第六章 结构动载试验
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第一章概述1.动力荷载类型:根据何在是否随时间变化,或随时间变化速率的不同,荷载分为静荷载和动荷载根据荷载是否已预先确定,动荷载可以分为两类:确定性(非随机)荷载和非确定性(随机)荷载。
确定性荷载是荷载随时间的变化规律已预先确定,是完全已知的时间过程;非确定性荷载是荷载随时间变化的规律预先不可以确定,是一种随机过程。
根据荷载随时间的变化规律,动荷载可以分为两类:周期荷载和非周期荷载。
根据结构对不同荷载的反应特点或采用的动力分析方法不同,周期荷载分为简谐荷载(机器转动引起的不平衡力)和非简谐周期荷载(螺旋桨产生的推力);非周期荷载分为冲击荷载(爆炸引起的冲击波)和一般任意荷载(地震引起的地震动)。
2.结构动力学与静力学的主要区别:惯性力的出现或者说考虑惯性力的影响3.结构动力学计算的特点:①动力反应要计算全部时间点上的一系列解,比静力问题复杂且要消耗更多的计算时间②于静力问题相比,由于动力反应中结构的位置随时间迅速变化,从而产生惯性力,惯性力对结构的反应又产生重要的影响4.结构离散化方法:将无限自由度问题转化为有限自由度问题集中质量法:是结构分析中最常用的处理方法,把连续分布的质量集中到质点,采用真实的物理量,具有直接直观的优点。
广义坐标法:广义坐标是形函数的幅值,有时没有明确的物理意义,但是比较方便快捷。
有限元法:综合了集中质量法与广义坐标法的特点,是广义坐标的一种特殊应用,形函数是针对整个结构定义的;有限元采用具有明确物理意义的参数作为广义坐标,形函数是定义在分片区域的。
①与广义坐标法相似,有限元法采用了形函数的概念,但不同于广义坐标法在全部体系(结构)上插值(即定义形函数),而是采用了分片的插值(即定义分片形函数),因此形函数的公式(形状)可以相对简单。
②与集中质量法相比,有限元法中的广义坐标也采用了真实的物理量,具有直接直观的优点。
5.结构的动力特性:自振频率、振型、阻尼第二章分析动力学基础及运动方程的建立1.广义坐标:能决定质点系几何位置的彼此独立的量;必须是相互独立的参数2.约束:对非自由系各质点的位置和速度所加的几何或运动学的限制;(从几何或运动学方面限制质点运动的设施)3.结构动力自由度,与静力自由度的区别:结构中质量位置、运动的描述动力自由度:结构体系在任意瞬间的一切可能的变形中,决定全部质量位置所需要的独立参数的数目静力自由度:是指确定体系在空间中的位置所需要的独立参数的数目为了数学处理上的简单,人为在建立体系的简化模型时忽略了一些对惯性影响不大的因素确定结构动力自由度的方法:外加约束固定各质点,使体系所有质点均被固定所必需的最少外加约束的数目就等于其自由度4.有势力的概念与性质:有势力(保守力):每一个力的大小和方向只决定于体系所有各质点的位置,体系从某一位置到另一位置所做的功只决定于质点的始末位置,而与各质点的运动路径无关。
万州长江公路三桥(牌楼长江大桥)荷载试验招标补遗(一)各潜在投标人:本工程招标文件中第六章技术要求以本次发出的为准,详见附件。
重庆市万州交通建设开发总公司重庆宏达招标代理有限公司二〇一八年九月二十九日抄送:区移民局、区公共资源交易管理办公室附件:第六章技术要求万州长江三桥主桥荷载试验技术要求一、主桥结构设计1、桥跨布置主桥跨径布置为:(4×57.5+730+4×57.5米),桥梁主线总长约2.12公里。
图1-1万州长江三桥总体布置图2、中跨钢箱梁概述钢梁梁段采用正交异性桥面板流线型扁平钢箱梁结构,桥梁中心线处梁高 3.5m,全宽(包括风嘴)37.2m,桥面宽36.0米,设2%双向排水坡。
图1-2主跨钢箱梁标准梁段横断面图(cm)3、边跨混凝土箱梁概述箱梁标准断面为单箱五室断面,顶面设2%双向横坡;主梁中心梁高度3.50m,顶板宽36.00m,底板宽18.00m,两侧悬臂长3m。
图1-3混凝土箱梁标准梁段横断面图(cm )4、主塔构造主塔采用欧式建筑风格的钻石塔造型,上塔柱上下游锚索区段之间设置有6道连接横梁,下塔墩设置一道横梁。
南北主塔下横梁以上部分保持一致,仅下塔柱构造有所不同。
由于北主塔位于北岸山坡上,南主塔位于深水区,因此两主塔高差比较大,北塔塔高208.2m ,下塔柱高13.7m ;南塔塔高248.12m ,塔墩高53.62m 。
除南主塔下塔柱外,其余塔柱、横梁均采用单箱单室箱型断面;南主塔下塔柱考虑防撞要求,在塔柱内设置一道隔板,形成单箱双室的断面形式。
5、支撑体系及阻尼结构采用9跨连续半漂浮体系,空间密索布置。
主梁在主塔及辅助墩处设竖向支座,在索塔处设横向抗风支座,辅助墩均设置抗震挡块。
塔梁间纵向采用对静荷载不提供刚度只对动荷载产生缓冲和约束作用的阻尼器连接。
塔梁交汇处支承布置断面图主梁支撑体系平面布置图塔梁交汇处支承布置立面图顺桥向图1-4主梁支撑体系布置图二、荷载试验的目的实行桥梁荷载试验 是加强过程安全质量管理,防止重大事故发生的有力手段。
土工数值分析(一)土体稳定的极限平衡和极限分析目录1 前言 (2)2 理论基础-塑性力学的上、下限定理 (4)2.1 一般提法 (4)2.2 塑性力学的上、下限定理 (5)2.3 边坡稳定分析的条分法 (7)3 土体稳定问题的下限解-垂直条分法 (9)3.1 垂直条分法的静力平衡方程及其解 (9)3.2 数值分析方法 (11)3.3 垂直条分法的有关理论问题 (15)3.4 垂直条分法在主动土压力领域中的应用 (19)4 土体稳定分析的上限解-斜条分法 (23)4.1 求解上限解的基本方程式 (23)4.2 上限解和滑移线法的关系 (24)4.3 边坡稳定分析的上限解 (27)4.4 地基承载力的上限解 (27)5 确定临界滑动模式的最优化方法 (30)5.1 确定土体的临界失稳模式的数值分析方法 (30)5.2 确定最小安全系数的最优化方法 (31)6 程序设计和应用 (39)6.1 概述 (39)6.2 计算垂直条分法安全系数的程序S.FOR (39)6.3 计算斜条分法安全系数的程序E.FOR (53)1土工数值分析(一):土体稳定的极限平衡和极限分析法1前言边坡稳定、土压力和地基承载力是土力学的三个经典问题。
很多学者认为这三个领域的分析方法属于同一理论体系,即极限平衡分析和极限分析方法,因此,应该建立一个统一的数值分析方法。
Janbu 曾在1957年提出过土坡通用分析方法。
Sokolovski(1954)应用偏微分方程的滑移线理论提出了地基承载力、土压力和边坡稳定的统一的求解方法。
W. F. Chen (1975) 在其专著中全面阐述了在塑性力学上限和下限定理基础上建立的土体稳定分析一般方法。
但是,上述这些方法只能对少数具有简单几何形状、介质均匀的问题提供解答,故没有在实践中获得广泛的应用。
下面分析这三个领域分析方法的现状以及建立一个统一的体系的可能性。
有关边坡稳定分析的理论的研究工作,从早期的瑞典法,到适用的园弧滑裂面的Bishop简化法,到适用于任意形状、全面满足静力平衡条件的Morgenstern - Price法(1965),其理论体系逐渐趋于严格。
机械工程应用实例知识要点:☑∙箱形结构☑∙移动载荷☑∙模态分析☑∙接触分析☑∙函数边界☑∙过盈装配☑∙路径分析☑∙时程分析☑∙Workbench☑∙应力线性化分析☑∙螺栓连接件的预紧力分析☑∙APDL编程实现节点载荷循环求和☑∙BEAM188、BEAM189、SHELL63、SHELL181单元本章导读:在机械行业分析设计中,越来越多地应用CAD、CAE技术进行辅助设计和辅助分析。
ANSYS软件有效的将有限元数值分析技术和CAD、CAE有机地结合在一起,使用户可以直观地分析结构设计中的问题。
集装箱起重机主要使用在吞吐量大、装卸频繁的集装箱货场、货运站。
本章中的RMG 门架结构为典型的箱形结构,在比较了ANSYS中几种梁壳单元后,最后选用SHELL63来模拟龙门吊中的箱形梁。
回转窑是一种大型回转圆筒设备,是一种对称机构,包含了滚圈和托轮的接触、托轮和轴承的接触问题,含有高度非线性。
其中托轮和轴承还有过盈配合问题。
筒体对滚圈的压力简化为一个在柱坐标下的余弦压力。
ANSYS Workbench提供了一个协同仿真平台,拥有强大的CAD-CAE几何模型数据接口。
法兰接头广泛应用在压力容器和管道的可拆卸连接结构中,本章使用Workbench对法兰结构在螺栓顺序装配时的受力和变形进行有限元分析,其中包括了螺栓连接件的预紧力分析。
锥形夹头是一种机械常用装置,用于夹持机械构件。
接触分析是结构分析中的难点,本章以锥形夹头为例,详细地演示了接触分析的过程。
并且中使用APDL编程的方法演示了复杂的后处理技术。
在化工生产中,压力容器是使用最为广泛的一类设备。
本章以双支座卧式容器为例,采用ANSYS软件进行了有限元应力计算,分析了容器的应力与变形,并对其进行应力评定。
一般情况下,沿穿过壁厚路径的线法强度评定方法是目前最常用的方法。
ANSYS软件提供了应力线性化后处理方式。
6.1 龙门起重机结构有限元分析集装箱起重机主要使用在吞吐量大、装卸频繁的集装箱货场、货运站。