算结果进行比较分析后发现:在受压翼缘的不同位置增设加劲肋对普通卷边槽钢受弯构件弹性局部屈曲应力平均提高了53.15%,而弹性畸变屈曲应力平均提高了7.39%,其中偏向卷边一侧设置加劲肋对构件弹性畸变屈曲应力的提高效果不明显。总体而言,在受压翼缘中间设置加劲肋对提高构件的稳定性能效果最好。
再生混凝土筒体壁厚对抗火性能的影响
董宏英, 边建辉, 曹万林, 王攀峰
2013, 30(增刊): 72-77. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.05.S063
摘要:
为研究再生混凝土筒体的抗火性能,进行了1个普通混凝土筒体和2个再生混凝土筒体的抗火性能试验,比较分析了其耐火极限及温度场分布的差异。基于试验,对筒体温度场进行了数值模拟,研究了不同筒体壁厚对其温度场分布的影响,提出了再生混凝土筒体在高温作用下的承载力计算公式。通过算例,研究了8个不同壁厚、不同混凝土材料筒体的承载力和耐火极限。研究表明:壁厚相同时,再生混凝土筒体比普通混凝土筒体的耐火极限相对短些,耐火性能相对差些;随着筒体壁厚的增加,再生混凝土筒体在高温作用下的承载力增大,耐火极限增长,抗火性能增强,与普通混凝土筒体有相似的规律。
钢管混凝土柱与伸臂桁架连接节点试验研究
严鹏, 王伟, 陈以一
2013, 30(增刊): 78-82. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.05.S080
摘要:
该文以实际工程为背景,对超高层建筑中常采用的钢管混凝土柱与伸臂桁架连接节点进行了大比例模型滞回加载试验。试验结果表明试件具有较高的极限承载力,耗能能力较好,试件的破坏模式最终表现为桁架近加载梁的上弦杆变截面处翼缘受拉断裂以及荷载反向后的弦杆压曲变形,建议将变截面焊接连接位置向弦杆中部偏移并严格控制其焊缝质量。
左右梁高不同异形节点设计方法及力学性能研究
隋伟宁, 孙希, 王占飞, 李帼昌
2013, 30(增刊): 83-88. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.04.S084
摘要:
该研究采用有限元分析软件ABAQUS,对左右梁高不同的异形钢框架节点模型进行弹塑性分析。通过对外加强环板宽度夹角α 的设计和分析,提出合理的外加强环式异形节点的设计方法,并考察梁高比对异形节点域抗剪承载力、变形及应力分布情况的影响。通过对不同的加强环板的宽度夹角和不同梁高下的左右梁高不同的异形节点的剪力-剪切角关系曲线和变形情况的分析可知:加强环板的宽度夹角α 对节点域抗剪承载力影响较小,考虑实际施工的方便,建议取αs =90°,αl =180°;随着左右梁的高度比的增加,异形节点域抗剪承载力下降,刚度增加;左右梁高度比的变化对异形节点域变形及应力分布有较大影响。
高层建筑围护结构地震破坏导致次生灾害的初步研究
黄秋昊, 黄盛楠, 陆新征, 胡皓宇, 汪家继
2013, 30(增刊): 94-98. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.05.S095
摘要:
近年来,我国在众多城市的中心地区建设了很多高层和超高层建筑。这些建筑物出于建筑外观考虑,大量采用玻璃幕墙等围护结构。一旦因地震导致围护结构破坏脱落,可能会造成严重的次生灾害。结构层间位移角过大是导致建筑物围护结构破坏的主要原因。因此,该文认为当层间位移角超过破坏临界层间位移角1/300时,会有玻璃幕墙围护结构破坏,并以一定的初速度飞出。基于高层建筑弹塑性时程分析的结果,计算得出围护结构脱落可能导致的伤害范围,并建议其安全避难距离,其成果可供地震逃生及避难研究参考。
一刚构-连续组合梁桥在环境激励下的模态参数识别
韩建平, 郑沛娟, 骆勇鹏, 谢强, 王苍和
2013, 30(增刊): 99-103. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.05.S004
摘要:
利用环境激励下结构动力响应信号识别结构的模态参数是结构有限元模型修正及状态评估的一个重要环节,但目前为止,要得到非常准确的识别结果仍有一定困难,特别是阻尼参数。首先利用MATLAB语言编制了单输入单输出和单输入多输出两种工况下特征系统实现算法识别结构模态参数的程序,进而基于一刚构-连续组合梁桥在环境激励下的测试数据,运用自编程序识别了该桥的模态频率、模态阻尼比及振型,并将识别结果与商业软件自带的随机子空间识别方法的识别结果进行了对比。结果对比表明,两种方法识别所得的模态频率和振型基本吻合,但模态阻尼比的识别结果仍有明显差异,识别结果的精准性仍无法确认。
变桩长桩筏基础优化设计数值模拟分析
王维玉, 赵拓
2013, 30(增刊): 104-108. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.03.S009
摘要:
应用大型有限元数值分析软件,以现场模型试验为依据,在基本假定的条件下,建立数值分析模型。通过调整桩筏基础中桩长的参数,研究了阀板沉降、桩顶反力、地基土反力随桩长的变化情况。随着桩长的增加,核心筒中心位置的减沉效果明显,桩顶反力减小量的变化速率减小;筏板中心区地基土反力逐渐增加,而筏板板边和筏板角部位置地基土反力逐渐减小。从而证明了筏板荷载由桩土共同作用承担的结论。
网状CBF增强砖砌体轴心受力性能试验研究
沈祥, 沙吾列提?拜开依, 阿力琴?阿布力提甫, 热依沙?艾海提, 巴格兰?叶尔麦克
2013, 30(增刊): 109-114. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.04.S011
摘要:
网状CBF(Continuous Basalt Fiber,连续玄武岩纤维)增强砖砌体是将CBF布条按照特定的构造方式铺设在砌体水平灰缝砂浆层中,协同砖砌体共同工作的新型砌体结构形式。该文通过对5种不同横向配纤率,3种不同竖向纤维层构造的8组增强砖砌体试件进行轴心受压试验研究。初步试验结果表明:网状CBF增强砖砌体具有良好的强度储备,与无筋砖砌体相比,延性和轴心抗压强度都有明显改善。该文分析了试件的破坏形态和受力机理,以及对比横向配纤率和竖向配纤构造对砌体抗压性能的影响,最后,通过对试验数据的回归分析,给出了网状CBF增强砖砌体轴心承载力计算公式。
局部断裂能在砂浆试件中的分布规律研究
杨树桐, 黄维平
2013, 30(增刊): 115-119. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.05.S015
摘要:
似水泥材料断裂能的尺寸效应可通过局部断裂能沿试件韧带方向的分布得以合理解释。该文针对砂浆三点弯曲切口梁,通过解析方法建立了梁的极限荷载与裂缝尖端区域局部断裂能的关系,并进行了不同高度、不同缝高比的三点弯曲梁试验。通过极限荷载的理论与试验结果的对比,确定了不同初始裂缝尖端区域局部断裂能的大小,进而得到了局部断裂能沿试件韧带方向的分布。结果表明,与混凝土中局部断裂能的分布规律相似,砂浆局部断裂能分布受试件的前后边界及裂缝尖端位置的虚拟边界影响,呈三线性,即远离试件后边界和虚拟边界时,局部断裂能值几乎保持不变;靠近两个边界时,局部断裂能值不断降低。因此,局部断裂能分布的三线性模型不仅适用于混凝土,对砂浆等似水泥材料同样适用。
带填充墙的钢框架受力性能分析
邹昀, 张鹏飞, 王强
2013, 30(增刊): 120-124. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.06.S012
摘要:
为了分析新型填充墙对钢框架结构抗震性能的影响,利用大型非线性有限元软件ABAQUS对带填充墙钢框架进行了计算分析,主要研究了填充墙钢框架体系在单调荷载、循环荷载作用下的受力性能。进一步对填充墙开洞大小、框架的高宽比对结构整体受力性能的影响进行了分析。研究结果表明:在水平荷载作用下,填充墙能够提高钢框架的刚度和承载力;在循环荷载作用下,结构整体的耗能性能较好。填充墙开洞大小和框架高宽比均对结构整体的承载力和滞回曲线有影响。与其他层相比,底层洞口尺寸的改变对结构性能的影响更大。随着框架高宽比的减少,结构的承载力随之提高,延性性能有所下降。该文得到的结论对于指导工程设计具有重要的参考价值。
超低温冻融循环对混凝土材料性能的影响
魏强, 谢剑, 吴洪海
2013, 30(增刊): 125-131. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.04.S013
摘要:
借助低温冰箱和超低温加载箱降温的方式,考虑不同混凝土等级、不同冻融次数、不同冻融温度及不同含水量等因素,对63个混凝土立方体试块和21个钢筋混凝土拔出试件进行了冻融循环。通过对冻融循环后立方体试块的强度试验和拔出试件的拔出试验,探究了各因素对混凝土强度及钢筋与混凝土黏结强度的影响。此外,通过对立方体试块残样的SEM电镜扫描试验,揭示了冻融循环对混凝土微观结构的损伤过程及原理。结果表明:水胶比对冻融后混凝土的强度影响较大,添加高效减水剂有助于提高混凝土抵抗冻融破坏的能力;少次数超低温冻融循环对高标号混凝土的强度降低不显著;与混凝土抗压强度相比,低温和超低温冻融循环对抗拉强度的降低作用更加明显;SEM电镜扫描试验有效地解释了混凝土在冻融循环下强度降低的微观机理;少次数超低温冻融循环对钢筋与混凝土黏结强度的降低作用不容忽视。
不同设计参数下矮塔斜拉桥的抗震动力学分析
刘昊苏, 董军, 杨昀
2013, 30(增刊): 137-141. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.05.S017
摘要:
针对矮塔斜拉桥所具有的低塔及索少的特点,结合龙井河大桥实际工程,建立了计算仿真模型,对不同设计参数下结构的动力特性进行了研究。该文选择桥梁设计半径和墩梁连接形式为参数,着重讨论了两种参数对曲线矮塔斜拉桥的动力特性的影响;基于Midas/civil三维有限元计算软件,参照国家08抗震规范提供的地震反应谱数据,采用CQC振型组合方法对多组模型进行了地震仿真分析,探索了不同设计参数下此类桥梁在地震下的结构反应机理。结果表明,该文所提出的两个设计参数均对曲线矮塔斜拉桥的动力特性有较大影响,甚至直接影响到全桥抗震性能。研究结论不但对于实际工程有重要参考,为此桥后续的抗震设计提供参数依据,同时还为类似的曲线矮塔斜拉桥的抗震设计与施工建造提供了重要的理论参考。
方CFRP-钢管混凝土(S-CFRP-CFST)受弯性能分析
李佳, 王庆利
2013, 30(增刊): 142-148. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.04.S020
摘要:
应用ABAQUS软件建立有限元模型并模拟了方CFRP-钢管混凝土(S-CFRP-CFST)受弯构件的挠度曲线 和钢管应变,验证了该模型的有效性。分析了此类受弯构件的受力全过程,研究了各组成材料的应力、应变和变形等的发展规律,探讨了钢管与混凝土的相互作用力,得到的相应结论与试验现象吻合良好。给出了S-CFRP-CFST抗弯承载力指标及其表达式,应用该式可以合理计算其承载力。
薄钢板剪力墙简化分析模型
郭兰慧, 李然, 张素梅
2013, 30(增刊): 149-153. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.05.S021
摘要:
在结构体系中钢板剪力墙作为抗侧力构件能充分发挥其承载力高、延性好、耗能能力强等优点。采用ANSYS有限元软件分析了薄钢板剪力墙在滞回荷载作用下的力学性能,并用试验结果验证了有限元分析的正确性。在此基础上分析了高厚比为500的钢板剪力墙滞回性能,探讨了薄钢板剪力墙的工作机理与受力模型。基于已有的等效拉杆模型,并针对其不足提出了改进型“混合杆系”模型,能更精确模拟其在滞回荷载作用下的承载力和耗能能力。
高强钢筋高强混凝土柱损伤模型试验研究
陈鑫, 阎石, 李兵, 赵乃志
2013, 30(增刊): 154-158. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.05.S029
摘要:
该文主要研究了轴压比系数和体积配箍率等因素对配有高强钢筋高强混凝土柱滞回特性的影响和配有高强钢筋高强混凝土柱在不同抗震性态水平条件下的变形指标。通过试验结果分析了配有高强钢筋高强混凝土柱试件的破坏形态、变形能力、滞回特性等抗震性能指标。基于配有高强钢筋高强混凝土柱试件的低周反复加载试验结果,该文采用修正Park-Ang模型对12个配有高强钢筋高强混凝土柱试件进行了不同位移角幅值下的损伤指数计算对比分析。基于不同性能水平下的变形和相关参数试验结果,提出了以裂缝宽度和纵向钢筋应力水平、残余变形、极限转角分别作为正常使用、可修和避免倒塌等性能水平的评定参数,并建议了相应性能水平的限值。与试验结果的对比显示,该模型可以合理的反映不同参数高强混凝土柱的损伤发展过程,可为高强混凝土结构基于性态的震损评估提供参考。
正交等元胞土体结构临界刚度模型
卫振海, 王梦恕, 张顶立
2013, 30(增刊): 159-164. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.06.S053
摘要:
结构性问题是土力学中的一个难点问题,对于静态的土体结构分析,在一些文献中进行过一些初步讨论,但对于岩土这样由大量颗粒组成的材料,其结构形态的多样性、复杂性是学者们都认识到的。各种不同结构形态的岩土土体的特性,到目前为止,在认识上仍然是处于一种比较模糊的状态。为了进一步了解和掌握岩土的结构形态对其特性的影响,该文通过建立的正交等元胞结构模型,来分析该结构形态下,土体的临界刚度特性,特别是当土体中存在各种不同形态的孔洞时,土体的一些重要性能参数的变化规律。通过正交等元胞模型的分析发现,岩土材料结构性能主要受孔隙率、孔的分布、孔的形态和方向性的影响,主要表现有:孔的面积(体积)越大,对结构的性能影响也越大;孔的分布的影响主要表现,当孔隙率一定时,孔越分散,也就是数量越多,孔表面积越大,对结构性能(刚度)的影响也越大。
非荷载因素对超高层结构变形的影响研究
董志君, 李筱毅, 阎培渝, 欧阳蓉
2013, 30(增刊): 165-168. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.06.S034
摘要:
影响超高层结构变形的非直接荷载因素主要是混凝土的收缩和徐变、结构向阳面和背阳面的温度差异。而影响结构变形的直接荷载因素有自重、活荷载、风荷载等。针对地处中国深圳地区的某高度为441.8m的超高层结构进行了精细的施工过程模拟分析,研究了非荷载因素对超高层结构变形的影响程度。分析结果表明:施工过程模拟考虑逐层找平时,结构竖向位移发生在结构中部,最大位移为58.4mm,不考虑逐层找平;竣工时最大位移发生在结构顶层,最大位移为103mm;结构竣工600天后,最大位移为122mm;各施工阶段由收缩徐变引起的结构变形占总徐变变形的30%左右。风荷载引起的结构侧向变形为剪切型变形,而温差引起的侧向变形为弯曲性变形,因此温差引起变形与风荷载引起变形的比例,随着高度的增加而增大。50年一遇的风荷载作用下,结构顶部位移达到1752mm,温差为30℃时,结构顶部侧向位移达到701mm,占风荷载引起变形的40%。
FAST索网高应力幅变位疲劳问题的优化分析
孔旭, 姜鹏, 王启明
2013, 30(增刊): 169-174. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.04.S038
摘要:
五百米口径射电望远镜(FAST)采用柔性索网作为主要支承结构,根据拟定的变位策略要求,通过促动器连接下拉索控制索网变位实现巡天观测。由于变位观测过程中索网将长期承受高达约500MPa的疲劳载荷,约为目前相关标准规定值的两倍多,故索网结构将是该望远镜中的关键易损部位。为此,该文以索网结构后期运行、监测及维护为背景,通过量纲分析方法明确影响索网变位应力幅值的主导因素,基于大型有限元软件ANSYS建立索网模型进行连续变位仿真分析,探索合理的变位策略以降低索网变位过程中的应力变化幅值,提高索网运行的可靠性。
门式刚架轻钢厂房屋盖竖向风振等效静力风荷载研究
梁德志, 陈雪峡
2013, 30(增刊): 175-183. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.05.S040
摘要:
轻型门式钢架结构由于具有质量轻、柔性大、阻尼小的特性,使得其比常见的低矮建筑对风荷载更为敏感。目前分析低矮房屋背景分量等效静力风荷载较好的方法是荷载响应相关方法(LRC法),但是由于其具有计算繁琐、与响应位置和类型较复杂等不足而难于直接应用于实际工程。该文应用一种简化的LRC法-荷载升力相关法(LLC法)求解门式刚架结构的背景分量等效风荷载。结合具体的工程算例,采用有限元软件建立不同屋盖跨度变截面门式刚架结构的实体模型,选取檩条与屋架的交接处作为施加脉动风荷载的节点,求解结构在最大升力情况下的等效静力风荷载,并将结果与按荷载规范计算所得风载进行对比分析。研究表明:门式刚架轻钢厂房结构受竖向脉动风的影响不容忽视,在设计中需予以考虑。
多工况下输电铁塔结构系统可靠度计算
陈卫东, 李建操, 于艳春, 孙 刚, 夏开全
2013, 30(增刊): 180-183. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.05.S046
摘要:
研究了如何在符合国家相关规范规定的前提下,利用可靠性基本理论对输电铁塔结构系统进行可靠性分析。建立了考虑屈曲破坏的安全余量方程;推导了不同工况下失效模式间相关系数的计算公式;将PNET法应用于多工况下铁塔结构系统可靠度计算;系统归纳了针对铁塔结构系统的可靠性分析方法;最后对ZM2型输电铁塔进行了结构系统可靠性分析实例计算。
碎石土地基动力夯实的颗粒流离散元数值分析
马宗源, 徐清清, 党发宁
2013, 30(增刊): 184-190. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.04.S051
摘要:
考虑土体动力滞回特性、颗粒的接触刚度及夯锤底面形状三种因素,使用颗粒流离散元数值计算方法分析了碎石土地基的动力夯实效果。分析了地基动力夯实数值模拟过程中上述三种因素对碎石土地基夯实效果产生的影响。探讨了以土体孔隙率变化为衡量标准的碎石土地基动力夯实数值模拟的可行性。
非饱和黏性土电渗排水试验
王宁伟, 张雷, 修彦吉, 矫军
2013, 30(增刊): 191-194. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.05.S052
摘要:
该室内试验,主要用于研究非饱和黏性土水平电渗排水的规律。通过实验,对电渗排水量、电势、电流等进行了测试,并给出了阳(阴)极接触电阻、阳(阴)区域平均电阻、土体平均电阻的变化规律。通过对这些规律的研究,有助于我们认识和掌握非饱和黏性土水平电渗排水的规律,为解决富含水的黏性土边坡排水问题奠定基础。
考虑初始缺陷的碳纤维增强压弯钢构件稳定问题研究
钮鹏, 金春福, 杨刚, 张迪
2013, 30(增刊): 195-199. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.06.S031
摘要:
该文推导了在轴压和弯矩共同作用下具有初始几何缺陷且拉压侧外表面粘贴碳纤维片后的H形截面构件绕强轴失稳时极限荷载的计算公式。通过采用弹塑性有限元法,结合非线性屈曲理论,进行了受初始几何缺陷影响的碳纤维增强钢构件在压弯荷载共同作用下的屈曲分析,并得到极限承载力的数值解。将有限元结果与Ježek法得到的解析解进行比较,可以发现两种结果吻合较好。计算结果表明,当构件两端给定的弯矩超过某一数值后,具有缺陷的碳纤维增强H型钢构件的极限承载力高于完善的H型裸钢构件的极限承载力,表明了碳纤维作为增强材料的有效性和可用性。
宁波轨道交通地基土体物理参数概率分布及相关性研究
陈斌, 叶俊能, 朱剑锋, 刘干斌, 贾波
2013, 30(增刊): 200-205. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.05.S055
摘要:
利用宁波轨道交通1号和2号线岩土工程勘察成果,研究了典型土层物理参数的概率分布规律,并建立了孔隙比e、塑性指数IP和液性指数IL与天然含水量w和天然密度ρ间的回归经验公式。结果表明:1) 宁波地区各典型土层的物理指标均呈良好正态分布规律,ρ、w、e、IP变异性小可视为常量,而IL变异性大在岩土工程可靠性设计中必须作为随机变量处理;2) e、IL均与w呈高度正线性相关;e与ρ呈高度负线性相关;而塑性指数IP-w、IP-ρ以及IL-ρ之间相关性较差。研究结果可为宁波地区勘察设计提供依据。
基于压电波动法的混凝土裂缝损伤监测技术
孙威, 阎石, 焦莉, 宋钢兵
2013, 30(增刊): 206-211. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.04.S058
摘要:
针对混凝土结构裂缝损伤,探索一种基于压电波动法的裂缝损伤监测方法。分析了混凝土裂缝对应力波的作用机理,以此为基础提出了损伤程度的判别方法,同时结合混凝土结构的特点,以传感器列阵作为损伤近似定位的方法。最后,针对不同类型的混凝土试件,开展了验证性试验。将压电传感器以智能骨料的形式成对的埋置在混凝土构件内部对其在裂缝损伤发展状况进行监测。其中一个传感器用于发射信号,另一个用于接收信号,依据提出的损伤识别方法对试件损伤进行监测识别。监测试验结果与试件损伤实际情形相吻合。结果表明:所提出方法能很好地揭示损伤的发展趋势,可用于混凝土结构服役期间的裂缝损伤监测。
屈曲约束支撑混凝土框架节点性能的有限元分析
李帼昌, 王硕, 田磊, 鲍成园
2013, 30(增刊): 212-216. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.06.S060
摘要:
为了研究屈曲约束支撑混凝土框架梁节点的承载力及延性性能,该文设计了型钢节点板和栓钉节点板两种连接形式的节点。通过ABAQUS有限元分析软件对两种屈曲约束支撑混凝土框架梁节点进行分析,得出在两种不同加载方式作用下的荷载-位移曲线,比较两种节点的极限承载力和延性性能,并分析模型的破坏方式和受力机理,为工程应用提供相应参考。
混凝土与砂浆界面粘结性能试验方法研究
刘亚林, 杨树桐, 黄维平
2013, 30(增刊): 217-220. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.05.S064
摘要:
砂浆与混凝土界面的粘结强度及滑移对混凝土后锚固领域内锚杆-砂浆-混凝土三相介质锚固性能至关重要。采用砂浆从混凝土块体中压出试验可以较好地反映三相介质锚固体中砂浆与混凝土的粘结特性。但当砂浆与混凝土粘结长度较长时,试件的破坏形式并非砂浆体被压出,而是混凝土开裂,因而得不到真实的界面粘结参数。该文对此推出法试验方案进行改进,通过对混凝土底面进行局部支承,使得混凝土中仅局部区域受压,从而避免了砂浆体压出过程中混凝土开裂,进而得到了较为理想的粘结应力-滑移曲线。结果表明:粘结-滑移曲线由弹性段、软化段和摩擦段3部分组成。
三点弯曲纤维增强混凝土缺口梁的断裂性能试验研究
曹鹏, 冯德成, 曹一翔, 左文锌
2013, 30(增刊): 221-225. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.05.S075
摘要:
水泥路面形式是我国最为常见的路面形式,并且被广泛应用在我国各个地区。相比半刚性基层沥青路面,水泥路面具有更高的强度,但是水泥路面易开裂的特性限制了其在高等级公路中的应用。该文通过一系列三点弯曲缺口纤维增强混凝土梁的试验来研究其抗断裂特性,并使用了载荷-开口位移曲线作为评价不同纤维掺量的混凝土抗断裂性能的指标。结果表明:随着纤维含量的增加,纤维增强混凝土材料的抗压强度和劈裂强度会有所降低,而抗开裂性能显著提升。同时该文也对纤维材料增强混凝土抗开裂特性的机理进行了具体的解释。
碳纤维混凝土力学性能与破坏形态试验研究
周乐, 王晓初, 刘洪涛
2013, 30(增刊): 226-231. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.04.S066
摘要:
为了进一步研究碳纤维混凝土(CFRC)的力学性能,该文基于试验探讨了短切碳纤维掺量对混凝土立方体试块抗压强度的影响,并得出碳纤维最佳掺量值;同时对CFRC试块在不同碳纤维掺量条件下,受压破坏全过程和混凝土试块裂缝出现及发展进行了对比分析;基于素混凝土试块的破坏模式,对CFRC试块的破坏形态进行了描述,利用不同碳纤维掺量下的变形-荷载曲线,得出适量的碳纤维可以有效的改善混凝土抗压强度、受压破坏变形等力学特性。
后张预应力桥梁中间锚固区的拉压杆模型方法
贺志启, 刘钊
2013, 30(增刊): 232-235. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.06.S072
摘要:
中间锚固区受到锚前扩散和锚后牵拉的双重作用,是桥梁结构中典型的应力扰动区。首先,通过弹性应力分析和主应力迹线分析,揭示了中间锚固区的受力特点,得到了锚固力经由锚前扩散和锚后牵拉的分配比例。进而,构建了能真实反映中间锚固区力流传递的拉压杆模型,并依据最小应变能原理对模型的构形进行了优化。最后,利用拉压杆模型的静力平衡条件,得到了锚前劈裂力和锚后斜向牵拉力的解析计算公式,其计算精度通过与有限元积分结果对比得到了验证。
方CFRP-钢管混凝土(S-CFRP-CFST)压弯构件滞回性能试验研究
闫煦, 周博
2013, 30(增刊): 236-240. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.06.S082
摘要:
进行了8个方CFRP-钢管混凝土压弯构件的滞回性能试验。试验结果表明,纵向CFRP对方钢管混凝土有很好的增强作用,可以提高试件的承载力。对试验结果的分析表明,轴压比可以提高试件的抗弯承载力,钢管和CFRP管的变形协调一致。计算表明:试件强度均有一定退化;轴压比和纵向CFRP增强系数的增大可以提高试件的刚度,同时减缓刚度退化;轴压比在一定范围内有利于试件的抗震。
劲性环梁式钢管混凝土节点受力性能研究
赵毅, 徐礼华, 程康, 刘斌
2013, 30(增刊): 241-247. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.06.S068
摘要:
通过劲性环梁式钢管混凝土节点试件的低周反复荷载试验,研究了节点的受力性能,结果表明:此类节点有效实现了梁铰破坏机制,满足“强柱弱梁、强节点强锚固”的抗震设计要求。运用ABAQUS对节点试件在低周反复荷载作用下的滞回性能进行非线性模拟计算,拓展分析了各部件的应力分布及传递规律,结果表明:节点破坏始于框架梁纵筋屈服,钢管混凝土柱处于弹性阶段,环梁没有产生明显的破坏;塑性铰距离柱边有一定的距离,有效防止梁筋的屈服对节点核心区的影响。
高温下方钢管框架外伸端板连接节点力学性能及破坏机理
史伟伟, 王静峰, 盛宏玉, 姚斌
2013, 30(增刊): 248-252. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.05.S083
摘要:
为了获悉高温对方钢管柱与钢梁外伸端板连接弯矩-转角关系特性和破坏机理的影响,该文利用ABAQUS有限元程序建立了高温下方钢管框架外伸端板连接节点的有限元理论模型,进行高温下节点非线性全过程受力分析。研究了不同温度下端板宽度﹑柱轴压比﹑螺栓直径等参数对连接弯矩-转角关系的影响规律。研究表明:端板宽度﹑柱轴压比、螺栓直径﹑钢材强度和钢管厚度对高温下节点抗弯承载力影响较大;端板宽度﹑螺栓直径﹑钢材强度和钢管厚度对高温下节点初始刚度影响较大;此类节点在常温下抗弯承载力和初始刚度较高,破坏区仅在钢梁受压翼缘;随着温度增大,节点抗弯承载力和初始刚度逐渐降低,破坏区扩大到节点区域;当温度超过500℃时,破坏区由节点区域发展到钢管柱。
中交南方总部大楼动力时程分析研究
胡凯, 瞿革, 周坚荣, 张录
2013, 30(增刊): 253-257. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.05.S097
摘要:
对于复杂高层结构,通常的分析方法主要有振型分解反应谱法、弹性时程分析法、静力弹塑性(pushover)分析方法等。而对于高度较高、周期较长及受高阶振型影响较大的结构,动力弹塑性分析方法能更准确地分析地震作用对此类结构的影响。该文结合中交南方总部大楼项目,运用Perform-3D程序对其进行了罕遇地震下的动力弹塑性分析,得出了结构在罕遇地震作用下的动力响应及关键部位、关键构件的塑性发展情况,对结构大震性能作出评价。
热轧H型钢梁在侧向冲击荷载作用下动力响应的参数分析
王蕊, 裴畅
2013, 30(增刊): 258-262. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.05.S078
摘要:
采用Abaqus有限元软件,对热轧H型钢梁在侧向冲击荷载作用下的基本力学性能进行了参数分析。首先,通过与已有热轧H型钢梁受侧向冲击的试验对比,验证了本分析模型的可靠性;进而,采用该模型模拟分析和讨论了冲击能、冲击物质量、冲击速度等参数对H型钢梁在侧向冲击下动力响应的影响。结果表明:采用该文建立的有限元分析模型,可较好地模拟热轧H型钢梁在侧向冲击作用下的动力响应过程,冲击能、冲击物质量和冲击速度对钢梁的动力响应有不同程度的影响。该文的结论为H型钢梁冲击后剩余承载能力的研究奠定了基础。
基于ABAQUS显式分析的梁单元材料模型开发应用
雷拓, 刘伯权, 刘锋
2013, 30(增刊): 259-268. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.05.0335
摘要:
简要回顾了目前钢筋、混凝土单轴本构关系的研究现状。在前人基础上,重新定义了钢筋、混凝土的本构模型。该模型可考虑反复荷载下钢筋的Bauschinger效应及刚度退化,混凝土任意反复荷载下的强度及刚度退化。讨论了适用于ABAQUS/Explicit分析的钢筋混凝土梁单元建模方法及求解静力、动力问题的注意事项。按照VUMAT接口格式,采用FORTRAN语言编制了纤维模型梁单元的钢筋、混凝土材料用户子程序。通过与拟静力试验及足尺振动台试验结果对比,验证了程序及建模方法的可靠性。结果表明:编制的材料子程序可广泛用于复杂结构中弯曲破坏为特征的普通及高强混凝土梁、柱等构件的精细化模拟。
剪跨比不同时钢骨-钢管混凝土柱的受剪承载力研究
杨旭, 徐亚丰
2013, 30(增刊): 263-266. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.04.S087
摘要:
钢骨-钢管混凝土组合结构是在钢管混凝土结构基础上形成的新型组合结构,在钢管混凝土柱的四角用4根角钢代替受力纵筋,由于钢骨、钢管能够与混凝土协同作用,有效地提高柱子的承载力和变形能力,使它拥有比钢管混凝土更加优良的力学性能。该文通过大型有限元软件ABAQUS对钢骨-钢管混凝土组合柱进行抗剪承载力的有限元分析,结果表明随着剪跨比的减小,柱子破坏时的变形能力降低,承载力提高,逐渐趋于脆性。
侧向冲击下钢管混凝土构件损伤演化数值分析
王新征, 李萍, 杨文喜, 王峰超, 袁晓宁
2013, 30(增刊): 267-272. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.06.S098
摘要:
钢管混凝土构件的安全设计除了需要分析常规荷载外,还要分析偶然荷载,侧向冲击是偶然载荷类型之一。根据材料受力特点,混凝土选择RHT本构模型描述,钢选择John-Cook本构模型,采用动力有限元软件AUTODYN数值分析了侧向冲击条件下,撞击物质量、撞击速度、撞击位置和钢管混凝土端部约束状态对混凝土损伤演化规律的影响。研究发现混凝土损伤起始于碰撞位置,然后向下端、约束端发展,在损伤发展过程中,约束端及挠度最大区域也形成较严重的损伤带。碰撞部位的混凝土严重损伤区主要位于上部;约束端严重损伤区的分布特征与约束类型相关:简支约束端的损伤区位于约束区域内,而固支约束端的损伤区位于约束端外毗邻区域;挠度最大区域的损伤区分布受撞击位置及端部约束类型影响。混凝土内能随撞击物速度、质量及撞击位置偏离中心距离的增加而增加。在撞击作用区域,钢管混凝土径向产生较大塑性变形,钢管混凝土构件抗压性能下降。本研究对于评估钢管混凝土受侧向冲击作用后的稳定性及承载力具有重要意义。
其他工程学科
SMART-1台阵地震动激励下输电塔线体系反应分析
田利, 李宏男, 侯和涛
2013, 30(增刊): 273-278. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.03.S091
摘要:
该文研究了SMART-1台阵多维多点地震激励下输电塔-线体系的反应。根据输电线路实际工程,在考虑输电线的几何非线性基础上,建立了输电塔-线耦联体系的三维有限元计算模型。选取了SMART-1台阵中不同方向上的多维多点地震动时程,分别研究了不同折线角度下输电塔线体系多维一致和多维多点地震反应。研究结果表明:不同夹角下输电塔-线体系在多维多点激励下的反应均大于多维一致激励下的反应,但随着角度不同,增大程度也不同,尤其是输电线的竖向位移得到了强烈的放大。通过实际的多维多点地震动研究了输电线路不同角度下的反应,对应角度不同,输电线路受地震动多维多点效应影响不同。所获得的分析结果可为输电线路抗震设计提供 参考。
力变形下螺旋槽干气密封气膜流场近似计算及分析
苏虹, 丁雪兴, 张海舟, 吴昊, 刘勇
2013, 30(增刊): 279-283. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.05.S035
摘要:
基于滑移边界条件下的雷诺方程,不考虑密封环的变形,力平衡的条件下,利用迭代法求解获得密封腔内气膜压力函数式;根据微尺度流体流动过程中压力及转速的变化,得到不同压力下的密封面的转角及变形量的分布规律,获得相应的气膜厚度近似表达式。同时,在广义雷诺方程下,求出无变形时理论泄露量。利用Maple程序求解,得到不同压力下的密封环力变形泄漏量,并与理论值进行比对。研究表明:随气体从外径流入内径,泄漏量随着压力的增大而增大;相同工况下,与无变形泄漏量相比,有变形的泄漏量更接近于实验值,从而对密封性能产生影响。
雷诺数效应对斜拉索气动特性的影响
刘庆宽, 郑云飞, 马文勇, 刘小兵
2013, 30(增刊): 284-289. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.05.S016
摘要:
斜拉索是斜拉桥的基本受力构件之一,其承受的风荷载占大桥总体风荷载的很大比例,且其风振问题是设计中需要重点考虑的问题。以风洞试验为研究手段,通过测力、测振和表面测压试验,研究了斜拉索在临界雷诺数范围内的气动力、振动特性、表面压力分布等问题,发现在临界雷诺数范围内,斜拉索上出现不可忽视的升力,最大升力系数会大于同样雷诺数时的阻力系数;升力的出现和不稳定的流场可能导致斜拉索发生大幅振动;从亚临界到临界雷诺数,斜拉索周围的流场从时间平均上的对称结构变为不对称结构,不对称的流场是产生升力的原因。
端部约束对爆炸荷载作用下钢骨-钢管混凝土柱动力响应的影响
王帅, 徐亚丰
2013, 30(增刊): 290-293. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.04.S088
摘要:
钢骨-钢管混凝土柱是建筑结构的主要承重构件,在爆炸冲击荷载作用下,结构的受力特性和反应过程与受静载作用下的结构有着明显的不同。该文采用非线性有限元软件ABAQUS对在爆炸荷载作用下不同端部约束的钢骨-钢管混凝土柱的动力响应进行了数值模拟,混凝土采用损伤塑性模型,考虑了损伤及应变率效应,钢筋采用经典金属塑性模型。结果表明:顶部自由约束的钢骨-钢管混凝土柱的抗爆能力较差,不如顶部固支和顶部简支的钢骨-钢管混凝土柱,而顶部固支和顶部简支的柱体的抗爆能力几乎相同。
基于ANSYS的单轴对称焊接工字形截面残余应力分析
张壮南, 赵亚楠, 胡磊
2013, 30(增刊): 294-297. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.05.S014
摘要:
采用ANSYS软件对单轴对称焊接工字形截面的纵向残余应力进行了三维数值模拟,将生热率和“生死单元”技术相结合有效模拟了焊缝金属的熔化、填充和凝固过程。分析时取冷却至70℃时得到的应力为焊接残余应力,研究了翼缘宽厚比对纵向残余应力分布的影响。研究表明:截面上残余拉应力峰值均达到fy;宽、窄翼缘上的残余压应力峰值分别约为0.4fy、0.3fy;腹板残余应力分布曲线呈梯形,靠近宽翼缘一侧和靠近窄翼缘一侧腹板上的残余压应力峰值分别约为0.4fy、0.3fy;随着翼缘宽厚比逐渐减小,宽、窄翼缘和腹板的残余应力峰值逐渐减小,受拉区的分布宽度有增大的趋势。
TKA后关节线高度变化对膝关节力学特性影响
郑红光, 黄荣瑛, 郑海东, 张高龙
2013, 30(增刊): 298-303. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.05.S047
摘要:
确定关节线高度变化与TKA后膝关节力学特性之间的关系能够有效的指导膝关节置换手术,从而更好的恢复膝关节的功能。该文通过对不同关节线高度下、两种不同的手术方案(髌骨保留和髌骨置换)的膝关节模型进行了有限元计算和分析。结果表明,关节线过高或者过低都会影响TKA后膝关节的力学环境,造成髌骨的运动失稳和聚乙烯部件的应力增加。在全膝关节置换的手术过程中,应尽量保持关节线的水平高度不要下移,关节线上移也不要超过4mm。该文的试验为全膝关节置换术评价及假体优化设计提供基本方法和数据。
群体高层建筑行人区域风环境试验研究
马文勇, 刘庆宽, 刘小兵, 尉耀元
2013, 30(增刊): 304-308. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.05.S050
摘要:
结合风洞试验测试对Irwin探头的制作、标定以及使用进行分析,并采用自制的Irwin探头和简便风向测试设备对某群体建筑行人区域风环境进行了研究,结果表明:经标定使用有机玻璃制作的Irwin探头具有很好的线性度,可以得到相对准确的行人高度风速,考虑到压力测试设备的精度,应当在尽量高的风速下测试;采用拍照方式记录的风向标基本上可以得到行人高度处的风向信息;由于狭管效应与角区气流加速效应,实例群体建筑夹缝与角区的风速比较大,风环境问题突出,需要采用风环境改善措施降低该区域风速;另外通过对200名志愿者的测试对行人舒适度的阀值进行了讨论。
结构用铝合金6082-T6材料本构关系及力学参数试验研究
王誉瑾, 钱宏亮, 范峰
2013, 30(增刊): 309-313. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.06.S085
摘要:
通过从不同截面形式的6082-T6铝合金型材上切取的90个材性试样的拉伸试验,研究了结构用铝合金材料的受力特点与应力-应变关系曲线;测量并统计了材料力学参数,包括:规定非比例延伸强度、抗拉强度、弹性模量、断裂伸长率、泊松比和强化系数。结果分析表明国产结构用6082-T6的本构关系基本服从Ramberg-Osgood模型;对力学性能试验数据的统计分析表明,力学参数均基本服从正态分布;规定非比例延伸强度、弹性模量和泊松比的统计值与规范规定值很接近;强化系数的经典计算方法的计算值略大于Steinhardt建议值。
航空发动机复合材料机匣叶片包容性研究
刘璐璐, 宣海军, 张娜
2013, 30(增刊): 314-319. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.06.S093
摘要:
为研究复合材料机匣抵抗飞断叶片的包容能力及其损伤破坏机理,在高速旋转试验台上进行缩比模型试验,并采用显式瞬态动力学软件对复合材料机匣的包容机理进行了分析。通过分析叶片与机匣的撞击、击穿过程,研究了复合材料机匣包容机理;通过分析机匣壁厚对机匣破坏方式与包容能力的影响,获取了机匣壁厚与能量吸收的关系。结果表明:飞断叶片与复合材料机匣的撞击过程包含3次撞击,复合材料机匣在内壁与外壁的破坏方式显著不同;随壁厚增加,叶片发生严重的弯曲变形,且机匣能量吸收呈指数倍增加。
基于塑性的地层载荷势及其在井孔轨迹优化中的应用
沈新普, WilliamStandifird
2013, 30(增刊): 320-324. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.06.S002
摘要:
由于地层的应力条件对井孔稳定性、其中的套管的完整性及寿命有直接影响,因此它是影响油井生产效率的主要因素之一。针对可钻性和套管寿命等优化目标,该文提出了井孔轨迹优化计算时需要用到的地层载荷势。地层载荷势表达了地层初始应力状态对井孔稳定性及其中的套管的完整性的力学影响特征:其值越小,越有利于井孔稳定性及其中的套管的完整。此外,当需要对井孔关键井段的套管设计强度进行校核时,也可以用地层载荷势作为参考指数,选取相关井段进行计算校核。算例表明:地层载荷因子这一概念合理、相关计算格式实用,为相关工程实践提供了一个简便实用的理论工具。
地铁引发场地振动的实测信号能量分析
吕鹏, 宗刚, 李文涛, 单涛涛
2013, 30(增刊): 325-328. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.04.S096
摘要:
选取上海某实际场地,开展地铁运行引发的场地振动实测。基于实测加速度响应信号,首先采用传统方法获得了信号在时域和频域内的能量分布特点,总结出场地振动水平随与振源距离增加而衰减的规律及振动频率的主要分布范围。其次,采用Mexican hat小波对信号进行连续小波变换,分析了信号时-频能量谱及时-频累积能量的分布特点,揭示出地铁自身的编组形式是造成振动非平稳性的直接原因,且地铁行进过程中列车对场地多数测点振动响应的影响范围主要集中于穿越测试断面的本节车厢及前方一节车厢,但在振动能量放大区,列车的影响范围基本仅限于穿越测试断面的本节车厢。
陡槽高速泄流掺气减蚀试验研究
张陆陈, 骆少泽, 王新
2013, 30(增刊): 329-332. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.04.S018
摘要:
陡槽高速泄流可能产生的空蚀破坏是目前大型水电站十分关注的问题之一,本文通过1∶40整体水工模型试验,研究了陡槽的底掺气与侧掺气的掺气减蚀规律。结果表明,底空腔长度与单宽泄量呈抛物关系,拐点的临界单宽泄量取决于底挑坎水流的出射角;通气孔通气量与单宽泄量间存在二次函数关系,水体掺气率系数并不是常数,随水流紊动增大而减小;设侧掺气坎使水体掺气浓度显著增加,不仅保护了泄槽侧壁,也加强了底板的保护。
船用柴油机水冲击动力作用轴系的主参数共振
杨志安, 程欣桐
2013, 30(增刊): 333-337. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.04.S019
摘要:
应用拉格朗日方程,得到柴油机轴系受气体冲击力与水冲击动力作用的非线性扭转振动微分方程。根据非线性振动的多尺度解法,求得在飞轮匀速运转条件下柴油机轴系受水冲击动力引起的主参数共振一次近似解,给出柴油机轴系发生主参数共振的参数条件,并进行数值计算,得到主参数共振幅频响应曲线。分析了水冲击动力对主参数共振幅频响应曲线的影响。主参数共振幅频响应曲线由两分支曲线组成,共振区较大。调节阻尼系数可以避免主参数共振的发生。基于Simulink建立了系统仿真模型并进行仿真分析,结果表明柴油机轴系受水冲击动力引起的主参数共振处于稳定状态。结果1结果
基于PFD-SMA支撑体系的海洋平台结构振动控制研究
张纪刚, 刘艳梅, 王贤茂
2013, 30(增刊): 338-342. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.04.S025
摘要:
该文首先对PFD-SMA支撑体系的滞回性能进行试验研究,分别研究形状记忆合金长度、Pall型摩擦阻尼器的摩擦力(即滑动螺栓预紧力)对其耗能能力的影响,试验结果表明该体系具有较好的耗能能力,支撑长度、摩擦力对其性能有影响:形状记忆合金支撑长度越短、摩擦力越大,越容易发挥形状记忆合金的超弹性性能。然后将其应用于导管架式海洋平台隔震结构,利用有限元分析软件ANSYS分析平台在地震波下的减震效果,结果表明这种体系具有良好滞回性能,能够消耗较多的能量,能满足安全和稳定性的要求。
腐蚀海底管线悬跨段的地震响应分析
孙丽, 张新收, 张美真
2013, 30(增刊): 343-346. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.06.S027
摘要:
由于海底管线会因为各种各样的原因出现悬跨段,悬跨段的受力较为复杂,包括海流和波浪的水动力、管线内压、温度以及地震荷载和其他一些突发荷载等,所以需要加强对管线悬跨管段的动力响应研究。另外现役的海底管线有很多已达到了其设计正常使用年限,出现了不同程度的问题,而腐蚀是导致管线损坏的主要原因。目前对完好管线悬跨段的研究已进行了很长一段时间,而关于腐蚀管线悬跨段的研究还较少,针对这种情况,该文对完好海底管线悬跨段进行了试验和有限元分析,分析表明:试验和模拟得到的基频和加速度放大系数沿轴线的变化趋势一致,ABAQUS能够准确地模拟悬跨管线的地震响应问题。同时,对腐蚀管线悬跨段的固有频率、加速度放大系数和最大加速度沿轴线的变化规律进行了有限元分析。研究表明:腐蚀位置、腐蚀厚度、腐蚀长度和腐蚀宽度对上述方面都会产生不同的影响,且腐蚀宽度的变化对管线动力响应影响最大。
异径弯管在扭矩作用下的应力及极限扭矩验证
陈孙艺
2013, 30(增刊): 347-352. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.04.S030
摘要:
通过有限元分析和实验对异径弯管在扭矩作用下的弹性应力及极限扭矩解析解进行了验证。有限元分析表明,端面扭矩在异径弯管中的作用一定程度上类似面内弯矩在异径弯管中的作用,证实了扭矩在弯管中传递过程的弯矩化效应。小端受扭的有限元分析表明,最大环向应力位于异径弯管模型小端的外拱处,误差不超过5%,与解析解的结论一致,但解析解略偏危险。大端受扭的实验表明,小端的应力水平高于大端,但极限扭矩解析解较大多数实测的结果明显偏保守。
双台肩钻杆接头副台肩间隙的优选
陈锋, 狄勤丰, 欧阳彦辉, 王文昌, 王明杰, 袁鹏斌, 周永其
2013, 30(增刊): 353-357. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.06.S037
摘要:
随着钻井深度的不断增加,双台肩钻杆得到了越来越多的应用。双台肩钻杆接头相比API标准钻杆接头最重要的特征在于增加了一个副台肩,其通过提供额外的载荷承载面和上扣定位来为钻杆接头带来更高的扭矩承载能力和更好的密封性能,从而保证钻杆接头的使用性能。根据双台肩钻杆接头的受力特点,副台肩处应该留一定量的初始间隙。副台肩处的间隙量决定了副台肩的承载比例,从而影响接头的应力分布。研究表明:副台肩间隙过小将加重公扣小端几牙螺纹的承载,同时也容易造成副台肩处的损伤;而副台肩间隙过大将加重公扣大端几牙螺纹的承载,同时也使得副台肩的作用不能得以充分的发挥,进而加重主台肩的负担。合理的副台肩间隙有利于改善接头的应力状态,提高接头的使用性能。
室内燃气爆炸作用下钢框架结构动力响应分析
张秀华, 吴燕燕, 李玉顺
2013, 30(增刊): 358-362. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.04.S089
摘要:
探讨室内天燃气爆炸作用下冲击波的传播规律及钢框架结构的动力响应,提出钢框架结构的抗爆设计建议。利用ANSYS/LS-DYNA动力分析软件对钢框架结构、爆炸气体及空气建立有限元模型,基于流固耦合方法对三层钢框架结构在爆炸荷载作用下的动力响应进行分析。研究爆炸气体在结构中的传播过程及结构上不同位置爆炸冲击波超压的特点。对比分析了甲烷浓度的不同时,钢框架梁柱的变形特征。结果表明流固耦合方法能很好地模拟室内燃气爆炸冲击波的传播过程,爆炸气体的初始爆能越高,对结构的作用效应越大;爆炸冲击荷载作用下结构的变形具有局部性和弱传递性;当燃气爆炸能量较小时钢框架结构是一种较好的抗爆结构体系,在楼板或墙体发生破坏后,钢框架结构梁柱不会发生失效破坏甚至引起连续倒塌。
中厚板轧后冷却正规阶段温度场变分解
章顺虎, 赵德文, 刘南君, 高彩茹
2013, 30(增刊): 363-368. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.03.S044
摘要:
该文从导热微分方程和定解条件出发,设定了预先满足边界条件的试函数,并结合拉格朗日乘子法,构建了里兹温度场泛函的广义表达式,经泛函变分,首次获得了中厚板轧后冷却正规阶段温度场的变分解,该解为板厚δ ,换热系数α ,比热cp,冷却时间t ,热传导率λ ,钢板密度ρ ,开冷温度T0,水温Tf的函数。该解与分离变量法获得的解析解比较表明,该解对分离变量法获得的解析解具有较高的逼近程度,两者最大误差不超过7℃。该文导出的平均温度出现在x =0.577δ 的位置上,心表温差随着冷却时间的增加而减少。该文中变分解法未报道。