国家自然科学基金(51008037)
- 作品数：19 被引量：77H指数：4
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- 相关领域：建筑科学交通运输工程理学金属学及工艺更多>>
- 钢筋混凝土梁单元双非线性分析的共旋坐标法被引量：2
- 2013年
- 针对已有的钢筋混凝土梁单元非线性分析模型采用较多的假定和近似从而导致计算量增大及计算精度下降的问题,基于共旋坐标法建立了考虑材料和几何非线性的任意截面钢筋混凝土梁的数值分析模型.首先利用虚功原理计算共旋坐标系下完全粘结钢筋混凝土梁考虑材料非线性的切线刚度矩阵,再通过结构坐标系与共旋坐标系下节点力之间及节点位移之间的总量关系及微分导出的增量关系,最终获得钢筋混凝土梁在结构坐标系中考虑几何与材料双重非线性的切线刚度矩阵.算例结果表明,本文算法可减少计算量、不累积误差、精度高.
- 邓继华邵旭东
- 关键词：钢筋混凝土梁单元共旋坐标法微分法切线刚度矩阵
- 基于场一致性的可带铰空间梁元几何非线性分析被引量：4
- 2013年
- 虽然关于几何非线性分析的空间梁单元研究成果较多,但这些单元均是基于几何一致性得到的单元刚度矩阵,而基于场一致性的单元研究则较少,该文基于局部坐标系(随转坐标系)下扣除结构位移中的刚体位移得到的结构变形与结构坐标系下的总位移的关系,直接利用微分方法导出两者增量位移之间的关系,再基于场一致性原则,最终获得空间梁单元在大转动、小应变条件下的几何非线性单元切线刚度矩阵,在此基础上根据带铰梁端受力特征,导出了能考虑梁端带铰的单元切线刚度矩阵表达式,利用该文的研究成果编制了程序,对多个梁端带铰和不带铰的算例进行了空间几何非线性分析,计算结果表明这种非线性单元列式的正确性,实用价值较强。
- 邓继华邵旭东
- 关键词：切线刚度矩阵
- 混凝土桥梁全寿命设计方法和例证被引量：10
- 2013年
- 针对传统桥梁设计方法存在后期维护成本过高、维修资源分配不合理和服役期性能缺乏预见性等不足,提出基于寿命成本和性能的混凝土桥梁全寿命设计方法。建立混凝土桥梁全寿命成本模型作为优化目标函数,并将截面尺寸、混凝土强度和服役期维修时机处理作为设计变量,从结构应力、几何参数和材料参数出发构造约束条件,构建了服役期劣化桥梁性能与维护对策的关系模型,从而验证混凝土桥梁全寿命设计方法优化模型和设计流程。研究结果表明:基于全寿命成本和性能的混凝土桥梁全寿命设计方法合理,能够在设计阶段考虑服役期性能、维护方案及维修成本,平衡初始造价和后期维护成本。
- 彭建新邵旭东张建仁
- 关键词：桥梁工程混凝土桥梁目标函数
- 基于时变可靠度的钢筋混凝土结构碳化腐蚀开裂比例预测和维护时间确定被引量：4
- 2010年
- 基于改进的碳化深度预测模型,结合IPCC预测大气CO2浓度数据,研究了气候变化(CO2浓度)的规律及其对混凝土结构的碳化损伤影响和维护时间的确定。由于概率预测模型能够考虑CO2排放、环境、结构尺寸、腐蚀电流密度、钢筋布置、保护层厚度和劣化机制的不确定性和变异性,发展了时变可靠度模型来计算混凝土结构在多种CO2排放策略作用下和不同耐久性设计下将来100年内的开始腐蚀概率和腐蚀开裂比例。根据结构维护管理要求标准,确定结构第一次维护时间。研究表明:在A1FI排放策略下的开始腐蚀概率比其在最好CO2排放策略下高了720%;对于保护层厚度为20 mm和水灰比为0.55的混凝土,在将来100年的开裂概率为0.37,这意味着大多数混凝土结构在服役期存在碳化腐蚀损伤现象,将来需要大量的维修和维护工作;在A1FI排放策略下,当可接受的开裂比例设为1%时,对于建于2000年、保护层厚度为30 mm和水灰比为0.50的钢筋混凝土结构在碳化腐蚀下第一次维护时间在2058—2065年。
- 彭建新邵旭东张建仁
- 关键词：钢筋混凝土结构碳化腐蚀开裂时变可靠度
- 基于粒子群算法的劣化桥面铺装多目标组合维护策略优化研究被引量：6
- 2011年
- 发展了维护导致的间接维护成本改进模型,基于改进的桥面铺装劣化模型推导了在组合维护策略下其状态指标评估公式,建立了多目标组合维护优化模型。使用自适应粒子群优化算法,根据寿命期内维护成本现值最小化和状态指标最大化的原则,满足性能要求和预算限制约束下,优化出寿命期内成本和性能都满足要求的维护策略。以劣化水泥混凝土桥面铺装为数值算例,证明了多目标组合优化技术的可靠性和有效性。研究发现:合理安排组合维护策略中修补性维护时间可以平衡桥梁维护成本和结构安全性能。
- 彭建新邵旭东张建仁
- 关键词：粒子群算法多目标优化
- 钢管混凝土拱极限承载力分析的共旋坐标法被引量：2
- 2013年
- 为提高钢管混凝土拱极限承载力分析的精度和效率,基于共旋坐标法建立了考虑材料和几何非线性的钢管混凝土拱数值分析模型.首先基于共旋坐标系下应变和消除刚体位移后的变形为线性关系,利用虚功原理无须迭代就可直接计算出该坐标系下完全粘结钢管混凝土梁单元考虑材料非线性的切线刚度矩阵,再通过结构坐标系与共旋坐标系下节点力之间及节点位移之间的总量关系及微分导出的增量关系,最终获得其在结构坐标系中考虑几何与材料双非线性的切线刚度矩阵,不平衡力完全是基于全量来计算.算例结果表明,该算法具有减少计算量、不累积误差和精度高等优点.
- 邓继华邵旭东谭平
- 关键词：钢管混凝土极限承载力共旋坐标法切线刚度矩阵
- 锈蚀RC桥梁弯曲抗力时变概率模型与试验研究被引量：27
- 2012年
- 在退化RC结构的时变性能评估、剩余寿命预测以及维修加固决策分析中,其抗力模型的建立至关重要。钢筋锈蚀导致钢筋的屈服强度降低、改变钢筋力学行为和影响钢筋与混凝土之间的粘结行为。钢筋腐蚀损失量影响钢筋的失效模式,即从延性破坏到脆性破坏变化。该文发展了退化RC桥梁的概率抗力时变模型,可以定量考虑腐蚀对钢筋力学行为、倒塌机理和粘结性能的影响。建立退化结构的抗力概率模型可以抓住退化结构的退化机理、点蚀分布、结构尺寸参数、粘结行为、腐蚀扩展、钢筋失效模式和计算模型的随机性和变异性。RC梁的加速腐蚀试验和旧桥的破坏性试验验证了该文模型的正确性和可靠性。
- 彭建新张建仁张克波彭晖
- 关键词：RC桥梁锈蚀抗力
- 基于桥梁荷载试验的山区大跨径拱桥横向刚度研究被引量：5
- 2021年
- 基于桥梁荷载试验分析了山区大跨径单箱室截面拱桥横向刚度,并与理论研究进行对比分析。通过挠度横向对比分析得出,在正载及偏载作用下横向挠度未出现较大差值,且整体回复正常,主桥未出现扭转趋势,主拱圈测点泊松效应在合理范围,主拱圈前三阶实测频率大于理论频率且振型未出现横向弯曲,表明主拱圈横向刚度较好,结构实测整体刚度大于设计值,结构能满足实际需求。
- 王华宋波张建仁彭建新
- 关键词：桥梁荷载试验横向刚度振型
- 基于桩-土作用的山区桥梁滚石撞击结构动力响应分析被引量：4
- 2019年
- 采用大型通用显式动力学软件ANSYS/LS-DYNA及HJC损伤本构关系建立了基于桩-土作用的滚石撞击桥墩三维有限元模型,模拟了滚石在不同因素下撞击桥墩的动力响应.研究表明:HJC材料本构关系能够很好地模拟钢筋混凝土桥墩在滚石撞击下的损伤状况,滚石撞击桥墩时桥墩结构损伤以局部损伤为主;桥墩的动力响应随滚石质量的增大而增大;滚石撞击位置对结构位移动力响应影响很大.
- 郭元凯杨再华王华高锋
- 关键词：桩-土作用有限元分析动力响应
- 可带铰空间梁单元几何非线性分析的随转坐标法被引量：1
- 2013年
- 为了降低可带铰空间梁单元切线刚度矩阵的运算量、提高非线性计算精度,本文首先通过建立单元随转坐标系得到扣除刚体位移后结构变形与总位移之间的关系,进而基于场一致性原则导出空间梁单元的几何非线性单元切线刚度矩阵,并在此基础上根据带铰梁端弯矩为零的受力特征得到考虑梁端带铰的单元切线刚度矩阵表达式。该方法利用随转坐标系下除单元轴向相对位移外的其余五个线位移均为零的特点,降低了计算单元切线刚度矩阵所需的相关矩阵阶次,因此减少了运算量。对对角点受拉铰接的方棱形框架进行计算,得出本文结果与解析解的最大误差为0.226%;对45°弯梁和带铰平面结构的空间受力进行计算,得出前者与已有文献提供的解非常接近,误差为0.027%～2.394%,后者与ANSYS计算结果的最大误差为1.082%,表明本文算法具有良好的精度。
- 邓继华邵旭东彭建新
- 关键词：切线刚度矩阵
