大气环境下的钢筋混凝土桥梁时变可靠度分析

为了探究钢筋混凝土桥梁抗力退化对桥梁可靠性能的影响,综合考虑一般大气环境下混凝土强度、钢筋强度、混凝土与钢筋黏结性能的降低,建立普通钢筋混凝土桥梁的抗力退化时变模型,分析规范车辆荷载作用的桥梁时变可靠度。研究结果表明,(1)一般大气环境下,桥梁抗力随着服役时间的增加而减小,其中钢筋强度退化对桥梁抗力的影响最大,其次是钢筋与混凝土黏结性能降低,而混凝土强度退化对桥梁抗力的影响相对较小; (2)桥梁可靠指标随着服役时间的增加而减小,密集行车占比越大,桥梁承载能力失效的概率就越大;非平稳车载作用下的桥梁可靠指标小于平稳车载,桥梁需要维修补强的时间比平稳车载提前; (3)多梁式简支梁桥在建造时应该提高边梁的安全储备,在管养时可以采取限载措施进行干预。     

抗震结构时变动力可靠度分析的随机过程法

研究单自由度随机时变结构的动力响应，在地震荷载作用下，分别采用Ｐｏｉｓｓｏｎ过程，Ｍａｒｋｏｖ过程和Ｗｉｅｎｅｒ过程法研究了时变动力可靠度的首次超越问题，提出了相应的时变动力可靠度计算公式     

非完全相关荷载下钢筋混凝土框架结构体系可靠度分析

目前框架结构体系可靠度分析大多是在荷载完全相关的假定下完成的,对于非完全相关荷载作用下的体系可靠度研究则鲜有涉及,对于非理想弹塑性或弹脆性的结构尤其如此.本文在随机系统分析的概率密度演化理论的基础上,结合结构非线性全过程分析的位移控制算法,推导了基于归一化位移参数的结构非线性发展概率密度演化方程和承载力裕度的概率密度演化方程.采用纤维梁柱单元进行非线性分析,研究了钢筋混凝土框架结构在非完全相关荷载下的体系可靠度,并与Monte Carlo法进行了对比分析,证明了文中建议方法的可行性.基于文中方法,分析了荷载相关性对可靠度的影响,计算结果表明,荷载相关性对体系可靠度有比较明显的影响.     

考虑跃迁的指数型炸药空爆荷载等效静载动力系数

为对比抗爆设计规范采用的线性荷载计算模式，建立了考虑跃迁的指数型衰减荷载表达式，通过爆炸荷载等效单自由度微分方程，求解了关于跃迁时长、超压峰值、指数型形状调整参数、结构自振频率与荷载作用时长的等效静载抗力动力系数表达式。根据跃迁时长与形状调整参数，分析了四种典型计算工况，结果表明:现行结构抗爆设计规范等冲量线性衰减荷载可设计范围明显偏小，动力系数在延性比β＜3.0下偏保守，而β≥3.0，wt₊＞1.4δ时偏不安全，最大偏低17.4%；跃迁时长比值越大，动力系数越大，跃迁时长比为1%～2%时，对动力系数影响程度为0.4～0.7%，指数型荷载形状调整参数对柔度特别大的结构动力系数无影响，对其它结构动力系数增大或减少影响程度不一。     

抗震结构模糊可靠性分析

本文提出了同时考虑结构抗力的随机性和模糊性的抗震可靠度计算方法。通过算例与非模糊可靠度进行了比较。结果表明,结构抗力的随机性较模糊性对可靠度影响较大,不容忽略。     

抗震结构弹塑性变形能力可靠度时域随机算法

采用杆系-层模型，将计算结构静力可靠度的改进的JC法、常规有限元法及时程分析法相结合，建立了抗震结构弹塑性变形能力可靠度时域随机算法。本文方法可充分考虑结构参数及地震作用的随机性以及地震作用与静载的共同影响；可对结构侧向变形能力作地震全过程弹塑性时变可靠度分析。采用本文方法及MC模拟算法分析了一榀三层铪框架侧向变形能力弹塑性时变可靠度，结果表明了本文方法的合理性与有效性。     

未知集中荷载和风荷载共同作用下的结构识别问题研究

对同时作用有未知集中荷载和未知风荷载的剪切型结构的参数识别问题进行了研究。首先提出了直接消去法以解决顶部作用有集中未知荷载时程的剪切型结构的识别问题。对于仅作用未知风荷载的情况，使用简洁的直接代入方法识别结构参数。继而对同时作用有以上两种未知荷载的情况进行了研究。当相邻层的风载时程在时域上完全相关的假定成立时，结合直接消去法和直接代入法在识别出所有结构参数蹬同时反演出未知的集中荷载时程和风荷载时程。文后以文章的最后用仿真算例验证了所提算法的正确性，并对测量噪声对识别结果的影响进行了讨论。     

爆炸荷载作用下弹性与阻尼支承梁的动力响应

为了提高梁的抗爆能力,目前通常是从材料、截面形状等方面考虑．通过在梁端部设置弹性和阻尼支承来提高梁的抗力．为此,应用拉格朗日方程建立了端部弹性与阻尼支承梁的动力方程,通过长作用时间和短作用时间两个爆炸动荷载的典型算例,分析了端部弹性与阻尼支承对梁动态响应的影响,并指出在短作用时间动荷载作用下在梁端部设置弹性与阻尼支承可有效提高梁的抗力．     

基于概率密度演化方法的随机结构可靠度分析

随机结构反应的概率密度演化方法能够给出随机荷载作用下随机结构反应的概率密度函数。在此基础上，根据给定的正常使用位移限值要求，直接进行积分给出了随机结构的正常使用可靠度及其失效概率。在实例分析中，与一类情况下的精确解答及基于反应正态分布假定的二阶矩方法分析结果进行了比较。研究表明：基于密度演化方法的随机结构可靠度分析具有很高的精度，而二阶矩方法的可靠度分析结果则往往具有一定的偏差，在失效概率较低时可能给出虚假的失效概率。     

基于双折线抗力模型的空爆荷载梁式构件振动位移研究

为研究双折线抗力模型对空爆荷载梁式构件振动位移的影响,提出了柔性、刚性两类梁式构件正向弹塑性振动及回弹阶段弹塑性振动的分析法。应用等效单自由度法建立了各阶段振动方程并依据不同的初始条件推导出了各阶段的理论解。采用此理论解和代表性塑性强化系数,开展了双折线抗力模型中不同塑性强化程度对两类梁式构件正向弹塑性振动及回弹阶段弹塑性振动位移的典型工况验证。研究结果表明:基于双折线抗力模型位移理论解的适用范围更广;随着双折线抗力模型塑性强化系数的增大,两类梁式构件的最大弹塑性位移、残余变形均逐渐减小,且残余变形降低程度高于最大弹塑性位移;塑性强化系数增大到一定程度,梁式构件回弹阶段将出现塑性振动位移,进一步降低残余变形,无塑性回弹位移的理想弹塑性抗力模型会高估空爆荷载下梁式构件的残余变形。     

基于不同目标使用期的既有结构构件可靠指标研究

在进行既有结构的安全性分析和可靠性评定时,对于不同的目标使用期仍直接采用现行规范中的目标可靠指标数值,显然缺乏合理性。基于此,本文选取了14种具有代表性的结构构件,基于恒载+办公楼楼面活荷载、恒载+住宅楼面活荷载、恒载+风荷载3种简单荷载组合,考虑不同可变荷载与永久荷载的比值,根据不同目标使用期内荷载与抗力的统计特性,对可靠指标的数值进行了校准并给出相应的建议值。结果为:目标使用期小于30年时,目标可靠指标?取2.7;目标使用期为30年时,?取3.0;目标使用期大于30年时,?取3.2,这更符合工程实际鉴定时的判断结果。     

大准铁路黄河特大桥钢桁梁静载试验

大准铁路黄河特大桥钢桁梁为 96 132 96m三跨连续式、无竖杆刚性桁梁柔性拱组合系结构。运营十年后进行了静载试验,并将测试结果与数值计算进行了对比。钢桁梁在中 -活载和恒载作用下,轴向总应力最大的杆件为A17E18,其总应力为 142. 083MPa。在中 -活载作用下,边跨中和中跨中的挠度,分别为 76. 23mm和 63. 94mm,其挠跨比分别为 1 /1259和 1 /2064。由此可以看出该桥承载力和竖向刚度符合设计标准,满足使用要求,且承载力和竖向刚度安全储备较大。上下游两片主桁受力均匀性较好。测试方法和结果可供类似工程参考。     

弯曲及拉伸荷载作用下的钢管抗压溃性能研究

钢管在海洋油气资源开发中应用广泛,一般依据在位应用时的荷载进行设计,设计理论较为成熟。但在某些安装工况中的拉伸和弯曲荷载与在位荷载具有相同的量级,此时钢管的设计需要考虑安装荷载的影响。本文针对钢管在承受拉伸和弯曲荷载下的抗外压压溃性能开展研究。基于商业软件ABAQUS建立有限元模型,开展钢管压溃实验与带有弯曲荷载下的钢管压溃实验验证有限元模型的正确性,进而利用验证后的数值模型讨论拉伸、弯曲荷载和两者联合作用下对管道抗外压压溃性能的影响。结果表明,弯曲荷载是影响抗压溃性能的重要因素,弯曲荷载的增加都会使极限压溃值显著下降。管道所受拉伸荷载对抗压溃性能有一定的影响,但影响很小,在两者共同作用下极限压溃值随弯曲荷载的增加都出现先增大后减小的现象,而且极值的位置与拉伸荷载的大小和弯曲荷载有关。因此,在抗压溃设计中应重点考虑弯曲荷载对压溃的影响,可忽略拉伸荷载的影响。本文可为海洋管道的安装起到指导作用。     

杆系结构静强度和疲劳失效机理及可靠性分析

根据疲劳载荷造成的疲劳累积损伤对结构极限承载力的影响情况，讨论了结构系统承载能力的可靠度计算方法，分析了结构系统中每一个单元在静载和疲劳载荷作用下的两种失效模式，并考虑了二者之间的相关性对该单元可靠性的影响，具体分析了结构系统在这两种载荷作用下的失效机理，给出了在这两种载荷作用下结构系统的可靠性分析方法. 算例表明，在不同的使用年限内，静载和疲劳载荷对结构系统可靠性的影响是不同的；在结构系统主要失效路径中既有单元静强度失效又有单元疲劳失效，这是符合结构系统使用真实情况的.     

油膜轴承负荷特性的数值解析

轧机油膜轴承频繁出现巴氏合金剥落、龟裂等现象，直接影响到油膜轴承的使用寿命和轧制生产的正常进行，应用三维弹性接触问题的边界元法对宝钢2050支承辊油膜轴承载荷分布进行分析研究，建立了油膜轴承的接触模型，模拟真实的约束与受力，结果轴承出现严重偏载现象，通过改善约束条件，在自位情况下轴承偏载现象大幅度降低，同时接触应力也在一定程度上减小，从而使得轴承的承载能力得到提高，由于考虑了弹性变形的影响，该方法具有计算精度高，收敛速度快等优点。     

带附加质量块的压电圆板能量采集器振动分析

基于圆板的压电能量采集技术在取代化学电池为低功耗电子器件提供能源方面具有巨大的潜能. 本文通过理论建模和数值仿真研究了考虑附加质量接触面积的压电圆板能量采集器的采集性能. 首先, 基于基尔霍夫薄板理论, 用广义哈密顿原理推导了带附加质量块的压电圆板能量采集器的机电耦合方程, 并用伽辽金法对方程近似离散, 通过离散方程得到电压、功率输出和最优负载阻抗的闭合解. 用有限元仿真对所提出的理论模型进行了验证, 结果表明该理论模型可以成功地预测压电圆板能量采集器输出电压和功率. 最后, 基于闭合解探讨了负载阻抗、附加质量块、压电圆板的内外半径等相关参数对压电圆板能量采集器固有频率、输出电压和功率的影响. 结果表明, 当质量块与复合板的接触半径足够小(本文中接触半径小于板半径的1/14)时, 质量块与复合圆板的接触面积可以忽略; 相较于无孔的压电片, 内径位于2.5 ~ 4 mm范围内的压电片可以提高能量采集器的采集性能; 附加质量、压电片外径和负载阻抗的合理选择既可以降低压电圆板的固有频率, 还可以提高其采集性能.      

含腐蚀缺陷的管道静力性能试验测试研究

为研究腐蚀缺陷对管道承载力的影响,本文分别进行了含腐蚀缺陷管道在轴压载荷、弯曲载荷以及轴压和弯曲复合载荷作用下的静力失效过程测试。通过不同载荷作用下管道的荷载-位移曲线以及荷载-应变曲线来分析管道的失效模式和失效机理;通过有限元分析结果与试验测试结果验证其准确性。结果表明:腐蚀缺陷使管道在三种不同荷载作用下的极限承载力均有所下降;针对文中所研究的管道及其腐蚀缺陷,在轴压载荷作用下管道承载力下降了18.4%,在弯曲载荷作用下管道承载力下降了20.96%,在轴压和弯曲复合载荷作用下管道承载力下降了13.3%;管道中腐蚀缺陷位置的管壁厚度减小,该位置应变发展迅速,首先进入塑性屈服状态,最终导致该腐蚀位置发生弹塑性屈曲失效。     

用拉格朗日函数分析不同模量静不定桁架内力

在外载荷作用下的不同模量静不定桁架平衡问题,是任意有限多个自变量的多元函数在任意有限多个约束条件下的极值问题,对采用拉格朗日乘数法求解此类极值问题进行了数学证明．通过求解不同模量静不定桁架极限载荷的几个算例,阐述拉格朗日乘数法在计算不同模量静不定桁架极限载荷中的应用．研究结果表明：采用拉格朗日乘数法求解不同模量静不定桁架极限载荷的通用性较强,用拉格朗日乘数法求解不同模量静不定桁架极限载荷的方法不但克服了常规方法需利用几何关系建立协调方程的缺陷,且具有力学概念清晰直观、计算过程简便、便于工程设计人员在实际中掌握和应用．     

Investigation of the Effect of Axial Loads on the Transverse Vibrations of a Vertical Cantilever with Variable Parameters

The method of influence function is applied to the solution of the boundary-value problem on the free transverse vibrations of a vertical cantilever and a bar subjected to axial loads. To demonstrate the capabilities of the method, a cantilever with the free end under two types of loading — point forces (conservative and follower) and a load distributed along the length (dead load) — is analyzed. A characteristic equation in the general form, which does not depend on the cantilever shape and on the type of axial load, is given. The Cauchy influence function depends on the cantilever shape and the type of axial load. As an example, a tapered cantilever subjected to conservative and follower forces and an elastically supported bar under the dead load are considered in detail. The characteristic equation derived allows one to evaluate the natural frequencies and the Euler critical loads. It is shown that the calculated natural frequencies and critical forces are in a good agreement with the exact values when several terms are retained in the characteristic series. The high accuracy of the method is also confirmed