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北京工人体育场开口单层扁薄拱壳罩棚钢结构整体稳定性能研究

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建筑结构学报 2023年第4期44卷 11-22页

作者：张龑华甄伟盛平冯鹏王轶王可李伟北京市建筑设计研究院有限公司北京100045 清华大学土木工程系北京100084

北京工人体育场钢结构罩棚为周边设置摩擦摆支座的开口单层扁薄拱壳结构。为提升结构整体稳定性,采用考虑结构整体初始缺陷的4等分杆件模型进行有限元模拟,针对拱壳整体形态、构件截面规格和支座刚度共计3类11个参数进行单变量敏感性分... 详细信息

北京工人体育场钢结构罩棚为周边设置摩擦摆支座的开口单层扁薄拱壳结构。为提升结构整体稳定性,采用考虑结构整体初始缺陷的4等分杆件模型进行有限元模拟,针对拱壳整体形态、构件截面规格和支座刚度共计3类11个参数进行单变量敏感性分析,评估结构在特征值屈曲分析、弹性和弹塑性全过程分析下的受力性能。分析表明:弹性全过程分析临界系数与特征值屈曲分析临界系数间具有强线性相关性,二者比值平均为0.535;结构塑性折减系数平均值为0.418;拱壳整体形态类参数的敏感性相对较高,其中拱端高差敏感性最高;构件截面规格类参数中,拱肋和外环梁截面规格的敏感性较高,支座刚度的敏感性相对较低。提出了结构整体稳定设计流程,结合特征值屈曲敏感性分析结果、构件承载力富余度和弹塑性全过程分析出铰杆件类型进行综合分析,有助于提高结构整体稳定设计效率。

关键词：单层拱壳屈曲分析全过程分析敏感性分析整体稳定

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基坑倾斜桩支护稳定特性及分析方法研究

岩土工程学报 2022年第2期44卷 271-277页

作者：周海祚郑刚何晓佩刘鑫菊田帅刘照朋滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学) 天津300072 天津大学建筑工程学院天津300072

工程实践已证明基坑倾斜桩无支撑支护具有良好的变形和稳定控制性能。然而,倾斜支护桩稳定特性和分析方法尚缺乏研究。通过数值模拟研究了倾斜支护桩在基坑开挖过程中变形到破坏的全过程,分析了倾斜角、插入比以及土体强度对安全系数的... 详细信息

工程实践已证明基坑倾斜桩无支撑支护具有良好的变形和稳定控制性能。然而,倾斜支护桩稳定特性和分析方法尚缺乏研究。通过数值模拟研究了倾斜支护桩在基坑开挖过程中变形到破坏的全过程,分析了倾斜角、插入比以及土体强度对安全系数的影响。推导了基坑倾斜桩支护的抗倾覆与整体稳定安全系数计算方法,并与离心机试验结果进行了对比分析。结果表明:(1)针对常规倾斜角度(≤20°),倾斜支护桩临界破坏模式为倾覆失稳;(2)倾斜桩支护的稳定性能随倾斜角,插入比和土体强度的增大而显著增强;(3)倾斜桩的重度影响倾覆破坏时旋转点位置,桩身重度及旋转点位置导致抗倾覆力矩增大,使之具备良好的抗倾覆稳定性。

关键词：倾斜支护桩稳定特性抗倾覆整体稳定

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受压板肋加劲板整体稳定试验研究

应用基础与工程科学学报 2023年第5期31卷 1297-1311页

作者：赵秋陈鹏张骏超余澳蔡威福州大学土木工程学院福建福州350108

板肋加劲板是组成钢箱、钢拱、钢塔以及钢墩等桥梁结构的基本构件,其受压稳定问题是钢桥设计的重点.为研究板肋加劲板的受压整体稳定性能,设计了不同几何尺寸的板肋加劲板试件,进行轴向加载试验,测量各试件的初始几何缺陷,同时建立相应... 详细信息

板肋加劲板是组成钢箱、钢拱、钢塔以及钢墩等桥梁结构的基本构件,其受压稳定问题是钢桥设计的重点.为研究板肋加劲板的受压整体稳定性能,设计了不同几何尺寸的板肋加劲板试件,进行轴向加载试验,测量各试件的初始几何缺陷,同时建立相应的有限元模型,考虑本构关系、残余应力与初始几何缺陷的影响,通过大量数值计算得到稳定折减系数,并与各国规范进行比较.分析结果表明,试件的几何缺陷沿板宽方向呈现中间高、两边低的形式,纵向初弯曲的方向具有一定的随机性.板肋加劲板整体稳定中长柱试件发生中部的弯曲失稳变形,且朝向被加劲板侧弯曲的极限承载力高于朝向板肋侧弯曲的极限承载力;整体稳定短柱试件主要发生肋间被加劲板的鼓曲与加劲肋端部的面外变形.随着长细比的增大,被加劲板侧弯曲试件的轴向平均应力-位移曲线的失稳特征更加明显.试验与有限元计算得到的稳定系数均高于中国钢桥规范中的b类柱子曲线的稳定系数,可偏安全采用规范中的b类柱子曲线进行板肋加劲板整体稳定计算.

关键词：板肋加劲板整体稳定轴压试验初始几何缺陷数值模拟稳定折减系数柱子曲线

考虑层间支援无侧移框架整体稳定性的实用算法

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哈尔滨工程大学学报 2023年第3期44卷 450-457页

作者：兰树伟周东华陈旭王春华昆明学院建筑工程学院云南昆明650214 昆明理工大学建筑工程学院云南昆明650500

针对规范计算长度系数法逐根构件求解无侧移框架整体稳定的不便,以及无法考虑同层柱之间的相互支援和层与层支援作用的不足,本文探寻了无侧移框架同层柱间支援以及层与层之间的支援规律,利用弹簧-摇摆柱模型采用结构转换的方法推导了无... 详细信息

针对规范计算长度系数法逐根构件求解无侧移框架整体稳定的不便,以及无法考虑同层柱之间的相互支援和层与层支援作用的不足,本文探寻了无侧移框架同层柱间支援以及层与层之间的支援规律,利用弹簧-摇摆柱模型采用结构转换的方法推导了无侧移框架柱临界刚度比系数;利用该系数通过分析无侧移框架特征结构单元确定结构层荷载因子,确定表征无侧移框架楼层刚度富余程度的层刚度富余系数和表征层间支援作用的层支援系数;基于轴力权重加权平均的方法推导了可直接计算无侧移框架整体稳定承载力的计算公式。该公式能够定量地计算无侧移框架楼层之间相互支援程度,避免了计算长度系数法可能因无法考虑2种支援作用造成的不合理设计,可供工程设计和理论计算使用。

关键词：无侧移框架整体稳定特征结构单元富余刚度系数层支援系数荷载因子临界承载力计算长度系数

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高强钢管UHSC轴压柱整体稳定性能研究

工程力学 2022年第1期39卷 151-163页

作者：罗霞韦建刚杨艳陈宝春福建工程学院土木工程学院福建福州350118 福州大学土木工程学院福建福州350116

为了解高强材料组合结构的受力性能,开展了7根高强钢管超高强混凝土(UHSC)轴压柱的整体稳定性能试验,探讨了长径比对其破坏模式、荷载-位移曲线、荷载-挠度曲线以及钢管应变等力学特征的影响。试验结果表明,长径比对高强钢管UHSC柱整体... 详细信息

为了解高强材料组合结构的受力性能,开展了7根高强钢管超高强混凝土(UHSC)轴压柱的整体稳定性能试验,探讨了长径比对其破坏模式、荷载-位移曲线、荷载-挠度曲线以及钢管应变等力学特征的影响。试验结果表明,长径比对高强钢管UHSC柱整体稳定性能的影响机理与普通钢管混凝土柱类似,但前者组成材料弹性比例高,更易发生突然的失稳弯曲。借助已验证的有限元模型,对稳定曲线开展截面参数分析。分析结果表明,以短柱轴压承载力为基准,对长细比进行正则化后,截面参数对稳定曲线的影响可以忽略不计。以此正则长细比为自变量提出的稳定系数计算方法,考虑了各材料组合的套箍效应差异,适用范围较广,可较准确地预测高强钢管UHSC轴压柱的稳定承载力。

关键词：钢管混凝土组合柱高强钢管超高强混凝土轴压整体稳定承载力

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固定式光伏支架受力性能与试验研究

太阳能学报 2022年第8期43卷 116-121页

作者：胡宝琳吴仁杰周磊邹燕上海大学土木工程系上海200444 旭乐德(上海)太阳能科技有限公司上海201815

为研究固定式光伏支架在风荷载作用下的受力性能及破坏模式,设计并制作足尺光伏支架试件,通过静力加载方式进行破坏性试验。结合数值模拟和理论分析,给出此固定式光伏支架的设计建议。结果表明:光伏支架在均布荷载作用下的破坏模式为檩... 详细信息

为研究固定式光伏支架在风荷载作用下的受力性能及破坏模式,设计并制作足尺光伏支架试件,通过静力加载方式进行破坏性试验。结合数值模拟和理论分析,给出此固定式光伏支架的设计建议。结果表明:光伏支架在均布荷载作用下的破坏模式为檩条发生扭转变形进而整体失稳,横梁和立柱的承载力基本满足要求。对固定式光伏支架进行数值模拟,将模拟结果与试验结果进行对比验证,通过参数分析讨论光伏支架传力机理与改进措施。

关键词：光伏支架数值模拟整体稳定固定式破坏模式

基于整体稳定性的防屈曲支撑约束单元及内芯加强段实用设计方法

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建筑结构学报 2023年第1期44卷 80-87页

作者：鲁军凯吕萌吴斌孔伟明东北林业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150040 武汉理工大学土木工程与建筑学院湖北武汉430070 智性科技南通有限公司江苏南通226010

防屈曲支撑是一种兼具普通支撑和金属阻尼器双重功能的支撑构件,而保证支撑在地震作用下的稳定是充分发挥其阻尼器功能的关键。为此,在已有研究基础上,提出忽略支撑内芯耗能段刚度的力学模型,基于稳定性二阶分析方法推导并建立一种形式... 详细信息

防屈曲支撑是一种兼具普通支撑和金属阻尼器双重功能的支撑构件,而保证支撑在地震作用下的稳定是充分发挥其阻尼器功能的关键。为此,在已有研究基础上,提出忽略支撑内芯耗能段刚度的力学模型,基于稳定性二阶分析方法推导并建立一种形式较为简单的防屈曲支撑实用设计方法。通过与已有试验结果以及已有计算方法预测值的对比,分析该方法的准确性及适用性。研究结果表明:提出的实用方法可较准确且偏于保守地评估支撑内芯加强段及约束单元的受力状态;建议的计算公式可以较准确地预测防屈曲支撑的接触力及弯曲响应,可将其作为防屈曲支撑的整体稳定设计准则。

关键词：防屈曲支撑整体稳定实用设计方法约束单元内芯加强段

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巨跨扁平洞室施工期拱部沉降分析

隧道建设（中英文） 2022年第10期42卷 1712-1719页

作者：宋超业吕书清贺维国洪开荣刘永胜王星中铁第六勘察设计院集团有限公司天津300131 中铁隧道局集团有限公司广东广州511458

为解决巨跨扁平洞室工程现场监测数据匮乏和研究手段单一等现状对洞室变形特征及稳定性分析造成的困扰,以某水平地应力为主应力的巨跨洞室为例,结合洞室的地质条件、地应力及开挖步序,采取现场监测数据分析和三维数值计算的方法,得出巨... 详细信息

为解决巨跨扁平洞室工程现场监测数据匮乏和研究手段单一等现状对洞室变形特征及稳定性分析造成的困扰,以某水平地应力为主应力的巨跨洞室为例,结合洞室的地质条件、地应力及开挖步序,采取现场监测数据分析和三维数值计算的方法,得出巨跨扁平洞室拱部沉降特征。结果表明:1)巨跨洞室拱部沉降较小,最大值为22.8 mm,且受地质条件、地应力、结构面等因素影响,其变形具有一定的离散性;2)巨跨洞室中岩柱拆除步序引起的沉降占总沉降的40%~60%;3)巨跨洞室开挖过程的变形曲线呈现台阶状和锯齿状相结合的特点,其稳定机制为应力控制的整体稳定和结构面控制的局部稳定相结合;4)巨跨洞室开挖引起的拱顶扰动范围主要存在洞室周边浅层岩体,拱肩附近的扰动范围主要存在洞室周边浅中层岩体,开挖对深层岩体的影响较弱。

关键词：巨跨洞室拱部沉降变形特征地应力结构面整体稳定局部稳定

双层钢板-内填混凝土组合剪力墙整体稳定性分析

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建筑结构 2023年第10期53卷 40-46页

作者：孙翔裴笑莹杨雨青王喆牟在根深圳市万创建筑设计顾问有限公司深圳518055 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 中国建筑标准设计研究院北京100048

考虑几何初始缺陷和材料非线性,对带钢管混凝土端柱的双层钢板-内填混凝土组合剪力墙进行有限元弹塑性整体稳定性分析,研究高度、宽度、厚度、钢板与钢管厚度、混凝土强度和钢材强度等参数对墙体整体稳定性能的影响。通过有限元分析,得... 详细信息

考虑几何初始缺陷和材料非线性,对带钢管混凝土端柱的双层钢板-内填混凝土组合剪力墙进行有限元弹塑性整体稳定性分析,研究高度、宽度、厚度、钢板与钢管厚度、混凝土强度和钢材强度等参数对墙体整体稳定性能的影响。通过有限元分析,得到极限稳定承载力、荷载-位移曲线和与组合剪力墙发生失稳时的应力云图。采用三项式和《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)的整体稳定系数公式进行分段拟合,拟合出整体稳定系数计算公式。最后提出轴压作用下的组合剪力墙的极限稳定承载力公式。结果表明:拟合公式计算的整体稳定系数略低于有限元模拟结果,说明本文提出的整体稳定系数计算公式较为安全合理。

关键词：双层钢板-内填混凝土组合剪力墙极限稳定承载力整体稳定设计方法