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考虑P-Δ效应的钢-混凝土混合塔筒动力响应分析
2024年
为了提高风电机组钢-混凝土混合塔筒动力响应的分析效率,将风电机组钢-混凝土混合塔筒视为自由端有集中质量的欧拉-伯努利悬臂梁,提出了动力响应的高效分析方法.该方法考虑了重力二阶效应(P-Δ效应)对整体结构的动力响应,以及钢材与混凝土对结构整体阻尼比的影响.通过与基于ABAQUS的有限元模拟结果进行对比,验证了所提出分析方法的有效性,并研究了P-Δ效应对整体动力响应的影响程度.对比结果表明:与忽略P-Δ效应相比,考虑P-Δ效应时理论分析结果更接近于有限元分析结果;理论分析结果与有限元分析结果关于位移、速度和加速度均方根的最大相对误差分别为3.09%、3.81%、4.63%.这表明所建立的风电机组钢-混凝土混合塔筒动力响应分析模型具有与有限元分析相当的计算精度.
李守振周绪红王宇航王宇航朱嵘华
关键词:动力响应重力二阶效应等效阻尼比
考虑冲刷和P-Δ效应的水平受荷柔性桩承载特性研究
桩基础已被广泛应用于桥梁、港口、近海平台等工程。水域环境中的桩基除了要承受上部结构传递的竖向荷载和水流、风力、波浪等引起的水平荷载,还会面临着水流冲刷的威胁。实际工程中桩基础常面临桩侧冲刷和复杂共同作用,桩基受水平荷载作...
常记
关键词:桩基础竖向荷载P-Y曲线
高陡边坡桩柱体系承载P-Δ效应的能量法解析及数值模拟
由于地形因素,位于高陡边坡地段的桥梁桩柱体系通常同时承受水平荷载、竖向荷载和偏心弯矩荷载作用以及来自陡坡土体的下滑力共同作用,较位于平缓地层的桩基础,高陡边坡地段的桥梁桩柱体系受力变形特性要复杂得多,且存在较大的竖向荷载...
李俊儒
关键词:高陡边坡P-Δ效应最小势能原理变分法
P-Δ效应计算方法对比及设计常见问题探讨被引量:1
2022年
刚重比和二阶效应系数均为判定结构是否需要考虑重力P-Δ效应和结构体系是否能够保持整体稳定性的重要指标。规范中考虑重力P-Δ效应的方法有增大系数法和有限元法。结构处于弹性设计阶段时,结构设计软件通常有两种有限元方法来计算重力P-Δ效应对结构的影响,分别为几何非线性分析法和利用几何刚度修正结构刚度矩阵法。几何非线性分析法在概念上非常清晰,计算结果精确;利用几何刚度修正结构刚度矩阵法由于可以与其他工况计算结果进行线性叠加,更便于应用在结构的弹性设计中。对设计过程中出现的常见问题进行探讨并给出建议。利用钢结构和混凝土结构两个算例来比较不同有限元方法的计算精度,通过结果分析说明重力P-Δ效应对不同结构体系的影响,为以后的工程设计提供参考。
梁胜利何立梅王新宁杨扬
关键词:刚重比几何刚度矩阵
考虑荷载P-Δ效应的陡坡段桥梁基桩变形计算
2022年
位于陡坡段的基桩由于有较长的自由段以及临空面土体抗力的缺失,变形具有明显的P-Δ放大效应.引入变分原理,考虑陡坡段基桩承载的复杂性,假定土体位移是沿基桩径向的非线性衰减模式,建立了陡坡段三维基桩-土体系统总能量控制微分方程.在此基础上,结合不同边界条件及桩土位移协调条件,得出了复杂承载情况下陡坡段基桩变形的半解析差分解答,该解答可充分考虑各项荷载作用下的陡坡段基桩变形的P-Δ效应.为验证理论的正确性,开展了陡坡段基桩的轴横荷载下单桩的室内模型加载试验,将理论计算值与实测值进行了对比.结果表明,理论解答与试验测试结果吻合较好.最后,对影响陡坡段基桩P-Δ放大效应的各影响因素进行了定量分析.分析表明,陡坡段桥梁基桩的P-Δ放大效应随轴横向荷载比与桩顶自由长度增大而显著增大,随着土体刚度的增强而有所减小,同时陡坡坡度角增大对P-Δ效应有明显的提升作用.
杨明辉李俊儒付大喜
关键词:陡坡桥梁基桩P-Δ效应最小势能原理模型试验
基于流固耦合理论的独立避雷针P-Δ效应分析被引量:2
2021年
为了探究强风荷载作用下独立避雷针结构风致振动效应,采用2种分析方法,分别以风速和结构刚重比2个变量对独立避雷针结构位移进行参数化数值模拟。分析结果表明:在避雷针结构刚重比(风速)一定的前提下,2种分析方法所得结构顶点位移和P-Δ效应均与结构刚重比(风速)成正比;当结构刚重比大于30%或风速大于30 m/s时,结构P-Δ效应增大因子为1.04~1.40,并提出了类似独立避雷针高柔结构考虑P-Δ效应的适用前提和建议分析方法。
焦晋峰胡帅刘勇刘丹李天娥
关键词:流固耦合独立避雷针数值模拟风荷载P-Δ效应
高层钢框架结构考虑P-Δ效应的弹性层间有害位移的简化计算被引量:3
2021年
高层钢框架结构在水平荷载作用下,层间位移包含有害位移和无害位移两部分。在结构侧移的传统计算中,通常忽略P-Δ效应的影响;在二阶侧移计算中,也未从有害位移的角度进一步分析,这对较柔的高层钢框架结构来说会造成较大的误差。因此,针对这一问题,提出了高层钢框架结构考虑P-Δ效应影响的弹性层间有害位移的简化计算方法。通过采用简化方法和对角撑法对一个承受水平均布荷载的15层纯钢框架结构进行模拟计算对比,并讨论了P-Δ效应对层间有害位移的影响。结果表明提出的简化方法实用可行,能够很好地满足工程的实际需求。
皮凤梅皮凤梅陈博文赵越
关键词:高层钢框架结构P-Δ效应
P-Δ效应对空腹式巨型框架结构弹塑性响应分析
2021年
以钢筋混凝土空腹式巨型框架为例,通过Pushover分析研究P-Δ效应对结构性能点、塑性铰分布、最大楼层位移、层间位移角的影响。结果表明:考虑P-Δ效应后,倒三角分布加载时Sa、Sd、D、V、最大楼层位移、层间位移角的最大增幅分别为1.39%、2.05%、0.68%、1.31%、71.48%、136.91%;均匀分布加载下Sa、D、V、最大楼层位移、层间位移角的最大增幅分别为2.53%、0.2%、1.17%、28.88%、44.92%;考虑P-Δ效应后,结构的塑性铰分布数量反而下降,结构的抗侧移刚度也下降。
胡光林
关键词:PUSHOVER分析层间位移角塑性铰
基于能量法的基桩变形P-Δ效应模拟分析被引量:5
2020年
复杂荷载下基桩受力分析是桩基设计计算重要内容之一.引入能量原理,针对基桩荷载倾斜与偏心的特殊情况,并考虑土体的成层特性,建立了三维基桩-土体系统能量控制微分方程.在此基础上,结合不同边界条件及桩土位移条件,基于有限差分方式得出了倾斜偏心荷载下基桩位移的半解析解答,该解答可充分考虑轴向与横向荷载共同作用对基桩变形的P-Δ放大效应.而后,开展了倾斜偏心荷载下单桩的室内模型加载验证试验.对比结果表明,本文理论解答与试验测试结果吻合较好,较好地模拟了组合荷载下基桩变形P-Δ放大效应.最后,对影响基桩P-Δ放大效应的主要因素进行了分析,结果表明,轴、横向荷载相对大小、桩顶自由段长度、桩身刚度及浅层地基土刚度等都对P-Δ放大效应有较大影响.
杨明辉李勇智罗宏
关键词:单桩最小势能原理变分原理P-Δ效应
时变轴力下结构P-Δ效应高精度分析方法
2020年
传统的P-Δ效应分析方法多为基于离散结构模型的方法,对于时变轴力情形,通常难以保证计算精度或计算效率方面的需求。为更精确地反映P-Δ效应对结构动态响应的影响,本文应用微分求积(differential quadrature,DQ)原理,提出一种高精度、无需迭代计算的结构动力P-Δ效应分析方法。以质量和刚度物理特性连续分布的大高宽比结构体系为研究背景,建立横向和轴向均任意分布的动态荷载共同作用下的结构运动偏微分方程。利用DQ原理,基于控制微分方程的强形式进行空间离散,并利用DQ权系数矩阵修正法处理边界条件。结合无条件稳定的Newmark常平均加速度法,建立包含P-Δ效应影响的结构动态响应稳定分析方法。将本文方法计算得到的动力响应与通用有限元软件的分析结果进行对比,表明在计算连续体结构P-Δ效应时,本文方法具有很高的计算精度,无需划分单元,只需使用9~10个Chebyshev-Gauss-Lobatto节点(CGL节点)即可得到非常精确的动态响应分析结果,而传统P-Δ效应分析方法需要划分近100个有限单元才能达到同样的精度。本文方法还能清晰地揭示时不变轴力和时变轴力改变结构横向振动特性的本质,既可获得重力二阶效应对结构动态响应影响的规律,亦可方便地开展时变轴力下动力P-Δ效应及其动态响应的分析,而不会增加额外的计算工作量。
李鸿晶杨筱朋伍小平
关键词:P-Δ效应微分求积