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2014年  第31卷  第增刊期

基本方法
基于微分求积法的Euler-Bernoulli梁的大变形力学行为研究
张琼, 杜永峰, 朱前坤
2014, 31(增刊): 1-4,10. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.04.S003
摘要:
对工程中大量使用的细长柱的大变形力学行为进行了研究。基于杆件可伸长和忽略剪切变形的Euler-Bernoulli梁理论,建立了杆件大变形分析的几何非线性的控制方程,利用微分求积法直接从控制方程出发,把控制方程和边界条件转化为代数方程形式,采用改进的Newton迭代法即逆Broyden秩1方法进行了求解。计算表明微分求积法是用于结构大变形分析的一个有力的工具。
二三维连续介质分析中的等效弹簧元
宋孟燕, 田歌, 袁明武, 葛丽娜, 宋京京, 傅向荣
2014, 31(增刊): 5-6. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.04.S019
摘要:
该文给出了一类将二维和三维连续介质等效成弹簧元体系进行分析的研究思路,并将二维和三维的等效弹簧单元应用于容器结构与内部连续介质相互作用的静力与动力分析中。首先,该文给出了基于刚度等效原理的二维与三维等效弹簧元理论。其次,利用二维等效弹簧元模型作为基本单元分析了连续介质对容器壁的压力分布规律,并利用三维等效弹簧元模型分析了容器壁与内部连续介质共同响应的动力特性。数值算例表明:与常用的连续介质有限元模型相比,等效弹簧元模型的计算效率和精度更高。在容器结构与内部连续介质共同响应动力分析中,等效弹簧元体系与工程中常用的附加质量法相比,不光有更高的计算效率,而且能更正确地反映内部连续介质刚度对共同响应动力特性的影响。等效弹簧元在工程应用分析中具有良好的适应性。
索-梁耦合超静定结构的一种快速解析法
李银山, 李彤, 郭晓欢, 李欣业
2014, 31(增刊): 11-16,21. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.03.S018
摘要:
采用连续分段独立一体化积分法求解了索-梁耦合斜拉桥的优化设计问题。首先不考虑索-梁变形协调条件,采用连续分段独立一体化积分法求解了四跨索-梁耦合6次超静定连续梁的弯矩解析函数。然后按悬索作用点处的弯矩等于零计算索力,得到斜拉桥一次落架时的恒载内力状态;根据弯曲能量最小法与连续分段独立一体化积分法相结合快速求解得到了索力的最优解。最后考虑索-梁变形协调条件,采用连续分段独立一体化积分法求解了四跨索-梁耦合10次超静定连续梁,得到了剪力、弯矩、转角和挠度解析函数。工程实例表明,连续分段独立一体化积分法建立模型简单,计算编程程式化,可以快速求得最优的解析解。
楔入劈拉试验传力途径解析与传力装置设计
吴瑶, 李庆华, 徐世烺
2014, 31(增刊): 17-21. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.03.S020
摘要:
对试验装置传力方式不正确的认识将导致试验无法顺利进行或得到错误的试验结果。该文对楔入式紧凑拉伸试验和楔入劈拉试验装置的传力途径进行分析,并着重解析了楔入劈拉试验传力板的受力状态。发现楔入式紧凑拉伸试验是一种受力明确、结果可靠的断裂试验方法。对楔入劈拉试验,传力板的设计是关键,它直接影响着试件的受力,错误的设计还可能会引起它自身的转动。
有限元线法矩形直条单元在三维稳态温度场分析中的应用
朱颖, 张宏涛, 白玉星
2014, 31(增刊): 22-26. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.03.S023
摘要:
该文首次应用有限元线法构造三维单元对空间温度场进行分析。以矩形直条单元为例,简要的叙述了有限元线法三维空间单元对温度场分析的基本方法,并利用最小位能原理推导出矩形直条单元的常微分方程组和对应的边界条件。同时介绍了有限元线法温度场分析专用程序TFEMOL的特点和功能。最后,通过算例对其计算结果的正确性进行验证。
GFRP管抗屈曲加固角钢的力学性能试验研究
吕海波, 沙吾列提·拜开依, 冯鹏, 买尔旦·赛皮丁, 张龑华
2014, 31(增刊): 27-31,40. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.04.S014
摘要:
该文采用GFRP管对轴心受压角钢构件进行抗屈曲加固,对3种长细比、2种加固构造形式的9个试件进行轴压试验,试验研究表明:该抗屈曲加固方法具有较好的施工可操作性,GFRP管抗屈曲加固方法提高了受压角钢构件的抗屈曲能力。加固后角钢构件的极限承载力提高了6.16% ~ 37.58%,延性得到一定程度的提高;该方法对长细比较大的构件加固效果较明显,且破坏模式发生一定变化。该文提出的GFRP管刚度贡献系数的计算公式,修正后计算结果与试验值吻合较好。
土木工程学科
T型钢连接的方钢管柱-H型钢梁半刚性节点滞回性能的有限元分析
李帼昌, 孙卿, 郭晓龙, 范宗帅
2014, 31(增刊): 32-35. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.03.S001
摘要:
方钢管与H型钢梁采用T型钢通过高强螺栓连接成节点,这种连接节点的刚度相对较大,承载力较高,延性较好,且安装简单,造价经济。该文采用大型有限元分析软件ABAQUS,在此节点的静力参数分析的基础上,进行滞回性能的研究,讨论了T型钢尺寸、梁尺寸等参数对连接节点滞回性能的影响。分析结果表明:T型钢腹板长度、梁高度对节点的滞回性能影响较大,此T型钢梁柱连接节点属于半刚性节点。
风力发电机岩石锚杆基础静力弹塑性分析与应力状态监测
阎石, 宋壁丞, 孙威, 阎寒, 于琦乐
2014, 31(增刊): 36-40. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.03.S013
摘要:
采用大型通用有限元分析软件ABAQUS,对国电铁岭开发区风电场新建工程风机岩石锚杆基础进行有限元Pushover分析。探讨了其受力特性,与传统重力式基础的应力状态进行对比,同时与安装在其上的压电式结构健康监测系统的监测数据进行比对。结果表明:这种新型的基础与传统的基础相比较有很大的优势,完全可以替代传统的重力式基础;另外,结构健康监测系统运转正常,基础工作状态良好。
钢管混凝土柱-RC梁平面框架耐火性能分析
周侃, 韩林海, 宋天诣
2014, 31(增刊): 41-45,50. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.04.S009
摘要:
建立了外荷载和升、降温火灾共同作用下钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁平面框架结构的有限元分析模型,用已有试验数据对模型进行了验证。在有限元模型基础上,对钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁平面框架在ISO-834标准升、降温火灾下的力学性能进行了分析,研究了梁荷载比、柱荷载比和升温时间比等参数的影响规律。分析结果表明该组合框架不仅会在升温过程中破坏,也会在降温过程中破坏。该组合框架是否会在降温段发生破坏,跟梁荷载比、柱荷载比和升温时间比有关。
同一场地上不同桩型复合地基的静力特性试验
袁满, 丁继辉, 冯俊辉, 张攀星
2014, 31(增刊): 46-50. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.04.S012
摘要:
该文对同一场地上的碎石桩复合地基、CFG桩复合地基、CFG长桩和水泥土短桩组合桩复合地基和CFG芯水泥土桩复合地基进行了现场载荷试验和变形试验。试验结果表明:桩径和桩间距相同条件下,两种组合桩的荷载沉降曲线接近线性关系,碎石桩复合地基荷载沉降呈明显的非线性关系;单一桩型复合地基承载力略高于两种桩型组合桩复合地基的承载力,碎石桩、CFG桩、CFG长桩水泥土短桩组合桩和CFG芯水泥土桩组合桩复合地基的承载力分别为210kPa、225kPa、197kPa和182kPa;CFG桩与桩间土之间的应力比,CFG芯水泥土桩组合桩复合地基最小、其次是CFG桩复合地基、CFG长桩水泥土短桩组合桩复合地基中最大。从应力分布的观点CFG芯水泥土组合桩复合地基应力分布较其他三种复合地基均匀;复合地基的深层变形受布桩形式的影响较大。
装配式空心板桥铰缝破坏模式有限元分析
陈悦驰, 吴庆雄, 陈宝春
2014, 31(增刊): 51-58. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.04.S024
摘要:
以带有深铰缝构造的装配式空心板桥为研究对象,采用通用程序ANSYS建立了一跨8m的装配式空心板桥实体模型,讨论了车辆荷载在不同位置(中载和偏载)作用下铰缝构造的破坏类型、破坏位置、开裂荷载等破坏模式。结果表明:不管是哪种加载方式,首先破坏的是铰缝构造;中载作用下破坏位置在铰缝与空心板的结合面处,破坏类型为受弯破坏,荷载为62kN(0.88倍车辆荷载)时结合面底部开裂,荷载为133kN(1.90倍车辆荷载)时裂缝贯通至结合面顶部形成通缝;偏载作用下破坏位置在铰缝内部,破坏类型为受剪破坏,荷载为72kN(1.03倍车辆荷载)时铰缝顶部开裂,荷载为238kN(3.40倍车辆荷载)时裂缝贯通至铰缝底部。通过对两种加载方式的比较可知,中载对装配式空心板桥铰缝构造更不利。
钢筋混凝土框架-核心筒结构抗震性能研究
胡妤, 赵作周, 贺小岗, 纪晓东, 钱稼茹
2014, 31(增刊): 59-64,72. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.03.S030
摘要:
按照我国现行规范对钢筋混凝土框架-核心筒结构进行设计,经过多方案比较,研究了结构楼盖自重、内筒内墙以及使用轻质楼盖系统、型钢混凝土柱等新型构件形式对整体结构质量、抗侧刚度等的影响,提出减轻结构自重是改善结构抗震能力的一个有效途径。采用Perform 3D分析软件完成了该框架-核心筒结构的静力弹塑性推覆分析,研究了构件的塑性发展历程、构件变形和核心筒钢筋及混凝土纤维应变变化情况。结果表明:内筒连梁是框架-核心筒结构地震作用下的第一道抗震防线,内筒内墙的布置可增加结构的刚度并具有一定的耗能作用。
钢管地聚物再生混凝土短柱轴压荷载下的实验研究
石宵爽, 王清远, 龙涛, 李浪
2014, 31(增刊): 65-72. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.04.S045
摘要:
地聚物再生混凝土(Geopolymeric recycled concrete, GRC)是一种考虑环境可持续发展的新型建筑材料,它是利用粉煤灰激发的碱溶液完全代替水泥,同时利用再生粗骨料完全或部分代替天然粗骨料制作而成的新型混凝土材料。地聚物再生混凝土可以用在钢管结构中,称为钢管地聚物再生混凝土构件。该文对12根钢管地聚物再生混凝土短柱进行了一系列实验研究,实验设计主要考虑了2种不同钢管界面尺寸、不同混凝土类型(普通再生混凝土、地聚物再生混凝土)以及不同再生骨料取代率(0%、50%、100%)。通过实验研究考察了构件在轴压荷载作用下的荷载-应变关系,对比分析了各构件的极限承载力和失效机理,并且通过延性指标(DI)对比分析了各个钢管短柱在轴压荷载作用下的延性行为表现。结果表明,随着钢管核心混凝土中再生粗骨料的增多,钢管地聚物再生混凝土和钢管再生混凝土的极限承载力随之降低。再生粗骨料的含量对钢管地聚物再生混凝土短柱的力学行为表现影响更大。最后,依照各规程的理论计算方法对本实验结果进行了比较,进一步探讨了各规程对计算钢管再生混凝土和钢管地聚物再生混凝土柱承载力的适用性。
城市区域建筑物震害预测剪切层模型及其参数确定方法
韩博, 熊琛, 许镇, 陆新征
2014, 31(增刊): 73-78,85. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.04.S046
摘要:
传统基于易损性矩阵及单自由度模型的城市建筑震害预测方法已经不能满足现代城市震害预测精度和多样性的需要。多自由度剪切层模型由于具备可接受的精度和较高的效率,非常适合于城市区域建筑物的震害模拟。但其层间滞回模型的确定存在较大的困难。因此,该研究以国内外得到广泛应用的Hazus软件作为基础,提出了相应的城市区域建筑物震害预测剪切层模型,并基于Hazus软件中通过大量调查统计得到的建筑抗震性能参数,提出了剪切层模型参数的确定方法,为精细化的城市区域建筑震害预测提供参考。
基于人行仿真的结构楼面舒适度分析研究
胡凯
2014, 31(增刊): 79-85. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.02.S047
摘要:
随着新型材料、体系及施工方法的逐渐运用,结构正不断朝着更轻、更柔、跨度更大、阻尼更小的方向发展,这也使得结构的楼盖体系更易在人行运动过程中产生显著的振动响应,引起人体不适和恐慌,甚至影响结构正常使用功能。该文由原理出发,根据国内外研究现状及规范条文,介绍了人行舒适度分析理论及评判标准,并依据中国规范及国际ISO标准的规定,通过时程分析方法对某室外景观天桥进行了人行舒适度分析和研究,详细阐述了楼板人行舒适度的分析及评判方法,并简要介绍了目前楼板竖向振动舒适度常见的减振措施。
大跨斜拉桥地震易损性分析
黄盛楠, 杨德圣, 宋波, 陆新征
2014, 31(增刊): 86-90,98. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.04.S026
摘要:
桥梁结构是抗震救灾的生命线工程,保证强震作用下桥梁结构的抗倒塌能力是抗震设计的主要任务之一。该文以某大跨单塔斜拉桥为例,建立相应的有限元模型。首先,运用基于广义刚度的构件重要性评价方法分析了地震作用下该桥梁结构构件的重要性,并给出了关键构件;其次,模拟了桥梁地震作用下连续倒塌的过程;最后,运用基于IDA的倒塌易损性分析方法,对桥梁进行了定量的结构地震抗倒塌易损性评价,评价结果表明该桥梁在罕遇地震时对应的倒塌概率为0.22%,具有较强的抗地震倒塌能力。
火灾后型钢混凝土柱剩余承载力数值模拟分析
唐跃锋, 李俊华, 孙彬
2014, 31(增刊): 91-98. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.04.S031
摘要:
利用MSC.MARC软件对火灾后型钢混凝土柱的截面温度场及剩余承载力进行了模拟分析,数值分析结果得到了试验验证。考虑混凝土强度、长细比、含钢率、荷载偏心率、受火时间等参数,利用MSC.MARC软件对ISO834标准火灾作用后型钢混凝土柱剩余承载力进行了进一步计算。计算结果表明,经历ISO834标准火灾作用后,型钢混凝土柱的极限承载力显著降低,在该文参数范围内,承载力降低幅度在8.5%~45.3%变化。定义火灾作用后型钢混凝土柱剩余承载力与常温下型钢混凝土柱极限承载力的比值为火灾后型钢混凝土柱剩余承载力影响系数。数值模拟分析结果表明,混凝土强度、截面含钢率、受火时间对值的影响较大,而长细比、偏心率对值的影响相对较小。在数值计算结果基础上,通过回归分析的方法得到了火灾后型钢混凝土柱剩余承载力影响系数的简化计算公式,公式计算结果与数值模拟分析结果符合较好。
短切玄武岩纤维混凝土力学性能试验与分析
王钧, 马跃, 张野, 陈伟
2014, 31(增刊): 99-102,114. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.03.S032
摘要:
为了研究短切玄武岩纤维掺量变化对混凝土基本力学性能的影响,对6种不同体积掺量的短切玄武岩纤维混凝土(BFRC)分别进行立方体抗压、轴心抗压、劈裂抗拉、抗折试验;基于试验结果,通过BP(Back Propagation)神经网路强度预测模型的构建,对附加纤维掺量的混凝土进行强度训练及预测。试验实测数据表明:掺入短切玄武岩纤维对混凝土早期抗压强度的发展有着延缓作用;当纤维掺量为0.1%时,抗压强度达到峰值。随着纤维掺量的增加,劈拉强度增幅较大,抗折强度保持上升趋势。通过BP神经网络的训练及发展趋势预测,结果表明:当纤维体积掺量为0.1%时,抗压强度达到最大值;劈拉强度与抗折强度则随着纤维掺量的增加而持续增大。基于试验数据及预测结果,得出短切玄武岩纤维的最佳体积掺量。
超低温环境下箍筋约束混凝土轴心受压性能试验研究
谢剑, 李小梅, 吴洪海
2014, 31(增刊): 103-108. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.04.S033
摘要:
为研究超低温环境下箍筋约束混凝土轴心受压性能,对超低温环境下钢筋混凝土结构,尤其是轴心受压构件的分析和设计工作提供试验依据和数据支持,通过3组体积配箍率不同的钢筋混凝土试件的轴心受压试验,研究混凝土应力-应变曲线、荷载-位移曲线随温度的变化趋势。对温度参数无量纲化处理后,进一步研究配箍特征值对混凝土强度、峰值应变、延性的影响规律,并进行应力-应变曲线拟合。结果表明:温度降低,箍筋约束混凝土的峰值应力、弹性模量提高,峰值应变减小,脆性增大;配箍特征值增大,混凝土强度、峰值应变、延性均增大,弹性模量变化不大;试验所得应力-应变曲线与理论曲线吻合较好。
钢管混凝土叠合柱耐火性能分析
侯舒兰, 韩林海, 宋天诣
2014, 31(增刊): 109-114. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.04.S037
摘要:
为了了解钢管混凝土叠合柱在火灾升、降温段的力学行为,结合有限元分析平台ABAQUS,建立了外荷载和火灾升、降温共同作用下钢管混凝土叠合柱的有限元计算模型,利用相关试验数据对模型进行了验证。基于有限元模型,对钢管混凝土叠合柱在升、降温火灾和外荷载共同作用下的温度场分布、破坏形态、变形特点和内力分布情况等进行了分析。研究表明,高温下外围混凝土的强度下降,钢管承担大部分荷载,在升、降温火灾下钢管混凝土叠合柱发生了内力重分布。
装配式空心板桥铰缝破坏模式试验研究
王渠, 吴庆雄, 陈宝春
2014, 31(增刊): 115-120. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.04.S025
摘要:
以带深铰缝构造的装配式空心板桥为研究对象,设计并制作了一跨8m足尺模型,开展了车辆荷载作用下铰缝构造的破坏类型、破坏位置、开裂荷载等破坏模式的试验研究。试验结果表明:中载作用下试验梁铰缝破坏过程为在弯拉应力作用下沿空心板与铰缝的结合面底部向上开裂,最后形成通缝。结合面开裂荷载约70kN,即1.0倍设计车辆荷载;贯通至铰缝顶部形成通缝的荷载约140kN,即2.0倍设计车辆荷载。建议采用一些构造措施延缓结合面形成通缝,以保证铰缝的受力状态与空心板一致或接近。
火灾高温作用下钢结构倒塌分析
鞠竹, 王振清, 韩玉来, 梁文彦, 李加雷
2014, 31(增刊): 121-124. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.03.S038
摘要:
为了研究结构在油气火灾条件下的连续倒塌行为,该文采用碳氢化合物燃烧的升温曲线,通过显式动力分析,对三层抗弯钢框架的完整失效过程进行了分析。给出了结构内部不同位置处构件内力、变形等随温度的变化情况。同时,采用标准升温曲线对结构进行加热,对比分析不同升温速度和最高温度对结构火灾行为产生的影响。分析结果表明,初始升温速率越快,达到的温度越高,结构就会越快的进入到失效状态,在分析研究中应注意对这两个因素加以考虑。
截面方钢管支撑的弹塑性稳定性研究
邵永松, 刘洪波, 寇俊同
2014, 31(增刊): 125-129. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.04.S039
摘要:
结合轴心受压构件整体失稳的内力和变形特点,提出了变截面方钢管支撑。采用试验研究和有限元分析相结合的方法,研究变截面方钢管支撑的弹塑性稳定性,研究了用钢量相同情况下楔率对变截面方钢管支撑弹塑性稳定极限承载力的影响。研究结果表明变截面方钢管支撑在两端截面不变的情况下,随着楔率增大,稳定承载力明显提高,而且下降段更平缓,变截面方钢管稳定性优于等截面的情况。在用钢量相同的情况下,长细比较大时,变截面可以提高支撑的稳定承载力,适合应用在低烈度设防的框架-支撑体系中。长细比较小时,变截面可以改善支撑失稳后的受力性能,适合应用在高烈度设防的框架-支撑体系中。
钢管柱-H形梁节点中的模块化耗能技术探讨
王伟, 王明兴
2014, 31(增刊): 130-133. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.04.S040
摘要:
提出一种应用于矩形钢管柱-H形梁连接的模块化节点型式,对模块化节点型式和传统焊接节点型式进行了单调加载的非线性有限元模拟,对不同节点型式发生延性断裂的倾向大小作出评价。分析研究表明,提出的模块化节点型式比传统的焊接节点型式延性好,能更大程度地利用节点域剪切塑性变形的稳定耗能能力。
光纤光栅传感技术在高速公路隧道围岩变形实时监测中的应用
苏胜昔, 杨昌民, 范喜安
2014, 31(增刊): 134-138,144. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.04.S041
摘要:
公路隧道工程的监测环境复杂,监测对象受到时空限制和施工环境制约,基于传统的机电测试技术的监测方法,很难实现远程实时动态监测。结合张涿高速东马各庄隧道工程实时监测数据库,采用光纤传感技术对张涿高速东马各庄隧道实现了远程实时监测。通过对监测成果进行整理,得到不同级别围岩的变形量、变形稳定时间、变形速率,提高了围岩稳定性时间,对类似工程具有很大的指导意义。
静压PHC管桩群桩效应的数值模拟分析
赵俭斌, 王志斌, 史永强
2014, 31(增刊): 139-144. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.03.S042
摘要:
该文首先利用现场试验所得数据与ABAQUS数值模拟数据进行比较,验证网格尺寸和网格类型等参数,随后建立不同几何参数的PHC桩(预应力高强度混凝土管桩)群桩模型并计算分析。结果发现,在一定范围内,群桩效应比较明显,随着桩间距的增大,群桩承载力逐渐提高,但增长幅度不断变小,超过临界桩间距后群桩效应表现微弱;而对于不同桩长条件下,群桩承载力也是随着桩长的增加而非线性的增大,最终也趋于定值。
强夯加固风成砂地基的土层沉降研究
张建辉, 张静堃, 孟黎, 李永辉
2014, 31(增刊): 145-148,154. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.03.S021
摘要:
采用强夯法加固风成砂地基,进行现场土层沉降试验研究。首先对现场土层条件和沉降试验方案、测试方法进行介绍,然后给出并分析了强夯过程中夯击点地表沉降和强夯完成后夯击点下土层沉降试验结果,又通过非线性数据拟合对试验结果进行处理,得到夯击点地表沉降、土层沉降的变化规律。结果表明,夯击点沉降随夯击次数的变化可由双曲线函数来描述,而土层沉降沿深度呈指数函数衰减规律。同时也得到一些关于加固深度的结论。
白鹤滩水电站左岸边坡抗震分析
张伯艳, 李德玉
2014, 31(增刊): 149-154. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.03.S016
摘要:
该文简单介绍了边坡地震自由场输入模型,其中,拉格朗日不连续变形分析方法(LDDA)被用来模拟断层、裂隙和结构面,粘弹性边界为吸能边界以体现无限地基辐射阻尼的影响,利用该模型,对白鹤滩水电站左岸岩质边坡进行了分析计算。通过引入岩体结构面降强系数与地震作用超载系数,分别建立了这两个系数和最大残余位移以及结构面最大张开度的关系,从而得出加固后白鹤滩左岸边坡设计地震作用下强度储备安全系数约为1.18,而超载安全系数约为1.25的结论。该文提出的分析方法有别于刚体极限平衡分析,通过工程实际应用表明,边坡地震自由场输入模型为边坡动力稳定分析提供了一个有效的工具。
FPSO舷侧结构抗撞性能的解析计算研究
高振国, 胡志强, 王革
2014, 31(增刊): 155-160. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.03.S027
摘要:
FPSO的舷侧结构受到船舶撞击会导致漏油等严重事故,因此在结构设计中必须对FPSO的抗撞性予以足够的重视。在初步设计中,解析计算方法的应用可以显著提高结构设计效率。该文在对船侧结构碰撞机理的解析研究基础上,提出一个适用于FPSO舷侧结构抗撞性分析的解析计算方法,能够针对FPSO船体外板、纵桁、肋框和内板结构在撞击场景下的结构损伤变形和变形阻力,开展解析计算。研究中针对FPSO舷侧结构,定义了带有球鼻艏的船舶撞击FPSO舷侧结构的三种典型碰撞场景,验证该解析计算方法的准确性,提高其在FPSO舷侧结构设计中的适用性。
冻土地区CFG群桩模型温度数值分析
贾艳敏, 梁东伟, 马云峰
2014, 31(增刊): 161-165. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.04.S008
摘要:
通过模拟冻土地区地质条件,制作了CFG群桩室内模型,并进行了桩-冻土温度场观测试验。应用 ABAQUS对混凝土水化热影响下群桩与冻土的温度进行数值计算,并将计算结果与试验数据进行对比分析且分析结果吻合较好,确定了ABAQUS软件对冻土地区CFG群桩温度分析的适用性,从而分析混凝土水化热影响下群桩与冻土的温度场分布规律、不同混凝土入模温度对模型温度场的影响。
大跨钢拱薄壳穹顶结构地震响应分析
任德斌, 赵文婷
2014, 31(增刊): 166-170. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.06.S099
摘要:
大跨钢拱薄壳穹顶是一种新型的屋盖结构,采用拱式加劲肋、质量轻便的薄壳材料,壳面与底部建筑物由支座环连接。该文应用时程分析和谱分析两种地震反应分析理论,结合某公司的工程实例,采用ANSYS分析软件对钢拱薄壳穹顶在地震作用下的反应进行模拟分析计算,得出结构受地震力作用时应力、位移的变化规律。计算结果表明,在强烈地震作用下,大跨钢拱薄壳穹顶仅出现了较小的位移,相对于其他穹顶结构具有较好的整体稳定性。
计算加肋轴对称组合壳塑性极限载荷的缩减弹性模量有限元法
吕岩松, 郭日修
2014, 31(增刊): 171-176,176. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.03.S002
摘要:
基于缩减弹性模量的理念,建立计算加肋轴对称组合壳塑性极限载荷的有限元方法。定义轴对称壳单元的“弹性状态”、“局部屈服状态”和“截面屈服状态”,并提出判断条件。提出肋骨单元屈服的判断条件。外载荷分成若干载荷步,分步加载,通过缩减“局部屈服”壳单元和屈服的肋骨单元的弹性模量,模拟组合壳的弹塑性应力状态,直至组合壳达到“截面屈服”的塑性极限状态,从而得到组合壳的塑性极限载荷。编制了有限元计算程序,算例表明该方法计算速度快,计算精度较高,可用于工程计算。
液体粘滞阻尼器在市政桥梁抗震加固中的应用
焦驰宇, 孙广龙, 陈永祁, 张恺, 张连普, 马良喆
2014, 31(增刊): 177-181. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.04.S004
摘要:
该文通过对阜成门立交桥抗震加固设计的总结,展示了粘滞阻尼器在市政桥梁加固时的设计思路,同时与常规加固技术进行比较,揭示了该加固措施在工程造价、交通影响、可实施性等方面的优势。论文研究成果表明:在三、四跨简支、连续梁桥,采用附加粘滞阻尼器作为加固方案,不仅成效显著,而且具有造价低、可实施性强、交通影响小等优势,适于推广应用。但在减震加固设计时应具有明确的位移目标、同时应注意加固后连接构件局部地震需求的增加。 结论
振动松弛对斜索参数振动的影响分析
吴庆雄, 罗秋芳, 王文平, 陈宝春
2014, 31(增刊): 182-188,200. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.04.S005
摘要:
讨论了振动松弛对斜索参数振动的影响。从考虑弯曲刚度和垂度的斜索运动方程出发,通过有限差分法进行振动松弛的数值计算,分析振动松弛对斜索副不稳定区域和主不稳定区域参数振动响应的影响。结果表明:斜索发生参数振动时,振动松弛首先出现在斜索底端;出现压力时的最小支点激励幅值随斜索的倾角而改变;在小振幅支点激励作用下,小倾角斜索易在副不稳定区域出现振动松弛。
箍筋约束混凝土单轴受压塑性损伤本构模型
滕军, 李祚华, 李安, 陈亮
2014, 31(增刊): 189-194. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.04.S007
摘要:
基于所建立的素混凝土单轴塑性损伤模型,研究箍筋约束作用对混凝土单轴受压作用下损伤行为的影响,引入损伤约束因子来综合体现在约束作用下不同物理量对材料损伤演化规律的影响,将单轴受压混凝土的塑性段分成塑性第一阶段和塑性第二阶段,确定了方形箍筋和圆形箍筋约束下混凝土的损伤演化方程,并给出相应的塑性变形关系的经验公式,建立了箍筋约束混凝土的单轴受压塑性损伤本构模型。通过与单轴荷载作用下约束混凝土的试验结果对比分析,验证了所建模型的有效性,结果表明所建模型能较好反映混凝土材料在约束作用下的本构关系。
超低温环境下混凝土本构关系试验研究
李响, 谢剑, 吴洪海
2014, 31(增刊): 195-200. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.04.S008
摘要:
针对超低温下混凝土本构关系进行试验研究,通过对试验数据整理分析,得出在20℃、0℃、-40℃、-80℃、-120℃、-160℃六个温度点下的应力-应变全曲线。该试验以抗压强度、弹性模量、峰值应变为主要测试指标。试验结果表明,试验温度越低,试件的破坏越迅速,测得的应力-应变全曲线下降段越短且越陡峭。随着温度降低,混凝土的峰值应变减小,脆性增大,强度与弹性模量均有所提高,且各自的提高程度与温度有关,全曲线的上升段与下降段可以用三次多项式与有理式分别拟合。
内配型钢方钢管混凝土轴压短柱力学性能及参数分析
史艳莉, 王文达, 王亚伟
2014, 31(增刊): 201-206. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.03.S010
摘要:
在钢管混凝土构件内部配置型钢可显著提高其承载能力和延性等性能。在合理选取材料本构模型的基础上,用ABAQUS软件建立了内配型钢的方形钢管混凝土轴压短柱受力全过程分析的数值模型,数值计算结果和已有研究者完成的试验结果吻合良好,基于此模型对其在轴压受力全过程中各部件的荷载分配进行了分析。在工程常用参数范围内对影响其荷载-变形曲线的主要因素进行了参数分析,结果表明:随着钢管强度、型钢强度、混凝土强度、钢管和型钢截面含钢率的提高构件的极限承载力有所提高。参数分析的结果上可为进一步明晰该类组合构件工作机理和确定承载力指标等提供基础。
三肢钢管混凝土格构式柱耐火性能分析
崔志强, 韩林海, 宋天诣
2014, 31(增刊): 207-212. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.04.S036
摘要:
采用有限元法对三肢钢管混凝土格构式柱在ISO834标准升、降温火灾下的耐火性能进行了模拟。分析了该类构件在全过程火灾作用下达到极限状态时的破坏形态、轴向变形-时间关系曲线和各柱肢受力情况,并研究了升温时间比和荷载比对三肢钢管混凝土格构式柱是否在火灾降温阶段达到极限状态的影响规律。分析表明,三肢钢管混凝土格构式柱不仅会在火灾升温阶段达到极限状态,而且在火灾降温阶段也可能达到极限状态,且荷载比相同时升温时间比越大,或升温时间比相同时荷载比越大,柱越有可能在火灾降温阶段达到极限状态,且降温破坏时间越小。
圆中空夹层钢管自密实混凝土抗弯承载力试验研究
刘清, 张栋, 陈波
2014, 31(增刊): 213-216. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.04.S011
摘要:
该文对5个空心率变化范围为0.00~1.00的圆中空夹层钢管自密实混凝土纯弯构件进行试验研究,分析其抗弯承载力与空心率之间的关系,试验表明:这种结构形式具有较好的变形能力和后期抗弯承载力;在空心率为0.71时,抗弯承载力较高;在试验过程中,构件的截面中和轴向受压区移动。
其他工程学科
表观平直带钢裁切加工后翘曲变形行为研究
张清东, 卢兴福, 张晓峰
2014, 31(增刊): 217-222. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.03.S022
摘要:
表观平直但内部具有“潜”板形缺陷的成品带钢,经裁切加工分条后必发生形式多样的翘曲变形。为了研究这类翘曲变形的产生机理和变形规律,根据薄板大挠度弯曲理论和最小势能原理,建立了以样条函数为基础的非线性屈曲样条有限元计算模型和求解方法,对具有低于临界值的中浪、边浪、四分之一浪和边中复合浪形式残余塑性应变的“潜”板形缺陷带钢,裁切加工后的翘曲变形进行了仿真分析。仿真结果认为,带钢轧后残余纵向塑性应变沿宽度方向的不均匀分布引起裁切后小尺寸钢板整体屈曲变形是裁切加工后翘曲的根本原因;翘曲高度由带钢裁切加工后切条纵向塑性应变差决定,塑性应变差越大,翘曲值越大;对于等份切分,每一种塑性应变形式对应一个临界切分条数,当切分条数大于临界切分条数,切条都会保持平直。
混合动力客车传动系扭振响应及其影响因素分析
闫明刚, 张勇, 侯之超, 杨福源, 余平
2014, 31(增刊): 223-227. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.04.S006
摘要:
以某型混合动力公交车传动系为对象,应用AMESim建立系统扭转振动仿真模型,并进行扭振响应计算与分析。根据公交车运行特点构造了一个包含起动、低速和高速运行以及停机过程的完整工作循环,计算得到了系统在该工作循环中的扭振响应,据此分析了典型结构参数或工况参数对扭转振动响应的影响。仿真结果表明,减振器的刚度和阻尼、离合器接合时压盘与从动盘的转速差都会直接影响传动系扭振响应。适当降低ISG电机起动力矩、限制传动系急加速和急减速阶段的加速度都能有效减低传动系扭振水平。
深水海底管道J型铺设的动态分析
沙勇, 周巍伟, 李丽玮, 曹静
2014, 31(增刊): 228-230,238. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.03.S028
摘要:
针对典型海域目标深水海底管道,基于J型铺设方案,采用有限单元模型,开展深水海底管道J型铺设的初步动态铺设分析,校核最大冯米赛斯应力满足许用要求、最大动态顶部张力在现有深水铺管船能力范围内。
舰船轴系纵向减振用共振转换器的滤波特性分析
张赣波, 赵耀, 胡昌成
2014, 31(增刊): 231-238. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.03.S029
摘要:
共振转换器是舰船推进轴系纵向减振的有效装置,其对内部液压油脉动压力的滤波作用是实现其减振功能的技术条件。对共振转换器的各构成元件进行模化,基于平面波理论建立其传递矩阵形式的动特性方程,结合边界条件,推导出液压油脉动压力的传递函数。通过对其幅值谱分析可知,共振转换器在分支固有频率处出现反共振现象,可有效衰减液压油脉动压力,相当于对特定频率的脉动压力进行过滤。共振转换器的反共振峰值与分支最小阻抗密切相关,减小分支最小阻抗可提高共振转换器的滤波效果。单导管单容腔式共振转换器的滤波频带狭窄,为改善其滤波性能,提出3种变式结构的共振转换器。
基于ABAQUS的表面内嵌CFRP筋粘结滑移性能数值模拟分析
张海霞, 何禄源
2014, 31(增刊): 239-244. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.04.S035
摘要:
利用ABAQUS有限元软件,对混凝土、CFRP筋或板条以及粘结剂分别采用不同的单元类型,特别是运用Spring2非线性弹簧单元来模拟表面内嵌CFRP筋或板条混凝土的粘结作用,同时考虑材料各自的本构关系,对表面内嵌CFRP筋混凝土拉拔试件和内嵌CFRP板条加固混凝土梁试件进行有限元模拟,将模拟结果与已有试验结果进行对比验证。结果表明,利用数值模拟的方法可以得到较为准确的拉拔试件的极限值,也可以较为正确地模拟加固梁的受力过程。在验证模拟结果正确的基础上,进一步分析了拉拔试件CFRP筋应力、滑移、粘结应力随不同位置的变化规律以及加固梁CFRP板条粘结区域内应变和粘结应力的分布情况。研究结果表明,对于拉拔试件,不同荷载等级作用下,CFRP筋在粘结区域内不同位置处的应力呈非线性变化,而粘结应力峰值出现在距加载点20mm~40mm位置处,其随位置的变化曲线呈偏态曲线特点。对于表面内嵌CFRP板条加固梁,粘结区域内CFRP应变和粘结应力在梁屈服后激增,且呈非线性变化。
基于证据理论的施工中人为过失改错效果的评估方法
谢楠, 李靖, 李建爽, 黄绚烨
2014, 31(增刊): 245-248. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.04.S043
摘要:
施工期结构中的人为过失普遍存在,已成为结构失效的主要原因,而设计规范不考虑人为过失的影响,工程检查和改错是减少人为过失的唯一手段。该文基于证据理论,提出一种融合专家咨询结果估算人为过失改错效果的方法。针对国内外普遍采用的人为过失的纠正流程,描述了改错率的识别框架和元素,设计了基本信任度的获取方法,通过信息融合,给出改错效果的估计方法。
某核电站安全壳1∶15模型振动台试验
王晓磊, 侯钢领, 吕大刚
2014, 31(增刊): 249-252,264. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.04.S048
摘要:
安全壳是核电站最后一道安全屏障,其抗震性能受到高度重视。该文根据某核电站安全壳原型结构,依据相似理论并采取一些简化措施,设计了一个相似比为1∶15欠配重的安全壳模型。试验选取El Centro波、Taft波和人工波作为地震动输入。为验证原型安全壳在峰值加速度为0.25g极限安全地震SL-2水平下的抗震安全,进行了峰值加速度分别为0.1g、0.2g和0.3g(相当于原型结构0.088g、0.175g和0.263g)三组工况试验,并且在每组工况前对安全壳模型进行白噪声扫频测试。通过安全壳模型上布置的加速度传感器、位移计和应变片,得到了安全壳模型在三个工况下的动力响应。最后对试验数据进行了分析处理,试验结果表明原型安全壳结构在SL-2水平地震动下仍可保持为线弹性状态,具有充足抗震安全裕量。
滞回模型修正和地震动特征对IDA的影响分析
杨成, 康军立, 张斌, 李英民
2014, 31(增刊): 253-257. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.04.S049
摘要:
为了研究滞回模型和典型地震动信号特征差异对IDA曲线的影响,基于Bouc-Wen模型的Barber捏缩及强度退化修正以及地震动PGA/PGV值,针对弹塑性结构模型进行了IDA分析。对单质点模型建立了IDA曲面,分析了IDA曲线形状随PGA/PGV值的变化规律;分析了多质点层模型不同楼层的最大层间侧移角比值IDA曲线受PGA/PGV值变化的影响。计算结果表明:在IDA曲线的抬升梯度和结构弹塑性损伤在结构体系内的分布特征都随PGA/PGV值以及滞回模型的变化而变化,且影响趋势显著。
室内燃气爆炸冲击波的特性及传播规律
张秀华, 王钧, 赵金友, 吴燕燕
2014, 31(增刊): 258-264. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.04.S050
摘要:
利用显示动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,基于流固耦合方法分析可燃气体在室内爆炸冲击波的特性及对结构的作用。利用ANSYS建立有限元建模,燃气混合气体及空气采用欧拉网格,采用多物质ALE算法。分析可燃气体与空气的体积比、体积及爆炸泄压部位等改变时对爆炸冲击波的影响,选取9种工况进行数值分析。分析结果表明:当可燃气体与空气的体积比为9.5%时,产生爆炸冲击波压力最大。利用流固耦合的方法能很好地模拟爆炸冲击波的传播规律及对结构作用的过程。燃气在封闭空间里爆炸时,合理设置泄压口,能一定程度地减小爆炸冲击波对结构的破坏作用。
高性能水泥基纳米胶凝材料渗透性能及孔径分布试验研究
高翔, 李庆华, 徐世烺, 邵康, 安玉鹏, 宋炳辰
2014, 31(增刊): 265-268. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.03.S044
摘要:
为解决混凝土脆性开裂引发的结构渗漏问题,该文提出一种新型高性能纳米改性水泥基复合材料(简称HPNCC)。借助砂浆抗渗仪和压汞仪,着重研究HPNCC材料在恒定水压作用下的渗透性能和微观孔隙分布。试验结果表明,HPNCC材料的相对渗透系数仅为3.64×10-9cm/h,其抗渗性能是传统纤维增强水泥基复合材料(UHTCC)及普通混凝土的1000倍以上,微观孔隙尺寸更小,结构更为致密,具有优异的抗渗性能。
基于内外场合算的垂直埋管换热器传热模型
张正威, 黄胜兰, 王美燕, 赵石娆
2014, 31(增刊): 269-274. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.07.ST08
摘要:
该文建立了垂直地埋管换热器传热理论模型,该模型能考虑钻孔内比热容和地埋管内循环液体沿竖直方向的对流换热。基于该理论模型编制了相应的计算软件,分析了竖直地埋管换热器钻孔内材料参数对其换热效率的影响。计算结果表明:当钻孔内回填料的导热系数较大、U形管两臂较近时,两臂之间会发生明显的热短路现象;U形管两臂间距越大,换热效率越高;U形管管径越大,换热效率越高;回填料的比热容对地埋管的换热效率在短期内有一定影响,当地埋管地源热泵系统长期运行时,回填料比热容的影响可以忽略;钻孔内回填料的导热系数对地埋管的换热效率有较大影响,当其小于岩土层导热系数时,地埋管的换热效率会随回填料导热系数的增大而较快提高;但当其大于岩土层导热系数时,由于两臂间的热短路增强,地埋管的换热效率随回填料导热系数的增加而趋于平缓。