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索结构施工复杂,施工误差具有很强的随机性,严重影响结构的安全状态.而已有的施工误差对结构力学性能影响的研究,存在模型不统一、精度及效率不足等问题.为此,针对索桁架结构进行了施工误差评估的孪生仿真与模型试验,建立了索桁架结构参数化模型和施工误差空间模型,并获取了影响因素与结构受力性能间的非线性映射关系.在所提施工误差评估方法的基础上进行了四个基本输入参数的参数化分析,得到了不同类型施工误差耦合作用下结构受力性能的变化规律.并以带刚性环的索桁架结构为例,开发了数字孪生仿真平台,进一步验证了评估方法的有效性.研究结果表明:基于数字孪生的数据映射关系可以有效获取施工误差下的受力性能;通过评估方法获取的试验模型力学性能与试验值高度吻合,验证了该方法的可行性;减小径向索尺寸和增加拉索成形态索力是降低施工误差影响的有效措施;为满足索力误差不超出±10％的要求,制定了施工误差的控制指标,在满足结构自身成形态应力的要求下,应控制最不利组合工况下长度误差在索长的1/350以内.

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索桁架结构 智能评估 数字孪生 施工误差 受力性能

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提出一种装配式带夹芯保温槽型玻璃钢-钢板-槽钢-混凝土组合剪力墙,设计3个具有不同配筋形式和混凝土种类的墙板试件进行轴心受压试验,获得墙板在轴压作用下的破坏模式、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、承载力储备系数、延性系数、材料利用率等性能指标.通过ABAQUS有限元分析软件对墙板进行参数化分析,研究内嵌钢板强度和厚度对其轴压性能的影响.结果表明,墙板具有良好的承载力储备能力和延性性能;混凝土中掺入1％体积比的钢纤维可显著提高墙板内混凝土的抗拉性能,使混凝土强度得到更加充分的利用,布置钢筋可以显著提高墙板延性;墙板的承载力和延性随内嵌钢板厚度和强度的增加而增大,强度为Q355、厚度为4、6mm时,墙板材料利用率更高.提出适用于该类墙板的轴压承载力设计公式,考虑钢板屈曲和截面组合效应的墙板轴心受压承载力设计公式计算结果较精确.

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轴压性能 夹芯保温 轴压承载力设计公式 钢板-混凝土组合剪力墙 结构保温一体化

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基于Pasternak地基和Euler梁振动理论,提出了一种能考虑轴向荷载影响的单桩水平振动简化分析力学模型,建立了层状地基中桩-土耦合作用下单桩水平振动控制方程;采用微分变换的方法对方程解耦,进一步结合桩-土边界连续条件求出单桩水平位移、转角及内力解析解答.然后,考虑主动桩Ⅰ振动引起被动桩Ⅱ的动态位移,建立被动桩Ⅱ的水平振动控制方程,求解得到被动桩Ⅱ的响应解析解答,依据动力相互作用因子定义进一步求得桩-桩水平动力相互作用因子.最后,利用叠加原理求得群桩水平动力阻抗,并与已有相关解析解进行退化对比验证其合理性.在此基础上,通过参数化分析探讨了地基剪切系数、布桩类型、桩距径比、轴向特征参数对群桩水平阻抗以及桩顶反力分布、桩身内力分布的影响规律,可为实际工程群桩桩基设计提供理论指导和参考作用.

Keyword ：

动力阻抗 群桩 桩-桩动力相互作用 Pasternak地基 水平振动

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为合理考虑浮承桩纵向振动问题中桩端土作用及桩-土界面相对位移条件,同时引入动力Winkler模型和虚土桩模型,建立了一种适用性更广的浮承桩纵向振动特性研究方法.引入分离变量法对三维土体位移控制方程进行求解,结合土体表面及基岩处边界条件得到三维土体位移基本解;通过将动力Winkler模型相关参数考虑为桩-土界面边界条件在频域内解析求解了桩纵向振动特性,并将所得频域解析解拓展到时域,采用离散傅里叶逆变换方法(IFT)求解了桩顶速度时域响应;开展参数化分析探讨了桩-土界面非完全粘结条件及虚土桩参数对浮承桩动力响应的影响,计算结果表明:桩-土界面完全耦合假定会过高估计桩侧土对桩的约束作用,无法合理评估桩基的抗振性能,并会对桩基抗振防振设计及桩底反射信号识别产生不利影响;另外,针对浮承桩纵向振动问题,采用虚土桩模型描述其桩底土作用具有合理性和必要性.

Keyword ：

桩底土 解析解 桩-土相对滑移 动力阻抗 虚土桩

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将震后可恢复功能设计新理念和预制装配桥梁建造新技术相结合,在已开展自复位预制装配式RC桥墩结构拟静力往复加载试验基础上,基于OpenSees软件平台建立了自复位预制拼装RC桥墩的数值模型.数值仿真了水平往复加载作用下自复位预制桥墩力学行为并与模型试验结果进行了对比验证.参数化分析了预制桥墩高宽比、轴心后张预应力筋面积和初始张拉力等关键设计参数对自复位预制桥墩抗震性能的影响.结果表明,本文基于OpenSees建立的数值模型可较好地模拟自复位桥墩的拟静力往复力学行为.随墩柱高宽比增大,预制桥墩侧向初始刚度、屈服后刚度、承载力迅速下降,滞回曲线也越来越不饱满,耗能能力变弱.随轴向预应力筋初始张拉应力增加,桥墩屈服承载力增加,但对屈服后刚度无明显影响.轴向预应力筋面积对桥墩屈服承载力基本无影响,但对桥墩屈服后刚度影响显著,且大致呈正相关特性.

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自复位桥墩 可更换耗能器 预应力筋面积 装配式桥墩 残余位移 抗震性能 初始张拉力 数值模拟 参数分析

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基于三维连续黏性阻尼介质理论和径向多圈层复刚度传递模型,综合考虑桩周土径向非均质效应和纵向成层性,建立双向非均质土体中桩基扭转振动简化分析模型。采用拉普拉斯变换和复刚度传递法求解得出土体位移形式解,进而利用桩-土耦合条件将该形式解耦合进桩身动力平衡方程中,并通过扭转阻抗传递法推导得出桩顶扭转阻抗解析解答。将该解退化并分别与均质土及径向非均质土中的解答进行对比验证其合理性。在此基础上,通过参数化分析探讨了桩周土施工扰动程度和扰动范围、扩颈及缩颈缺陷对桩顶扭转阻抗的影响规律,可为具体工程实践提供理论指导和参考作用。

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复刚度传递模型 桩基 双向非均质 扭转振动 施工扰动

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为分析双向非均质土中大直径管桩纵向振动特性,基于Rayleigh-Love杆件模型和Novak平面应变理论,综合考虑大直径管桩桩体横向惯性效应以及桩侧土体施工扰动效应的影响,建立径向非均质、纵向成层土中大直径管桩纵向振动力学模型.通过Laplace变换和复刚度传递法,求解出土体与大直径管桩接触面处的复刚度表达式,进而采用桩-土完全耦合条件和阻抗函数传递性,推导得出简化模型对应的桩顶动力阻抗解析解答,并与已有相关解析解进行退化对比分析,以验证其合理性.在此基础上,进一步参数化分析桩土各类参数对大直径管桩动力阻抗的影响规律.结果 表明:(1) Euler-Bemoulli杆模型低估了阻抗曲线振幅和共振频率,宜采用Rayleigh-Love杆件模型和所得相关解析解答分析大直径管桩纵向振动特性.(2)大直径管桩桩体内(外)径不变情况下,外(内)径越大(小),桩顶动力阻抗曲线振荡幅值和共振频率越高.(3)桩侧土体纵向夹层越软(硬),其动力阻抗曲线大小峰值差幅度越大.(4)桩侧土径向软(硬)化程度越大,桩顶动力阻抗振幅和共振频率越大(小).扰动范围仅对动力阻抗振幅影响显著,而对共振频率的影响基本可以忽略.

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大直径管桩 复刚度传递 横向惯性效应 桩基础 双向非均质 纵向阻抗

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基于三维连续黏性阻尼介质理论和径向多圈层复刚度传递模型,综合考虑桩周土径向非均质效应和纵向成层性,建立双向非均质土体中桩基扭转振动简化分析模型.采用拉普拉斯变换和复刚度传递法求解得出土体位移形式解,进而利用桩?土耦合条件将该形式解耦合进桩身动力平衡方程中,并通过扭转阻抗传递法推导得出桩顶扭转阻抗解析解答.将该解退化并分别与均质土及径向非均质土中的解答进行对比验证其合理性.在此基础上,通过参数化分析探讨了桩周土施工扰动程度和扰动范围、扩颈及缩颈缺陷对桩顶扭转阻抗的影响规律,可为具体工程实践提供理论指导和参考作用.

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桩基 双向非均质 复刚度传递模型 扭转振动 施工扰动

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为解决环索作为张拉结构的敏感性构件问题、提高结构的抗连续倒塌能力,根据体育场馆的特点,构建了椭圆形无内环索网结构体系.基于APDL语言二次开发了椭圆形无内环索网结构的建模及找形程序,并对该结构体系进行了静力性能研究、参数化分析和断索研究.算例结果表明:找形程序具有较好的适应性;在弹性范围内,结构响应与荷载呈线性关系,恒载、活载与升温组合作用对结构最不利;增加环向等分数、增加马鞍曲面的矢跨比、提高预应力水平及增大索的截面面积均可增加结构刚度;单索跨越的环向等分数及长、短半轴的比值应控制在合理范围内;弹性模量对结构的影响较大;该结构的抗断索能力较好.

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断索分析 静力分析 椭圆形无内环索网结构 二次开发 参数化分析

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在考虑覆膜效应基础上,对无内环支结构整体模型进行协同找形研究,同时给出了协同找形步骤,并论证了找形结果的正确性.最后,对结构进行了静力分析、参数化分析以及动力特性分析.结果表明:索承式膜屋盖具有抵抗外荷载的能力,但考虑膜面排水、褶皱以及单片膜面的面积,该类屋盖适用于中小型跨度结构;膜材自重、泊松比以及边索预应力对索承式膜屋盖影响较小,而膜材的弹性模量和初始预张力对膜屋盖的影响较大;结构的振型主要表现为上、下振动并伴随平面索桁架的局部扭转,因此对整体结构受力并无不利影响.

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协同找形 参数化分析 无内环索支结构 索承式膜屋盖 静动力分析

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