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静动力弹塑性分析的杆系离散单元计算理论研究

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工程力学 2021年第11期38卷 1-11页

作者：许玲玲叶继红河南工业大学土木工程学院郑州450001 中国矿业大学江苏省土木工程环境灾变与结构可靠性重点实验室徐州221116 中国矿业大学徐州市工程结构火灾安全重点实验室徐州221116

杆系离散单元法的现有研究成果均假定接触本构模型的切向弹簧仅用于描述剪力引起的纯剪切变形,这与弯曲梁理论下剪力引起的变形情况不相符。该文针对该问题重新定义了切向弹簧,并根据能量等效原理系统推导了不考虑或考虑剪切变形工况接... 详细信息

杆系离散单元法的现有研究成果均假定接触本构模型的切向弹簧仅用于描述剪力引起的纯剪切变形,这与弯曲梁理论下剪力引起的变形情况不相符。该文针对该问题重新定义了切向弹簧,并根据能量等效原理系统推导了不考虑或考虑剪切变形工况接触本构模型的切向接触刚度系数计算公式。在此基础上,提出了杆系离散单元精细塑性铰法以描述结构的塑性开展问题,推导了颗粒间的弹塑性接触本构模型。采用自编程序对两个大型网壳结构分别进行了静、动力弹塑性行为分析,验证了接触本构模型正确性和精细塑性铰法的适用性。该文将杆系离散单元法的基本计算理论系统化,并补充了杆系离散单元法的弹塑性计算理论,为结构静、动力分析提供了新思路。

关键词：杆系离散单元法单层球面网壳结构精细塑性铰法弹塑性分析多点激励球壳地震模拟振动台试验

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深圳某超限高层住宅动力弹塑性分析

建筑结构 2022年第S01期52卷 751-754页

作者：尚明悉地国际设计顾问(深圳)有限公司上海杨浦分公司上海200433

深圳某高层住宅设计中,为了满足建筑功能的需求,选用了细腰型建筑平面。查阅中国规范中关于结构不规则性相关条文后,判定塔楼存在多项超限不规则。为了反映大震作用下结构各构件的真实形变和塑性能力,同时为了验证结构是否能满足预设的... 详细信息

深圳某高层住宅设计中,为了满足建筑功能的需求,选用了细腰型建筑平面。查阅中国规范中关于结构不规则性相关条文后,判定塔楼存在多项超限不规则。为了反映大震作用下结构各构件的真实形变和塑性能力,同时为了验证结构是否能满足预设的“大震不倒”的设防要求,采用SAUSAGE有限元软件来进行模拟建筑物在罕遇地震下的响应,根据最终的弹塑性表现结果来评估在大震作用下结构构件的承载力性能以及整体结构的安全性。

关键词：细腰型建筑结构不规则弹塑性分析承载力性能

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基于统一强度理论的冻结壁弹塑性应力分析

岩土力学 2017年第3期38卷 769-774,809页

作者：曹雪叶赵均海张常光长安大学建筑工程学院陕西西安710061

将冻结壁等效为弹性模量、黏聚力呈抛物线分布的功能梯度材料(FGM)厚壁圆筒,基于统一强度理论,考虑中间主应力的影响,推导得到冻结壁的弹性极限荷载、弹塑性应力场及塑性极限荷载的解析解。将所得结果与均质冻结壁进行比较,并分析强度... 详细信息

将冻结壁等效为弹性模量、黏聚力呈抛物线分布的功能梯度材料(FGM)厚壁圆筒,基于统一强度理论,考虑中间主应力的影响,推导得到冻结壁的弹性极限荷载、弹塑性应力场及塑性极限荷载的解析解。将所得结果与均质冻结壁进行比较,并分析强度理论参数对各个解析解的影响。研究结果表明:考虑冻结壁的FGM特性,应力分布较均质冻结壁有一定的变化,环向应力由线性分布变为抛物线型分布;环向应力的最大值不再出现在冻结壁的内壁或外壁,而是出现在冻结壁厚度的中部;与均质冻结壁相比,FGM冻结壁的弹性极限荷载较大,但塑性极限荷载却较小;FGM冻结壁的弹性极限荷载、塑性极限荷载、径向应力及环向应力均随强度理论参数的增大而增大。所得结果可为冻结壁的设计提供一定的理论参考。

关键词：冻结壁功能梯度材料抛物线分布统一强度理论弹塑性分析极限荷载

基于围岩相互作用的冻结壁弹塑性分析对比研究

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岩土力学 2017年第3期38卷 649-655页

作者：管华栋周晓敏北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

冻结壁弹塑性分析的目的并不是为了减薄冻结壁厚度,而是为可靠性设计提供参考。综述了冻结壁弹塑性分析的发展,基于"包神"公式弹性分析,开展了冻结壁弹塑性力学模型的研究,推导出了应力场和位移场解析表达式,并与不同力学模型进行了对比... 详细信息

冻结壁弹塑性分析的目的并不是为了减薄冻结壁厚度,而是为可靠性设计提供参考。综述了冻结壁弹塑性分析的发展,基于"包神"公式弹性分析,开展了冻结壁弹塑性力学模型的研究,推导出了应力场和位移场解析表达式,并与不同力学模型进行了对比;分析了采用不同屈服准则时的冻结壁塑性区半径计算公式和进入临塑状态时的水平初始应力判别式。利用工程算例对比分析了不同水平初始应力下,采用不同屈服准则时冻结壁的临塑地压值、塑性区外半径和弹性区外荷载;结果表明,冻结壁临塑地压值增大32%,塑性区半径减小14.5%,冻结壁外载荷减小23.3%,为冻结壁厚度设计的可靠性分析提供了数据支持。

关键词：冻结壁围岩 “包神”公式弹塑性分析屈服准则

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均质地基中纵截面异形桩受扭弹塑性分析

湖南大学学报（自然科学版） 2019年第3期46卷 122-129页

作者：张海峰孔纲强邹新军车平河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210098 湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 江苏省有色金属华东地质勘查局江苏南京210007

为了探讨纵截面异形桩的受扭性状,考虑桩身纵向变截面特性,将桩-土体系沿深度方向划分为有限个微元段,建立均质地基中纵截面异形桩受扭弹塑性分析理论模型;基于传统圆形桩桩顶T-φ曲线与桩身扭矩、转角关系曲线,推导获得纵截面异形桩的... 详细信息

为了探讨纵截面异形桩的受扭性状,考虑桩身纵向变截面特性,将桩-土体系沿深度方向划分为有限个微元段,建立均质地基中纵截面异形桩受扭弹塑性分析理论模型;基于传统圆形桩桩顶T-φ曲线与桩身扭矩、转角关系曲线,推导获得纵截面异形桩的桩身扭矩和扭转角近似解答,并基于MATLAB编制了相应的计算程序.继而,初步探讨了纵截面异形桩与等截面圆形桩受扭性能的异同点,并开展楔形桩受扭性能影响因素分析.研究结果表明:上端桩身直径对抗扭承载性能影响显著;等体积混凝土用量下,纵截面异形桩的抗扭性能相对优于等截面圆形桩,且楔形桩抗扭性能最优;相同桩顶扭矩荷载下,楔形桩抗扭承载力随桩身剪切模量、桩径、楔角的增加而增大,桩径提高1倍,桩顶抗扭承载力提高3～5倍.

关键词：桩基纵截面异形桩扭矩荷载弹塑性分析

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钢截面弹塑性分析的迭代法

建筑钢结构进展 2019年第1期21卷 30-35页

作者：陈旭李龙起周东华张敏宋高丽昆明学院城乡建设与工程管理学院昆明650214 许昌学院土木工程学院河南许昌461000 昆明理工大学建筑工程学院昆明650504

对钢截面的弹塑性分析应用非线性方程组求解的牛顿-拉夫逊法,给出荷载-变形计算的一种正算算法,即任意给定一组轴力-弯矩,由迭代得到截面形心应变-曲率。基于截面纤维模型,采用平衡法推导截面刚度矩阵和计算截面承载力,为边缘屈服判断... 详细信息

对钢截面的弹塑性分析应用非线性方程组求解的牛顿-拉夫逊法,给出荷载-变形计算的一种正算算法,即任意给定一组轴力-弯矩,由迭代得到截面形心应变-曲率。基于截面纤维模型,采用平衡法推导截面刚度矩阵和计算截面承载力,为边缘屈服判断提供了方便,适用于各种形状和双向受力的截面。参考有限元程序设计方法,给出模块化的迭代流程,具有良好的通用性。给出手算算例,分别采用解析法和迭代法计算,结果吻合。

关键词：弹塑性分析材料非线性数值分析纤维模型截面刚度矩阵迭代法

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双层非均质地基中单桩受扭弹塑性分析

岩土工程学报 2016年第5期38卷 828-836页

作者：邹新军赵灵杰徐洞斌赵明华湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 建发房地产集团有限公司福建厦门361008

为探讨双层非均质地基中单桩的受扭承载特性,基于单层土体剪切模量呈幂函数分布的假定,考虑桩–土接触面上极限摩阻力随深度非线性变化,建立出桩顶扭矩作用下的桩身扭转控制方程,进而导得桩顶及桩身的扭矩（T）与扭转角（Φ）等解答,并... 详细信息

为探讨双层非均质地基中单桩的受扭承载特性,基于单层土体剪切模量呈幂函数分布的假定,考虑桩–土接触面上极限摩阻力随深度非线性变化,建立出桩顶扭矩作用下的桩身扭转控制方程,进而导得桩顶及桩身的扭矩（T）与扭转角（Φ）等解答,并将其退化为单层非均质及双层均质地基后与已有成果进行了对比验证。同时,桩顶T–Φ曲线参数分析结果表明：增加桩体剪切模量G_p有利于控制桩顶扭转角;桩径r0增加一倍,相同扭转角下桩顶能承受的扭矩值增大4～6倍;随地面处土体剪切模量μ_1和模量分布函数中非线性系数α_1,α_2的增加,桩身受扭性能得到显著改善。此外,桩顶扭转影响因子I_Φ的对比分析表明：桩身在ζL〈0.2和ζL〉5.0时分别表现为刚性桩和柔性桩,且后者传至桩底的扭矩极小而可忽略;当ζL〉5且上下土层顶部剪切模量比μ_1/μ_2〉1时,0.2倍桩长（L）范围内的上部土层对桩身受扭性能影响较大;当ζL〉10且μ_1/μ_2〈1时,桩身受扭能力主要源自0.4L的表层土。

关键词：桩基础双层非均质地基扭矩荷载弹塑性分析

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核心筒不对称收进超高层罕遇地震弹塑性分析

建筑结构 2021年第S01期51卷 656-659页

作者：朱铁城华东建筑设计研究院有限公司上海200002

浙江元垄中纺时代大厦项目塔楼建筑总高度216m,结构大屋面高度197.7m,建筑面积约12万m^(2)。结构高宽比约为4.7,核心筒高宽比约为10.7,采用框架-核心筒结构体系。根据建筑功能需要,核心筒在中区偏心收进,造成塔楼刚度突变。对该结构进... 详细信息

浙江元垄中纺时代大厦项目塔楼建筑总高度216m,结构大屋面高度197.7m,建筑面积约12万m^(2)。结构高宽比约为4.7,核心筒高宽比约为10.7,采用框架-核心筒结构体系。根据建筑功能需要,核心筒在中区偏心收进,造成塔楼刚度突变。对该结构进行了罕遇地震下弹塑性分析,从结构总体变形和构件性能评估指标评价结构抗震性能。计算表明结构总体变形满足规范要求。严重破坏均出现在连梁区域,对于剪力墙而言,竖向收进区域出现局部的比较严重破坏及中度破坏,墙体底部局部区域出现局部的中度破坏,绝大部分墙体属于轻度、轻微或者无损坏;型钢混凝土柱仅在部分顶层柱及墙上立柱处出现轻度或者轻微损坏,大部分柱子完好;混凝土梁的损伤主要集中在中上部楼层与剪力墙相连接的框架梁、次梁以及每层的混凝土连梁位置。

关键词：超高层核心筒不对称收进弹塑性分析

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钢筋混凝土烟囱罕遇地震下弹塑性分析与设计

武汉大学学报（工学版） 2021年第S02期54卷 85-90页

作者：刘森林陈其春严晓中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司四川成都610056

烟囱作为类似悬臂的高耸结构使其对水平荷载作用较为敏感,其整体结构不具备多道抗震防线,因此对烟囱关键部位的设计显得尤为重要。对烟囱进行罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,有利于发现烟囱的薄弱位置与破坏模式。基于某火力发电厂多... 详细信息

烟囱作为类似悬臂的高耸结构使其对水平荷载作用较为敏感,其整体结构不具备多道抗震防线,因此对烟囱关键部位的设计显得尤为重要。对烟囱进行罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,有利于发现烟囱的薄弱位置与破坏模式。基于某火力发电厂多管式钢筋混凝土烟囱,运用有限元软件SAP2000建立烟囱弹塑性模型,根据抗震性能和概念设计思想,提出罕遇地震作用下烟囱的弹塑性设计方法与控制标准,并选取2组实际地震记录和1组人工地震波,对烟囱进行罕遇地震作用下的非线性弹塑性时程分析,研究了烟囱罕遇地震作用下的变形能力与抗震性能。相关工作可为高烈度地震地区烟囱设计提供参考意义。

关键词：钢筋混凝土烟囱罕遇地震弹塑性分析抗震性能概念设计