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冷却塔塔筒荷载效应和简化设计方法——配筋计算流程的简化

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防灾减灾工程学报 2018年第3期38卷 548-554页

作者：张军锋朱冰丁玉玺郑州大学土木工程学院河南郑州450001 河南省电力勘测设计院河南郑州450007

为简化冷却塔塔筒配筋设计中的多风向计算问题,以某冷却塔为例,通过分析各荷载单独作用下的内力状态,包括各自的控制性内力、内力环向分布特征等,对各荷载尤其是风荷载的内力状态进行简化,并根据冷却塔塔筒的旋转轴对称设计原则,从而提... 详细信息

为简化冷却塔塔筒配筋设计中的多风向计算问题,以某冷却塔为例,通过分析各荷载单独作用下的内力状态,包括各自的控制性内力、内力环向分布特征等,对各荷载尤其是风荷载的内力状态进行简化,并根据冷却塔塔筒的旋转轴对称设计原则,从而提出了一种配筋计算的简化方法。与常规方法相比,简化方法所得配筋量仅略有增加,但不仅避免了多风向的组合计算,还无需对整个环向进行配筋计算,在一个确定高度位置只需取一组内力进行配筋计算即可,大大降低了计算工作量。

关键词：双曲冷却塔荷载效应组合简化设计方法荷载方向内力环向分布特征

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空间网壳结构中新型铸钢节点简化设计方法

空间结构 2011年第1期17卷 42-49页

作者：施刚罗翠王元清石永久土木工程安全与耐久教育部重点实验室清华大学土木工程系北京100084 中国建筑科学研究院国家建筑工程质量监督检验中心北京100013

铸钢节点是适用于空间结构的一种新型节点形式.铸钢节点由于其良好的适用性正逐渐应用于大跨度空间结构,但目前尚无国家规范可依.本文对自行研制的新型铸钢节点进行有限元分析,结果表明,其在构造和受力方面都满足结构的要求.在此基础上... 详细信息

铸钢节点是适用于空间结构的一种新型节点形式.铸钢节点由于其良好的适用性正逐渐应用于大跨度空间结构,但目前尚无国家规范可依.本文对自行研制的新型铸钢节点进行有限元分析,结果表明,其在构造和受力方面都满足结构的要求.在此基础上,利用经过试验验证的可靠的有限元模型进行弹性有限元分析,研究铸钢节点在不同受力状态下的应力分布,并与由材料力学方法得到的结果进行比较,给出了铸钢节点的应力集中系数,并进一步提出了该铸钢节点的简化承载力计算公式.简化计算公式与试验、有限元分析结果的比较表明,该公式具有一定的安全储备,可用于工程设计.公式的提出极大地方便了设计计算工作.

关键词：铸钢节点简化设计方法应力集中有限元分析

冷却塔塔筒荷载效应和简化设计方法——各荷载单独作用分析

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防灾减灾工程学报 2018年第1期38卷 161-167页

作者：张军锋朱冰丁玉玺郑州大学土木工程学院河南郑州450001 河南省电力勘测设计院河南郑州450007

为简化冷却塔塔筒配筋设计中的多风向计算问题,应明确塔筒在各荷载单独作用下的内力特征。以某冷却塔为例并配以代表性的荷载取值,对其自重、风、冬温和夏温、水平和竖向地震这6类荷载的内力状态进行了单独分析和系统对比,着眼于各自的... 详细信息

为简化冷却塔塔筒配筋设计中的多风向计算问题,应明确塔筒在各荷载单独作用下的内力特征。以某冷却塔为例并配以代表性的荷载取值,对其自重、风、冬温和夏温、水平和竖向地震这6类荷载的内力状态进行了单独分析和系统对比,着眼于各自的主要内力和各内力环向分布特征。结果表明,自重、冬温和竖向地震作用下内力的环向均匀分布使其无碍于荷载效应的方向组合;夏温和水平地震的最不利内力固定在某一子午线上且各自分别以弯矩和轴力为主,两者方向一致时即自然形成最不利组合;风荷载方向的任意性、复杂的内力分布特征和轴弯联合作用使常规荷载效应组合中必须进行多风向计算,但其内力分布特征依然给荷载效应组合的简化提供了可能。

关键词：双曲冷却塔荷载效应组合简化设计方法荷载方向内力环向分布特征

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车辆冲击荷载下防撞杆的简化设计方法研究

建筑钢结构进展 2013年第2期15卷 44-51页

作者：王震李国强陈素文孙建运同济大学土木工程学院上海200092 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 中国建筑股份有限公司技术中心北京101300

近年来发生的规模较大的恐怖袭击活动中,车载简易爆炸装置(VBIED)逐渐成为建筑结构与基础设施安全的重大危害。防撞杆作为重要建筑周边的第1道安全屏障,能够有效地控制潜在威胁车辆对建筑物的侵入。因此,以防撞杆为代表的阻拦型防爆路... 详细信息

近年来发生的规模较大的恐怖袭击活动中,车载简易爆炸装置(VBIED)逐渐成为建筑结构与基础设施安全的重大危害。防撞杆作为重要建筑周边的第1道安全屏障,能够有效地控制潜在威胁车辆对建筑物的侵入。因此,以防撞杆为代表的阻拦型防爆路障在英、美等发达国家已有广泛应用。为了规范阻拦型防爆路障的试验测试及评定标准,英、美等国都相继颁布了本国阻拦型防爆路障的评测规范,其中美国规范中提出了一套K级抗撞等级标准。利用显式动力分析软件LS-DYNA的强大模拟功能,结合美国规范中的K4等级对应工况,提出了一套适用于钢管混凝土防撞杆的简化设计方法,可供今后的工程应用参考。

关键词：防撞杆简化设计方法钢管混凝土车辆冲击荷载

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夹板式单层玻璃板承载性能的简化设计方法

建筑科学 2009年第9期25卷 86-89,85页

作者：石永久王元清邓晓蔚罗忆徐悦清华大学建筑玻璃与金属结构研究所清华大学结构工程与震动教育部重点实验室北京100084 珠海市晶艺玻璃工程有限公司广东珠海519015

夹板式幕墙系统是一种新兴的玻璃幕墙体系,且近年来工程实践发展迅速,但其理论与设计方法的研究却远滞后于它的实际应用,尤其是目前的规范尚未对夹板式玻璃板承载性能的设计方法做出规定。本文在试验和大量有限元参数分析工作的基础上,... 详细信息

夹板式幕墙系统是一种新兴的玻璃幕墙体系,且近年来工程实践发展迅速,但其理论与设计方法的研究却远滞后于它的实际应用,尤其是目前的规范尚未对夹板式玻璃板承载性能的设计方法做出规定。本文在试验和大量有限元参数分析工作的基础上,提出了夹板式单层玻璃板面外受弯、面内局部承压以及压弯共同作用的受力性能简化设计方法,通过设计方法与试验结果的对比,进一步论证了简化设计方法的有效性。

关键词：夹板式玻璃板简化设计方法面外受弯面内局部承压压弯共同作用

混凝土桩整体桥梁受力性能及其简化设计方法研究

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混凝土桩整体桥梁受力性能及其简化设计方法研究

作者：缪继超浙江工业大学

学位级别：硕士

整体桥取消了伸缩缝与支座,解决了有缝桥梁伸缩缝易损性与高后期维护费的问题。基于经济性与工程习惯,我国桥梁工程中基本采用混凝土桩,而国外的整体桥主要使用钢桩。因此,在混凝土桩支承的整体桥研究方面,能借鉴的资料不多,而且整体桥... 详细信息

整体桥取消了伸缩缝与支座,解决了有缝桥梁伸缩缝易损性与高后期维护费的问题。基于经济性与工程习惯,我国桥梁工程中基本采用混凝土桩,而国外的整体桥主要使用钢桩。因此,在混凝土桩支承的整体桥研究方面,能借鉴的资料不多,而且整体桥本身目前没有相应的设计规范和标准化图纸,这给整体桥的设计和应用带来了极大的障碍。鉴于此,本文以福建省永春县的上坂大桥为工程背景,对混凝土桩支承的整体桥的受力性能及其简化设计方法进行了研究,具体内容如下:首先,介绍整体桥研究现状,并对比分析常用的整体桥计算分析模型,结构土相互作用的计算方法以及常用的简化设计方法。接着,以上坂大桥为工程背景,采用MIDAS/Civil有限元软件,建立整体桥的分析模型,计算结果与实桥的静载试验数据进行比较,验证模型的可靠性。其次,采用此有限元模型,对整体桥的上部结构在恒载、温度荷载、汽车荷载及混凝土收缩徐变作用下的静力特性进行分析,并与普通有缝桥进行对比,在此基础上,分析台后填土对整体桥上部结构受力的影响。然后,基于普通连续梁桥的计算方法,提出整体桥上部结构的简化设计方法,并根据此方法分析得出的桩顶内力,运用常规的桩基础计算方法,验算混凝土桩在正常使用极限状态下的裂缝宽度。最后,探讨整体桥混凝土桩在温度作用和混凝土收缩徐变作用下的受力性能,并选取参数,进一步分析各参数对整体桥混凝土桩受力与变形的影响。

关键词：整体桥混凝土桩受力性能简化设计方法有限元

设置防撞落装置的隔震连续梁桥碰撞响应及简化设计方法研究

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设置防撞落装置的隔震连续梁桥碰撞响应及简化设计方法研究

作者：艾合买提江·吐尔洪华中科技大学

学位级别：硕士

为避免桥梁在强震作用下发生碰撞和落梁,各国学者提出在桥梁上使用缆索式限位器、阻尼器及缓冲装置等。上述限位装置能够在一定程度上减小结构的地震响应,但功能单一,不能同时起到防碰撞和限制梁体位移的作用。因此,本文提出一种由橡胶... 详细信息

为避免桥梁在强震作用下发生碰撞和落梁,各国学者提出在桥梁上使用缆索式限位器、阻尼器及缓冲装置等。上述限位装置能够在一定程度上减小结构的地震响应,但功能单一,不能同时起到防碰撞和限制梁体位移的作用。因此,本文提出一种由橡胶缓冲块与钢挡块组成的防撞落装置,并以钢筋-混凝土隔震连续梁桥为对象,围绕橡胶缓冲块冲击力学模型、设置防撞落装置的桥梁碰撞响应及简化设计方法展开研究,主要研究内容及结论如下:(1)橡胶缓冲块冲击力学性能分析及本构模型研究。根据橡胶缓冲块静态压缩和冲击试验结果,研究了尺寸、材料、荷载形式等因素对试块力-变形关系的影响,并通过有限元分析,得到橡胶缓冲块在冲击荷载作用下的应力分布及能量变化。基于橡胶块冲击试验数据,对Polycarpou提出的非线性-粘弹性碰撞模型进行了改进。研究结果表明,修正后的橡胶缓冲块冲击本构与试验结果吻合度更高。(2)设置防撞落装置的隔震连续梁桥单边碰撞响应分析。对桥墩、隔震支座等非线性构件进行等效线性化,提出仅考虑过渡墩处防撞落装置影响的隔震连续梁桥简化分析模型,并与Open Sees有限元模型对比验证了其有效性。在MATLAB中对简化分析模型进行数值建模,研究了结构自振周期、桥墩延性、支座水平刚度、防撞落装置的刚度和间隙宽度等因素对结构单边碰撞响应的影响。研究结果表明,自振周期、支座水平刚度、防撞落装置刚度对结构单边碰撞响应的影响较大。(3)设置防撞落装置的隔震连续梁桥简化设计方法研究。本文提出一种基于碰撞力反应谱的隔震连续梁桥防撞落装置迭代设计方法。该方法通过碰撞力反应谱考虑了结构振动特性、地震动特性及场地条件等因素的影响。在Open Sees中开发了橡胶缓冲块简化冲击本构对应的材料模型。对设置防撞落装置的桥梁有限元进行非线性时程分析,通过比较设置防撞落装置前后墩梁相对位移和最大碰撞力的变化,验证了防撞落装置的有效性和设计方法的合理性。结果表明,采用本文提出的设计方法,在梁体两端对称布置防撞落装置能够有效减小结构地震响应,避免相邻梁体碰撞和落梁。

关键词：隔震连续桥梁防撞落装置简化分析模型冲击力学本构简化设计方法碰撞力反应谱

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FRP/钢-混凝土组合梁简化设计方法研究

FRP/钢-混凝土组合梁简化设计方法研究

作者：蔡妙君武汉理工大学

学位级别：硕士

纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,FRP)因其耐腐蚀的特性在解决工程结构中的锈蚀问题中得到了广泛应用。然而,由于FRP材料弹性模量较小(尤其GFRP),因此纯FRP结构与FRP组合结构的抗变形能力较传统钢筋混凝土结构更弱。基于此,... 详细信息

纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,FRP)因其耐腐蚀的特性在解决工程结构中的锈蚀问题中得到了广泛应用。然而,由于FRP材料弹性模量较小(尤其GFRP),因此纯FRP结构与FRP组合结构的抗变形能力较传统钢筋混凝土结构更弱。基于此,本文同时将FRP与钢相结合,形成新型FRP/钢复合材料,该材料有着可观的强度、较好的弹性模量,同时具有稳定的屈服后模量,兼顾优越的耐腐蚀性能。考虑将新型FRP/钢复合材料与混凝土相结合,形成FRP/钢-混凝土组合梁,则该梁有着变形可控的特性和高耐久性。目前,国内对FRP/钢复合材料以及其组合结构的研究仍处于初步阶段,因此,本文旨在研究新型FRP/钢复合材料的基本力学性能,并对FRP/钢-混凝土组合梁的受力性能分析与初步设计进行了研究,本文主要研究内容如下:首先,通过BFRP/钢复合板和CFRP/钢复合板的单轴拉伸试验研究了不同纤维布和不同钢板体积比下FRP/钢复合板的应力-应变关系,并将试验结果与理论预测值进行了对比分析。研究结果表明,理论预测值与试验值吻合良好,理论模型能够很好地预测复合板的单轴拉伸力学性能,且两种FRP/钢复合板都有较大的弹性模量、稳定的二次刚度和优越的经济性。其次,将FRP/钢与混凝土结合进而组成一种新型的FRP/钢-混凝土组合梁,介绍了组合梁的多种失效模式,提出了组合梁截面的简化设计方法并给出相应设计步骤。最后,基于设计算例建立了FRP/钢-混凝土组合梁的有限元模型,并将有限元计算结果与理论公式计算结果进行对比,二者结果吻合良好证明了有限元模型的正确性以及组合梁设计的合理性。接着,基于上述算例进行有限元分析,配合经济性研究了混凝土强度、FRP种类、混凝土高度和钢板体积比等设计参数对组合梁受力性能的影响。

关键词： FRP/钢复合板 FRP/钢-混凝土组合梁简化设计方法

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层间隔震结构简化设计方法研究

层间隔震结构简化设计方法研究

作者：宋涛西安建筑科技大学

学位级别：硕士

隔震技术是一种有效、经济和实现可行的结构抗震新技术和新体系。国内外多次地震经验表明：采用隔震技术,在基础与上部结构之间设置隔震层,可以使房屋结构及其内部设施免受或者少受地震灾害。层间隔震结构是在基础隔震结构的工程实践中... 详细信息

隔震技术是一种有效、经济和实现可行的结构抗震新技术和新体系。国内外多次地震经验表明：采用隔震技术,在基础与上部结构之间设置隔震层,可以使房屋结构及其内部设施免受或者少受地震灾害。层间隔震结构是在基础隔震结构的工程实践中发展起来的一种新型结构体系。目前在各国现行的隔震技术规范中,隔震结构只局限于体型规则的结构,规定隔震层宜设置在基础顶面或者地下室底部。但在实际工程运用中,由于地形条件和建筑功能使用上的需要,难以满足上述要求,需要突破这种限制,在中间层设置隔震装置,形成一种层间隔震减震体系。层间隔震减震体系在减震机理、振动特性及设计方法等方面都有别于基础隔震,特别适用于传统抗震设计方法难以解决、同时不适宜使用基础隔震的结构。层间隔震减震体系具有自己的特点,一般在结构竖向刚度或质量突变的楼层设置隔震层,隔震层的位置可根据实际工程需要设置在结构的一层顶、中间层、结构的转换层等,隔震装置可采用叠层橡胶隔震支座。本文首先介绍了基础隔震结构的隔震减震工作机理以及目前层间隔震结构的研究现状,通过对层间隔震结构的模型化分析,建立了层间隔震结构的动力学运动方程,进而对其减震机理进行了系统分析。然后以一栋九层大底盘单塔框架结构为模型,利用SAP2000有限元分析软件,对其进行地震反应时程分析,根据理论分析结果,总结出了较为系统的竖向刚度突变结构层间隔震的简化设计方法。

关键词：竖向刚度突变结构层间隔震有限元分析简化设计方法