第一篇：橋墩屈曲及應(yīng)力分析報(bào)告

兩跨鋼桁梁橋墩屈曲及應(yīng)力分析計(jì)算書

計(jì)算:

審核:

2017年11月

目錄 工程概況............................................................................................................1 2 荷載與工況........................................................................................................1 2.1 計(jì)算荷載.................................................................................................1 2.2 荷載組合.................................................................................................3 3 計(jì)算模型............................................................................................................3 4 結(jié)果分析............................................................................................................3 4.1 工況一.....................................................................................................3 4.1.1 鋼桁梁支反力..............................................................................3 4.1.2 橋墩屈曲分析..............................................................................4 4.1.3 橋墩應(yīng)力分析..............................................................................5 4.2 工況二.....................................................................................................5 4.2.1 鋼桁梁支反力..............................................................................5 4.2.2 橋墩屈曲分析..............................................................................6 4.2.3 橋墩應(yīng)力分析..............................................................................7 4.3 工況三.....................................................................................................7 4.3.1 鋼桁梁支反力..............................................................................7 4.3.2 橋墩屈曲分析..............................................................................8 4.3.3 橋墩應(yīng)力分析..............................................................................9 4.4 工況四.....................................................................................................9 4.4.1 鋼桁梁支反力..............................................................................9 4.4.2 橋墩屈曲分析............................................................................10 4.4.3 橋墩應(yīng)力分析............................................................................11 4.5 工況五...................................................................................................11 4.5.1 鋼桁梁支反力............................................................................11 4.5.2 橋墩屈曲分析............................................................................12 4.5.3 橋墩應(yīng)力分析............................................................................13

4.6 工況六...................................................................................................13 4.6.1 鋼桁梁支反力............................................................................13 4.6.2 橋墩屈曲分析............................................................................14 4.6.3 橋墩應(yīng)力分析............................................................................15 4.7 工況七...................................................................................................16 4.7.1 橋墩屈曲分析............................................................................16 4.7.3 橋墩應(yīng)力分析............................................................................17 5 結(jié)論和說明......................................................................................................18

兩跨鋼桁梁橋墩屈曲及應(yīng)力分析計(jì)算書 工程概況

該工程為兩跨簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)，墩高95.3 m，鋼桁梁跨度98.84 m，為雙向二車道，公路等級(jí)為一級(jí)。橋墩截面如圖1所示。

圖1 橋墩截面圖（單位：cm）荷載與工況 2.1 計(jì)算荷載

依據(jù)規(guī)范計(jì)算荷載包括：自重、二期恒載、車道荷載、制動(dòng)力以及風(fēng)荷載等荷載。分別計(jì)算上述荷載。

（1）自重可通過有限元軟件進(jìn)行定義。（2）二期恒載大小為12.3kN/m。

（3）車道荷載通過邁達(dá)斯分析軟件進(jìn)行定義，其中汽車沖擊力需要通過在

移動(dòng)荷載分析控制數(shù)據(jù)對(duì)話框里手動(dòng)輸入結(jié)構(gòu)基頻。結(jié)構(gòu)基頻計(jì)算結(jié)果如圖2所示，基頻為1.37 Hz。

圖2 整體結(jié)構(gòu)基頻

（4）制動(dòng)力。根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》，一個(gè)設(shè)計(jì)車道上由汽車荷載產(chǎn)生的制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值按照車道荷載標(biāo)準(zhǔn)值在加載長(zhǎng)度上計(jì)算的總重力的10%計(jì)算，其中公路-I級(jí)汽車荷載的制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值不得小于165kN。計(jì)算制動(dòng)力如下：

T?10%（pk?qk·L)?0.1?（360?10.5?98.84）?140kN

取制動(dòng)力T?165kN。

（5）風(fēng)荷載。根據(jù)《橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，橋墩橋塔等按下式進(jìn)行計(jì)算：

FH?1?VgCHAn； 2Vg?GvVc；

VZ2?(Z2a)Vz1； Z1作用于橋墩或橋塔上的風(fēng)荷載可按地面或水面以上0.65倍墩高或塔高處的風(fēng)速值確定。相關(guān)參數(shù)可通過查閱規(guī)范得到，計(jì)算風(fēng)荷載：

FH?12?1.25??1.56?43.5??1.2?433?1502.4kN 2轉(zhuǎn)化為沿高度方向的線荷載：

q?FH1502.4??15.8kN/m。h95.32

2.2 荷載組合

考慮運(yùn)營(yíng)期六種工況以及施工期一種工況進(jìn)行屈曲分析，七種工況分別為： 工況一：自重+二期恒載+雙幅一跨車道荷載+風(fēng)荷載； 工況二：自重+二期恒載+雙幅兩跨車道荷載+風(fēng)荷載； 工況三：自重+二期恒載+單幅一跨車道荷載+制動(dòng)力+風(fēng)荷載； 工況四：自重+二期恒載+單幅兩跨車道荷載+制動(dòng)力+風(fēng)荷載； 工況五：自重+二期恒載+雙幅一跨車道荷載+制動(dòng)力+風(fēng)荷載； 工況六：自重+二期恒載+雙幅兩跨車道荷載+制動(dòng)力+風(fēng)荷載； 工況七：自重+風(fēng)荷載； 3 計(jì)算模型

鋼桁梁的計(jì)算模型如圖3所示，橋墩計(jì)算模型如圖4所示。

圖3 鋼桁梁模型

圖4 橋墩模型 結(jié)果分析 4.1 工況一 4.1.1 鋼桁梁支反力

在工況一荷載組合作用下，支座反力如圖5所示。

圖5 工況一作用下支座反力圖（單位：kN）

4.1.2 橋墩屈曲分析

在工況一荷載組合作用下，進(jìn)行橋墩的屈曲分析，橋墩的前四階屈曲模態(tài)如下圖6所示。

（a）第一階屈曲模態(tài)

（b）第二階屈曲模態(tài)

（c）第三階屈曲模態(tài) 圖6 工況一作用下前三階屈曲模態(tài)

第一階屈曲模態(tài)特征值系數(shù)為29.49，屈曲形式為縱向彎曲；第二階屈曲模態(tài)特征值系數(shù)為107.3，屈曲形式為縱向彎曲；第三階屈曲模態(tài)特征值系數(shù)為204.6，屈曲形式為S形彎曲。4.1.3 橋墩應(yīng)力分析

在工況一作用下，橋墩最大應(yīng)力出現(xiàn)在墩底，大小為5.49MPa

圖7 工況一作用下橋墩應(yīng)力圖

4.2 工況二 4.2.1 鋼桁梁支反力

在工況二荷載組合作用下，支座反力如圖8所示。

圖8 工況二作用下支座反力圖（單位：kN）

4.2.2 橋墩屈曲分析

在工況二荷載組合作用下，進(jìn)行橋墩的屈曲分析，橋墩的前三階模態(tài)變形如下圖9所示。

（a）第一階屈曲模態(tài)

（b）第二階屈曲模態(tài)

（c）第三階屈曲模態(tài)

圖9 工況二作用下第一屈曲模態(tài)

第一屈曲模態(tài)特征值系數(shù)為24.92，屈曲形式為縱向彎曲；第二屈曲模態(tài)特征值系數(shù)為90.6，屈曲形式為縱向彎曲；第三屈曲模態(tài)特征值系數(shù)為172.9，屈曲形式為S形彎曲。4.2.3 橋墩應(yīng)力分析

在工況二作用下，橋墩最大應(yīng)力出現(xiàn)在墩底，大小為6.59MPa，應(yīng)力圖如圖10所示。

圖10 工況二作用下橋墩應(yīng)力圖

4.3 工況三 4.3.1 鋼桁梁支反力

在工況三荷載組合作用下，支座反力如圖11所示。

圖11 工況三作用下支座反力圖（單位：kN）

4.3.2 橋墩屈曲分析

在工況三荷載組合作用下，進(jìn)行橋墩的屈曲分析，橋墩的前三階模態(tài)變形如下圖12所示。

（a）第一階屈曲模態(tài)

（b）第二階屈曲模態(tài)

（c）第三階屈曲模態(tài)

圖12 工況三作用下第一屈曲模態(tài)

第一屈曲模態(tài)特征值系數(shù)為53.6，屈曲形式為縱向彎曲；第二屈曲模態(tài)特征值系數(shù)為194.7，屈曲形式為縱向彎曲；第三屈曲模態(tài)特征值系數(shù)為372，屈曲形式為S形彎曲。4.3.3 橋墩應(yīng)力分析

在工況三作用下，橋墩最大應(yīng)力出現(xiàn)在墩底，大小為5.84MPa，應(yīng)力圖如圖13所示。

圖13 工況三作用下橋墩應(yīng)力圖

4.4 工況四 4.4.1 鋼桁梁支反力

在工況四荷載組合作用下，支座反力如圖14所示。

圖14 工況四作用下支座反力圖（單位：kN）

4.4.2 橋墩屈曲分析

在工況四荷載組合作用下，進(jìn)行橋墩的屈曲分析，橋墩的前三階模態(tài)變形如下圖15所示。

（a）第一階屈曲模態(tài)

（b）第二階屈曲模態(tài)

（c）第三階屈曲模態(tài) 圖15 工況四作用下第一屈曲模態(tài)

第一屈曲模態(tài)特征值系數(shù)為44.7，屈曲形式為縱向彎曲；第二屈曲模態(tài)特征值系數(shù)為162.3，屈曲形式為縱向彎曲；第三屈曲模態(tài)特征值系數(shù)為310，屈曲形式為S形彎曲。4.4.3 橋墩應(yīng)力分析

在工況四作用下，橋墩最大應(yīng)力出現(xiàn)在墩底，大小為6.09MPa，應(yīng)力圖如圖16所示。

圖16 工況四作用下橋墩應(yīng)力圖

4.5 工況五 4.5.1 鋼桁梁支反力

在工況五荷載組合作用下，支座反力如圖17所示。

圖17 工況五作用下支座反力圖（單位：kN）

4.5.2 橋墩屈曲分析

在工況五荷載組合作用下，進(jìn)行橋墩的屈曲分析，橋墩的前三階模態(tài)變形如下圖18所示。

（a）第一階屈曲模態(tài)

（b）第二階屈曲模態(tài)

（c）第三階屈曲模態(tài) 圖18 工況五作用下第一屈曲模態(tài)

第一屈曲模態(tài)特征值系數(shù)為61.8，屈曲形式為縱向彎曲；第一屈曲模態(tài)特征值系數(shù)為224，屈曲形式為縱向彎曲；第三屈曲模態(tài)特征值系數(shù)為429，屈曲形式為S形彎曲。4.5.3 橋墩應(yīng)力分析

在工況五作用下，橋墩最大應(yīng)力出現(xiàn)在墩底，大小為5.75MPa，應(yīng)力圖如圖19所示。

圖19 工況五作用下橋墩應(yīng)力圖

4.6 工況六 4.6.1 鋼桁梁支反力

在工況六荷載組合作用下，支座反力如圖20所示。

圖20 工況六作用下支座反力圖（單位：kN）

4.6.2 橋墩屈曲分析

在工況六荷載組合作用下，進(jìn)行橋墩的屈曲分析，橋墩的前三階模態(tài)變形如下圖21所示。

（a）第一階屈曲模態(tài)

（b）第二階屈曲模態(tài)

（c）第三階屈曲模態(tài) 圖21 工況六作用下第一屈曲模態(tài)

第一屈曲模態(tài)特征值系數(shù)為44.7，屈曲形式為縱向彎曲；第二屈曲模態(tài)特征值系數(shù)為162.2，屈曲形式為縱向彎曲；第三屈曲模態(tài)特征值系數(shù)為310，屈曲形式為S形彎曲。4.6.3 橋墩應(yīng)力分析

在工況六作用下，橋墩最大應(yīng)力出現(xiàn)在墩底，大小為6.47MPa，應(yīng)力圖如圖22所示。

圖22 工況六作用下橋墩應(yīng)力圖

4.7 工況七 4.7.1 橋墩屈曲分析

工況七為墩身自重與風(fēng)荷載進(jìn)行組合。在組合荷載作用下，進(jìn)行橋墩的屈曲分析，橋墩的前三階模態(tài)變形如下圖23所示。

（a）第一階屈曲模態(tài)

（b）第一階屈曲模態(tài)

（c）第一階屈曲模態(tài) 圖24 工況七作用下第一屈曲模態(tài)

第一屈曲模態(tài)特征值系數(shù)為3067，屈曲形式為縱向彎曲；第二屈曲模態(tài)特征值系數(shù)為3067，屈曲形式為縱向彎曲；第三屈曲模態(tài)特征值系數(shù)為6269，屈曲形式為S形彎曲。4.7.3 橋墩應(yīng)力分析

在工況七作用下，橋墩最大應(yīng)力出現(xiàn)在墩底，大小為5.39MPa，應(yīng)力圖如圖25所示。

圖25 工況七作用下橋墩應(yīng)力圖 結(jié)論和說明

根據(jù)上述計(jì)算，結(jié)論和說明如下：

（1）工況二：自重+二期恒載+雙幅兩跨車道荷載+風(fēng)荷載的情況下屈曲特征值為24.92，為最不利的工作狀態(tài)；

（2）上述是七種工況下兩跨鋼桁梁的三個(gè)橋墩中中間橋墩的屈曲分析的結(jié)果，兩邊的橋墩由于上部結(jié)構(gòu)和荷載的不確定沒有進(jìn)行分析。

（3）上述七種工況作用下墩身應(yīng)力均滿足受力要求。

第二篇：Workbench屈曲分析總結(jié)

Workbench屈曲分析

1、基礎(chǔ)概念

結(jié)構(gòu)在載荷作用下由于材料彈性性能發(fā)生變形，若變形后結(jié)構(gòu)上的載荷保持平衡，這種狀態(tài)稱為彈性平衡。如果結(jié)構(gòu)在平衡狀態(tài)時(shí)，受到擾動(dòng)而偏離平衡位置，當(dāng)擾動(dòng)消除后仍能恢復(fù)原來平衡狀態(tài)，這種平衡狀態(tài)稱為穩(wěn)定平衡狀態(tài)，反之，如果受到擾動(dòng)而偏離平衡位置，即使擾動(dòng)消除，結(jié)構(gòu)仍不能恢復(fù)原來的平衡狀態(tài)，而結(jié)構(gòu)在新的狀態(tài)下平衡，則原來的平衡狀態(tài)就成為不穩(wěn)定平衡狀態(tài)。

當(dāng)結(jié)構(gòu)所受載荷達(dá)到某一值時(shí)，若增加一微小的增量，則結(jié)構(gòu)平衡狀態(tài)將發(fā)生很大的改變，這種現(xiàn)象叫做結(jié)構(gòu)失穩(wěn)或結(jié)構(gòu)屈曲。

根據(jù)失穩(wěn)的性質(zhì)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問題可分為以下三類：

第一類失穩(wěn)是理想化情況，即達(dá)到某個(gè)載荷時(shí)，除結(jié)構(gòu)原來的平衡狀態(tài)存在外，出現(xiàn)第二個(gè)平衡狀態(tài)，故又叫做平衡分叉失穩(wěn)，數(shù)學(xué)上就是求解特征值問題，又叫做特征值屈曲分析。

第二類失穩(wěn)是結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，變形將大大發(fā)展，而不會(huì)出現(xiàn)新的變形形式，即平衡狀態(tài)不發(fā)生質(zhì)變，也叫極頂失穩(wěn)，結(jié)構(gòu)失穩(wěn)時(shí)，相應(yīng)載荷叫做極限載荷，理想結(jié)構(gòu)或完善結(jié)構(gòu)不存在，總是存在這樣那樣的缺陷，大多數(shù)問題屬于第二類失穩(wěn)問題。

第三類失穩(wěn)是當(dāng)在和達(dá)到某值時(shí)，結(jié)構(gòu)平衡狀態(tài)發(fā)生一明顯跳躍，突然過渡到非臨近的另一具有較大位移的平衡狀態(tài)，稱為跳躍失穩(wěn)，跳躍失穩(wěn)沒有平衡分叉點(diǎn)，也沒有極值點(diǎn)，如坦拱、扁殼、二力桿的失穩(wěn)都屬于此類。

結(jié)構(gòu)彈性穩(wěn)定分析屬于第一類失穩(wěn)對(duì)應(yīng)workbench的線性特征值分析（Eigenvalue Buckling），考慮缺陷，非線性影響的第二類結(jié)構(gòu)屬于workbench的非線性特征值分析（Eigenvalue Buckling），第三類的失穩(wěn)對(duì)應(yīng)workbench的Static Structural，無論前屈曲平衡狀態(tài)或后屈曲平衡狀態(tài)均可一次計(jì)算求出，即全過程分析。

1.1屈曲分析基礎(chǔ)理論

在平衡狀態(tài)，考慮到軸向力或中面內(nèi)力對(duì)彎曲變形的影響，根據(jù)勢(shì)能駐值原理得到結(jié)構(gòu)平衡方程為

??KE???KG???U???P?

式中?KE?為結(jié)構(gòu)彈性剛度矩陣，?KG?為結(jié)構(gòu)幾何剛度矩陣，也稱為初應(yīng)力剛度矩陣，?U?為節(jié)點(diǎn)位移向量；?P?為節(jié)點(diǎn)載荷向量，上式也為幾何非線性分析平衡方程。為得到隨遇平衡狀態(tài)，應(yīng)是系統(tǒng)勢(shì)能的二階變分為零。即：

??KE???KG????U??0

因此必有：

??KE???KG???0

式中結(jié)構(gòu)彈性剛度矩陣已知，結(jié)構(gòu)外載荷也就是要求得屈曲載荷未知，結(jié)構(gòu)幾何剛度矩陣未知，為了求得該屈曲載荷，假設(shè)有一組載荷P0,對(duì)應(yīng)的幾何剛度矩陣為KG,并假定屈曲時(shí)的載荷是P0的?倍，固有?KG=?KG?,上式可變?yōu)?/p>

0????0??????K????K???0

E0G寫成特征值的方式為

??KE?????KG???????0

式中??為第?階的特征值，????為??對(duì)應(yīng)的特征向量，是該階載荷下結(jié)構(gòu)的變形形狀，即屈曲模態(tài)或失穩(wěn)模態(tài)。

在workbench中計(jì)算出的是??和????，即屈曲載荷系數(shù)和模態(tài)，而屈曲載荷為?P0.??

2.1、Linear-based Eigenvalue Buckling Analysis 線性屈曲分析應(yīng)注意以下幾點(diǎn)

? 線性屈曲分析只能在靜力分析模塊中定義邊界

? 通過特征值屈曲分析計(jì)算的結(jié)果是在靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析中應(yīng)用所有載荷的屈曲載荷因子。例如，如果在靜態(tài)分析中對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)用10 N壓縮負(fù)載，如果特征值屈曲分析計(jì)算負(fù)載系數(shù)為1500，則預(yù)測(cè)的屈曲載荷為1500×10 = 15000N。因此，在屈曲分析之前的靜態(tài)分析中應(yīng)用單位載荷是一種典型的方法。? 在靜態(tài)分析中所使用的所有載荷都適用于屈曲負(fù)載系數(shù)

? 請(qǐng)注意，負(fù)載系數(shù)表示所有負(fù)載的比例因子。如果某些負(fù)載是恒定的（例如，自重重力負(fù)載），而其他負(fù)載是可變的（例如，外部施加的負(fù)載），則需要采取特殊步驟確保準(zhǔn)確的結(jié)果。

為了實(shí)現(xiàn)這一目，可以使用一個(gè)策略，就是是迭代特征值，調(diào)整可變載荷，直到屈曲因子變?yōu)?.0（或接近1.0，在一些收斂公差內(nèi)）

特征值屈曲分析案例

材料：結(jié)構(gòu)鋼

模型：r=1mm L=50mm的圓柱

邊界：一端固定，一端施加10N集中力。

1.創(chuàng)建分析系統(tǒng)

首先創(chuàng)建一個(gè)結(jié)構(gòu)靜力分析分析系統(tǒng)，再創(chuàng)建特征值分析系統(tǒng)將他們數(shù)據(jù)共享。

2、靜力分析邊界

3.求解靜力分析

3.求解特征值

在總變形中可以查看1階變形模態(tài)和1階特征值，可以看出一階特征值為15.534，則屈曲載荷為10*15.534=155.34N，如果將靜力分析中集中力改為155.34，計(jì)算出特征值為0.9997，約等于1，集中力155.34就是此結(jié)構(gòu)的屈曲載荷。

2.2、Nonlinear-based Eigenvalue Buckling Analysis

非線性屈曲分析要點(diǎn)

? 至少有一個(gè)非線性屬性在靜力分析中被定義。

? 除了在靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析中定義的荷載之外，還必須在屈曲分析中至少定義一個(gè)載荷來進(jìn)行求解。要啟用此功能，將“保持預(yù)應(yīng)力加載模式”屬性設(shè)置為“是”（默認(rèn)設(shè)置）將在“特征值屈曲”分析中保留靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析中的加載模式。將屬性設(shè)置為否需要您定義特征值屈曲分析的新加載模式。這種新的加載模式可以與預(yù)應(yīng)力分析完全不同 ? 在基于非線性的特征值屈曲分析中，負(fù)載乘數(shù)僅對(duì)屈曲分析中的負(fù)載進(jìn)行了縮放。在估計(jì)結(jié)構(gòu)的極限屈曲載荷時(shí)，必須考慮靜態(tài)結(jié)構(gòu)中的載荷和特征值分析。用于計(jì)算非線性特征值屈曲的極限屈曲載荷的方程是

FBUCKLING = FRESTART + λi · FPERTRUB where: FBUCKLING = The ultimate buckling load for the structure.FRESTART = Total loads in Static Structural analysis at the specified restart load step.λi = Buckling load factor for the “i'th” mode.FPERTRUB = Perturbation loads applied in buckling analysis ? 例如：如果在靜力分析中施加100N集中力，在屈曲分析中加10N力，你得到載荷因子位15，則結(jié)構(gòu)的極限屈曲力位100+（15*10）=250 ? 注意：可以使用一維柱的屈曲來驗(yàn)證上述方程的極限屈曲載荷。然而，對(duì)于在靜態(tài)結(jié)構(gòu)和特征值屈曲分析中應(yīng)用的不同負(fù)載組合，計(jì)算2D和3D問題的極限屈曲載荷可能不如1D列示例那么直接，這是因?yàn)镕RESTART和FPERTRUB的值基本上是分別在靜態(tài)和屈曲分析中的有效載荷值。

? 舉個(gè)例子，一個(gè)懸臂梁的理論極限彎曲強(qiáng)度為1000N，它受到了影響 對(duì)250 n的壓縮力(a)。根據(jù)負(fù)載因素計(jì)算極限屈曲載荷(F)的過程 用力學(xué)方法對(duì)線性和非線性特征值屈曲分析進(jìn)行了計(jì)算，如下圖所示 示意圖

非線性屈曲分析案例

分析模型與前文特征值分析一樣，只是在求解設(shè)置中打開大變形開關(guān)。

1.靜力分析結(jié)果

2.屈曲分析設(shè)置

設(shè)置中Keep Pre-Stress Load-Pattern為YES,這時(shí)只能在靜力分析中施加載荷，不允許在屈曲分析中施加載荷。

3.屈曲分析結(jié)果

在總變形中可以查看1階變形模態(tài)和1階特征值，可以看出一階特征值為14.535，則屈曲載荷為10+10*14.534=155.34N，如果將靜力分析中集中力改為155.34，計(jì)算出特征值為7.877e-4 155.34+155.34*7.877e-4?155.34，集中力155.34就是此結(jié)構(gòu)的屈曲載荷。

若屈曲分析設(shè)置中Keep Pre-Stress Load-Pattern為NO,此時(shí)在靜力分析中可以施加載荷，允屈曲分析中也可以施加載荷。屈曲分析中的載荷只能施加節(jié)點(diǎn)力。

首先在施加集中力的端面創(chuàng)建一個(gè)節(jié)點(diǎn)集合

在屈曲分析中設(shè)置集中力

屈曲分析結(jié)果

在總變形中可以查看1階變形模態(tài)和1階特征值，可以看出一階特征值為7.2672，則屈曲載荷為10+20*7.2672=155.34N。

第三篇：橋墩、臺(tái)開工報(bào)告

混凝土拱橋臺(tái)、墩身施工技術(shù)方案

一、編制依據(jù)

1.鶴壁市鶴山區(qū)YO15沙五線西小莊橋新建工程招標(biāo)文件； 2.公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范及相關(guān)要求； 3.公路工程質(zhì)量檢測(cè)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)JTGF80/1-2004。

4.鶴壁市鶴山區(qū)YO15沙五線西小莊橋新建工程設(shè)計(jì)說明書； 5.鶴壁市鶴山區(qū)YO15沙五線西小莊橋新建工程施工設(shè)計(jì)圖； 6.鶴壁市鶴山區(qū)YO15沙五線西小莊橋新建工程地質(zhì)勘測(cè)報(bào)告； 7.行業(yè)內(nèi)相關(guān)成熟經(jīng)驗(yàn)及做法。

二、工程概括 工程簡(jiǎn)介

鶴壁市鶴山區(qū)YO15沙五線西小莊橋新建工程，是姬家山產(chǎn)業(yè)園區(qū)的一條重要橋梁。該橋位于YO15沙五線段工程處，起點(diǎn)樁號(hào)K2+694.50,終點(diǎn)樁號(hào)K2+779.50,為新建工程。全橋長(zhǎng)85.00米，寬10米，布設(shè)為8m +14m+21m+14m+8m上承空腹式鋼筋混凝土板拱橋，橫跨姬家山山谷。拱橋設(shè)計(jì)荷載等級(jí)為公路—I級(jí)，地震設(shè)防烈度VIII度。

三、施工部署

1、施工組織機(jī)構(gòu)

根據(jù)拱橋臺(tái)、墩身的工程特點(diǎn)，由項(xiàng)目經(jīng)理部統(tǒng)一組織、管理拱橋的橋臺(tái)、墩身施工、進(jìn)度、質(zhì)量及安全等工作。項(xiàng)目部下設(shè)總工辦、綜合辦公室、財(cái)務(wù)材料科、工程技術(shù)科、質(zhì)檢科、中心實(shí)驗(yàn)室和安全科等各個(gè)科室及拱橋施工作業(yè)隊(duì)，保證按照業(yè)主、監(jiān)理的指示和要求完成本拱橋臺(tái)、墩身的施工。

項(xiàng)目經(jīng)理部各部門積極配合拱橋臺(tái)、墩身的施工，做好每天的工作安排，要作到事必躬親，對(duì)所做的工作全權(quán)負(fù)責(zé)，并將每天的工作情況向上級(jí)匯報(bào)。在工作中要善于運(yùn)用新方法，新技術(shù)進(jìn)行工作改革，為項(xiàng)目經(jīng)理部及公司創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

項(xiàng)目部根據(jù)拱橋臺(tái)、墩身的工程數(shù)量配備相應(yīng)的施工機(jī)械設(shè)備及測(cè)量施工人員。為保證施工質(zhì)量，施工隊(duì)在項(xiàng)目經(jīng)理部的統(tǒng)一指揮下，做到合理安排，周密布置、密切配合、相互協(xié)調(diào)、完成規(guī)定的工作任務(wù)。

2、施工工期安排（詳見后附施工完工進(jìn)度計(jì)劃表）開工時(shí)間：2010年6月6日 完工時(shí)間：2010年7月8日 3、施工前準(zhǔn)備

（1）.現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙資料，會(huì)同監(jiān)理工程師一起，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)對(duì)其平面位置、方向角度、寬度、長(zhǎng)度、高程等進(jìn)行核對(duì)。

（2）.現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量

擴(kuò)大基礎(chǔ)經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收合格后；根據(jù)設(shè)計(jì)資料和施工詳圖，用經(jīng)緯儀準(zhǔn)確地測(cè)出拱橋臺(tái)、墩身的中心樁及縱橫軸線，實(shí)測(cè)擴(kuò)大基礎(chǔ)頂面高程，放出拱橋的橋臺(tái)、墩身邊線，然后報(bào)請(qǐng)監(jiān)理工程師進(jìn)行測(cè)量復(fù)核，施工時(shí)注意墩身底與墩身圓弧非同心圓，以確保施工放樣的準(zhǔn)確性。

（3）.設(shè)備、人員(詳見后附表格)a、目前K2+694.50—K2+779.50拱橋的橋臺(tái)、墩身所需的設(shè)備、人員已全部進(jìn)場(chǎng)到位。在做好設(shè)備、人員進(jìn)場(chǎng)工作的同時(shí)，還需重視以下開工前準(zhǔn)備工作； ① 測(cè)量放線；

② 做好已經(jīng)到工地的材質(zhì)試驗(yàn)；

③ 與監(jiān)理工程師確定材料和工程試驗(yàn)方案； ④ 建設(shè)臨時(shí)設(shè)施，做好“四通一平”的工作；（4）.原材料的采用及控制

在施工前對(duì)原材料進(jìn)行檢驗(yàn)，不合格材料不得進(jìn)場(chǎng)，作好混凝土施工配合比的配制，所有原材料及配合比試驗(yàn)結(jié)果及時(shí)上報(bào)監(jiān)理部試驗(yàn)室，并得到監(jiān)理工程師認(rèn)可后方能使用。a、混凝土

拱橋的橋臺(tái)、墩身采用C25片石混凝土。b、水泥

施工采用同力水泥廠PC32.5水泥，不同批好的水泥進(jìn)場(chǎng)后立即對(duì)該水泥進(jìn)行自檢，并報(bào)送監(jiān)理工程師對(duì)其進(jìn)行抽檢，檢驗(yàn)合格，經(jīng)監(jiān)理工程師認(rèn)可后方能使用。c、砂、碎石

橋臺(tái)、墩身工程所用碎石是經(jīng)調(diào)查并初檢合格的潭峪碎石廠的二次破碎大型破碎機(jī)生產(chǎn)的碎石，中砂采用初檢合格的邢臺(tái)河砂廠生產(chǎn)的中砂。砂、石材料進(jìn)場(chǎng)后由工地試驗(yàn)室對(duì)砂、碎石進(jìn)行篩分級(jí)配試驗(yàn)、含泥量等相關(guān)試驗(yàn)，并報(bào)送監(jiān)理工程師對(duì)其進(jìn)行抽檢，合格后方可使用。

四、主要施工方法、施工工藝及施工順序（1）施工放樣

擴(kuò)大基礎(chǔ)經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后，立即放樣在驗(yàn)收合格的基礎(chǔ)上準(zhǔn)確放出橋臺(tái)、墩身縱橫軸線及邊線，用墨線彈出墻身位置。（2）模板

a.U型橋臺(tái)、橋墩模板采用組合定型鋼模板。

b.模板應(yīng)始終保持其表面平整、光滑，不變形，不漏漿，有足夠的強(qiáng)度、剛度等。

c.澆筑混凝土之前，模板應(yīng)涂刷脫模劑，外露面混凝土模板的脫模劑應(yīng)采用同一品種，不得使用易粘在混凝土上或使用混凝土變色的油料。

d.安裝側(cè)模板時(shí)，下部用木楔頂牢，上部設(shè)拉桿固定。e.模板安裝完畢后，應(yīng)保持位置正確，澆筑時(shí)，發(fā)現(xiàn)模板有超過允許偏差變形值的可能時(shí)，應(yīng)及時(shí)糾正。

f.模板安裝完畢后，應(yīng)會(huì)同監(jiān)理進(jìn)行檢查，合格后方能澆筑混凝土。

（3）.混凝土拌制

①、拌制混凝土采用四料斗電子級(jí)配500L強(qiáng)制式攪拌機(jī)。②、混凝土原材料的定量均按重量計(jì)，稱量的允許偏差不應(yīng)超過下列限值：水泥為±１％，粗細(xì)骨料為±２％，水為±１％。

③、配制混凝土必須準(zhǔn)確控制用水量，砂石中的含水量應(yīng)仔細(xì)測(cè)定后從用水量中扣除。除事先規(guī)定的部分用水可留在現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)加外，嚴(yán)禁在拌料出機(jī)后外加水份。

④、混凝土拌合物應(yīng)拌合均勻，顏色一致，不得有離析和泌水現(xiàn)象。

（4）混凝土運(yùn)輸與澆筑

①、混凝土拌料采用接縫嚴(yán)密、不漏漿的機(jī)動(dòng)翻斗車運(yùn)輸。

②、混凝土拌料運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)后，傾倒在上料斗中，由塔吊起上料半至鋼模上方傾倒至模內(nèi)，為防止混凝土離析，從高處直接傾卸時(shí)，其自由傾落高度不宜超過2米；當(dāng)傾落高度超過2米時(shí)應(yīng)通過串筒、溜管、或振動(dòng)溜管等設(shè)施下落；在串筒出料口下面，混凝土堆積高度不宜超過1米。

③、澆筑混凝土采用插入式振搗器進(jìn)行振搗。使用插入式振動(dòng)器時(shí)移動(dòng)間距不應(yīng)超過振動(dòng)器作用半徑的1.5倍；與側(cè)模應(yīng)保持50~100㎜的距離；插入下層混凝土50~100㎜；每一處振動(dòng)完畢后應(yīng)邊振動(dòng)邊徐徐提出振動(dòng)棒；應(yīng)避免振動(dòng)棒碰撞模板、及其他預(yù)埋件。

④、澆筑C25片石混凝土橋墩、臺(tái)身時(shí)，要求片石含量為20%，標(biāo)號(hào)不應(yīng)低于MU40,厚度不小于150㎜的片石，片石應(yīng)選用無裂紋、無夾層且未被燒過的、具有抗凍性能的片石，片石應(yīng)清洗干凈，應(yīng)在搗實(shí)的混凝土中埋入一半左右，片石應(yīng)分布均勻凈距不小于100㎜，距結(jié)構(gòu)側(cè)面和頂面的凈距不小于150㎜，石塊不得接觸預(yù)埋件。

⑤、混凝土的澆筑應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，如因故必須間斷時(shí)，其間斷時(shí)間應(yīng)小于混凝土的初凝時(shí)間。當(dāng)需要超過時(shí)應(yīng)留施工縫；施工縫的位置應(yīng)在混凝土澆筑前確定，宜留在受力較小的部位；施工縫為斜面時(shí)應(yīng)澆筑成或鑿成臺(tái)階狀。

⑥、在澆筑過程中或澆筑完成時(shí)，如混凝土表面泌水較多，須在不打擾已澆筑混凝土的條件下采取措施將水排出。

⑦、混凝土澆筑完成后，對(duì)混凝土裸露面應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修正、抹平，待定漿后第二遍壓光或拉毛。

⑧、澆筑混凝土期間，應(yīng)設(shè)專人檢查支架、模板、和預(yù)埋件穩(wěn)固情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)松動(dòng)、變形、移位時(shí)應(yīng)及時(shí)處理。

⑨、澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)填寫混凝土施工記錄。

（5）拆模和養(yǎng)護(hù)

①、混凝土澆筑完畢并初凝后，應(yīng)盡快加以覆蓋并澆水養(yǎng)護(hù)。②、側(cè)模應(yīng)在混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa后方可拆除。

③、養(yǎng)護(hù)澆水次數(shù)以能經(jīng)常保持混凝土表面處于濕潤(rùn)態(tài)為度，養(yǎng)護(hù)日期不小于７晝夜。

五、質(zhì)量、安全保證措施

①、建立健全質(zhì)量專職機(jī)構(gòu)，強(qiáng)化質(zhì)量自檢工作。②、強(qiáng)化技術(shù)管理，開工前，對(duì)各工種人員進(jìn)行崗前培訓(xùn)。③、加強(qiáng)全過程的質(zhì)量監(jiān)控，嚴(yán)把施工環(huán)節(jié)質(zhì)量關(guān)。

④、制定安全作業(yè)規(guī)章制度，在施工中嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)規(guī)定，做到各項(xiàng)工作有章可循。

第四篇：材料力學(xué)車床主軸簡(jiǎn)單應(yīng)力分析

車床主軸的簡(jiǎn)單應(yīng)力分析

機(jī)電一班，號(hào)

摘要：車床主軸。主軸的主要功能。主軸常見受力

1.車床主軸的簡(jiǎn)介

機(jī)床主軸指的是機(jī)床上帶動(dòng)工件或刀具旋轉(zhuǎn)的軸。通常由主軸、軸承和傳動(dòng)件（齒輪或帶，等組成主軸部件。在機(jī)器中主要用來支撐傳動(dòng)零件如齒輪、帶輪，傳遞運(yùn)動(dòng)及扭矩，如機(jī)床主軸；有的用來裝夾工件，如心軸。[1]除了刨床、拉床等主運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)床外，大多數(shù)機(jī)床都有主軸部件。主軸部件的運(yùn)動(dòng)精度和結(jié)構(gòu)剛度是決定加工質(zhì)量和切削效率的重要因素。衡量主軸部件性能的指標(biāo)主要是旋轉(zhuǎn)精度、剛度和速度適應(yīng)性。①旋轉(zhuǎn)精度：主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)在影響加工精度的方向上出現(xiàn)的徑向和軸向跳動(dòng)（見形位公差），主要決定于主軸和軸承的制造和裝配質(zhì)量。②動(dòng)、靜剛度：主要決定于主軸的彎曲剛度、軸承的剛度和阻尼。③速度適應(yīng)性：允許的最高轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速范圍，主要決定于軸承的結(jié)構(gòu)和潤(rùn)滑，以及散熱條件。

2.主軸的主要功能：

1保證支承剛性，2、保證回轉(zhuǎn)精度（徑向跳動(dòng)精度、及軸向竄動(dòng)精度），3、連接作用（卡盤、花盤）；

4、內(nèi)錐及端面的耐磨性（硬度要求）；

5、對(duì)主軸組件的靜平衡、及動(dòng)平衡。

6、連接刀具對(duì)內(nèi)孔有要求。

7、輸出動(dòng)力、傳遞扭矩。

3.車床主軸受力分析：

a.承受摩擦與磨損

機(jī)床主軸的某些部位承受著不同程度的摩擦，特別是 軸頸部位，因?yàn)檩S頸與某些軸承配合時(shí)，摩擦較大所以此部位應(yīng)具有較高的硬 度儀增強(qiáng)耐磨性。但是某些部位的軸頸與滾動(dòng)軸承相配合摩擦不大，所以就不需要大的硬度。

b.工作中時(shí)承受載荷

機(jī)床主軸在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)要承受多種載荷的作用，如彎曲、扭轉(zhuǎn)、沖擊等。所以要求主軸具有抵抗各種載荷的能力。當(dāng)主軸載荷較大、轉(zhuǎn)速又高時(shí)，主軸還承受著很高的變交應(yīng)力。因此要求主軸具有較高的疲勞強(qiáng)度和綜合力學(xué)性能。

4.主軸的構(gòu)成

主軸為三支承，前、中軸承在主軸箱內(nèi)，是主要支承，后軸承在變速箱中，是輔助支承。由于中間軸承位于變速箱與主軸箱之間，散熱條件較差，致使中間軸承的溫升高于前軸承。變速箱的潤(rùn)滑采用體外循環(huán)形式，且油量較大，可以把軸承處的部分熱量帶走，因此中間軸承的溫升并不太高。

5.如何避免主軸的形變。

根據(jù)加工強(qiáng)度選擇合適的主軸材料并進(jìn)行熱處理。若為重負(fù)荷，為提高抗疲勞性能，可選用40Cr或50Mn2。對(duì)受沖擊載荷較大的主軸或軸頸處需要更高的硬度時(shí)，可選用20Cr經(jīng)行滲碳淬火處理至HRC56-62精密機(jī)床的主軸，要求在長(zhǎng)期使用中因內(nèi)應(yīng)力引起的變形要小，故應(yīng)選用在熱處理后殘余應(yīng)力小的材料，如40Cr或45MnB鋼。

6.參考文獻(xiàn)。

百度文庫(kù)。百度百科。

第五篇：屈曲約束支撐設(shè)計(jì)及動(dòng)力彈塑性分析論文

摘要：北京市軌道交通指揮中心項(xiàng)目采用了框架支撐結(jié)構(gòu)體系，其中支撐采用普通支撐與屈曲約束支撐結(jié)合的布置方式，采用此種方案既有效改善了結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度及抗震性能，又通過優(yōu)化組合降低了工程造價(jià)。構(gòu)件試驗(yàn)及結(jié)構(gòu)動(dòng)力彈塑性分析表明：屈曲約束支撐在設(shè)防地震作用下可率先進(jìn)入屈服狀態(tài)，主體結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下塑性變形主要發(fā)生在底部區(qū)域框架柱內(nèi)型鋼處，且整體結(jié)構(gòu)損傷程度在安全范圍；結(jié)構(gòu)在罕遇地震下各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足規(guī)范要求。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土框架-鋼支撐結(jié)構(gòu)；屈曲約束支撐；動(dòng)力彈塑性分析；抗震設(shè)計(jì)；抗震性能

工程概況北京市軌道交通路網(wǎng)指揮中心二期工程項(xiàng)目位于北京市朝陽區(qū)北部小營(yíng)地區(qū)，主要為軌道交通線路控制中心、自動(dòng)控制中心、研發(fā)檢測(cè)中心、信息中心及相關(guān)配套設(shè)施（建筑效果如圖1a所示）。該項(xiàng)目二期總建筑面積69585m2,其中地上部分建筑面積42837m2,地下部分建筑面積26748m2,結(jié)構(gòu)總高度51.10m,結(jié)構(gòu)整體上分為地下、主樓和配樓三個(gè)部分，結(jié)構(gòu)布置及相關(guān)詳細(xì)信息參見文獻(xiàn)。

主樓由左右兩座基本對(duì)稱的11層結(jié)構(gòu)組成，左右兩部分在中間1~2層和8~11層通過連廊連為一體。主體結(jié)構(gòu)采用混凝土框架-鋼支撐結(jié)構(gòu)（鋼支撐沿結(jié)構(gòu)底到頂通高布置，其中在10、11層布置JY-SD型屈曲約束支撐），圖1b所示為結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系。

結(jié)構(gòu)平面呈L形，主體地上結(jié)構(gòu)與配樓之間設(shè)置防震縫分開，配樓為4層框架結(jié)構(gòu)。

（a）建筑效果（b）抗側(cè)力體系該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)類別為乙類，抗震設(shè)防烈度8度，基本加速度值0.2g,設(shè)計(jì)地震動(dòng)分組第一組，場(chǎng)地類別III類，場(chǎng)地特征周期0.45s,結(jié)構(gòu)采用消能減震方案。該方案通過將消能元件設(shè)置在結(jié)構(gòu)中，使變形及塑性損傷主要發(fā)生在耗能元件，從而減小主要受力構(gòu)件在地震作用下的損傷。耗能元件根據(jù)受力特性不同分為速度相關(guān)型和位移相關(guān)型，本項(xiàng)目選用軸向位移型的屈曲約束支撐，通過對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈性及動(dòng)力彈塑性分析考察采用該種消能減震技術(shù)的有效性及可行性。

屈曲約束支撐選型屈曲約束支撐需要在內(nèi)核鋼支撐和外包混凝土之間設(shè)置滑移面或無黏結(jié)層，軸向荷載僅由鋼內(nèi)核承受。內(nèi)填充約束材料和外包鋼管提供足夠的剛度以防止支撐的整體屈曲。在混凝土框架柱間設(shè)置屈曲約束支撐，不僅提高了結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度，同時(shí)能有效改善框架系統(tǒng)的延性與抗震性能。屈曲約束支撐構(gòu)造如圖2所示。

（a）典型構(gòu)造（b）縱向構(gòu)成示意圖。消能元件核心材料試驗(yàn)研究屈曲約束支撐的力學(xué)性能直接由核心材料決定，低屈服點(diǎn)材料可以實(shí)現(xiàn)較大剛度、較小屈服位移，同時(shí)具有良好的延性。計(jì)算分析后最終采用Q160軟鋼作為主要核心材料。

金屬阻尼器選用材料以軟鋼、低屈服點(diǎn)鋼材、鉛及記憶合金為主，而鉛材料因其本身缺陷以及合金類材料價(jià)格相對(duì)昂貴等原因使得軟鋼和低屈服點(diǎn)鋼材成為建筑結(jié)構(gòu)用阻尼器材料的首選。日本根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)消能減震需求專門研制了SS400（相當(dāng)于國(guó)內(nèi)Q235）、LY225型和LY110型鋼材，其中LY110型鋼材延伸率可達(dá)50%,累積塑性變形能力出眾，我國(guó)與其相當(dāng)?shù)牟牧蠟镼160.對(duì)比日本鋼材及我國(guó)鋼材應(yīng)57力-應(yīng)變曲線可知（圖4），我國(guó)的Q160材料具有良好的延伸率，在最大應(yīng)力下的延伸率可達(dá)9%~10%,是傳統(tǒng)鋼材的2倍以上，延伸性能與日本軟鋼性能相當(dāng)。

消能器選型及試驗(yàn)研究為滿足大空間使用要求，該項(xiàng)目選用了框架結(jié)構(gòu)。綜合考慮結(jié)構(gòu)高度及設(shè)計(jì)類別，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)增設(shè)核心筒體，同時(shí)建筑平面較長(zhǎng)，存在平面不連續(xù)等問題，故將核心筒布置于建筑中心外側(cè)（指揮大廳周邊）及建筑端部，盡量保證平面剛度均勻，但由于核心筒面積占全樓平面比例較小，結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度薄弱且扭轉(zhuǎn)變形顯著，為此需要在結(jié)構(gòu)兩端增設(shè)鋼支撐以改善上述問題。通過采用SAP2000及ABAQUS進(jìn)行彈性及動(dòng)力彈塑性分析表明，單獨(dú)采用普通鋼支撐框架結(jié)構(gòu)還存在以下幾方面問題：

1）鋼支撐性能指標(biāo)為設(shè)防地震不屈服，設(shè)計(jì)需要構(gòu)件截面尺寸較大；2）罕遇地震作用下鋼支撐仍有局部失穩(wěn)大變形情況；3）框架柱在罕遇地震下?lián)p傷嚴(yán)重。

基于以上原因，在主體結(jié)構(gòu)中選擇在部分樓層設(shè)置屈曲約束支撐，以此減小支撐構(gòu)件尺寸，同時(shí)減小設(shè)防地震、罕遇地震與支撐相連接構(gòu)件內(nèi)力負(fù)擔(dān)及塑性損傷，進(jìn)而優(yōu)化了整體結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下的變形性能。

該項(xiàng)目屈曲約束支撐選用了低屈服點(diǎn)軟鋼作為芯材，經(jīng)計(jì)算選用屈服承載力2500、2000、1000kN的JY-SD型屈曲約束支撐，本文針對(duì)項(xiàng)目特點(diǎn)，在確定芯材材質(zhì)后對(duì)該型支撐進(jìn)行了專門試驗(yàn)研究（支撐參數(shù)詳見表1）。試驗(yàn)在設(shè)計(jì)位移下往復(fù)加載，按照規(guī)范要求在L/500、L/300、L/200、L/150、L/100（L為構(gòu)件長(zhǎng)度）目標(biāo)位移下各循環(huán)3圈，L/80目標(biāo)位移下循環(huán)30圈后，試驗(yàn)后支撐構(gòu)件主要性能指標(biāo)不發(fā)生明顯變化（降低不超過15%）。

JY-SD型屈曲約束支撐表現(xiàn)出了較好的滯回特性，與傳統(tǒng)鋼材相比，滯回環(huán)面積更為飽滿，屈服后剛度約占構(gòu)件彈性剛度的2%,能有效發(fā)揮材料的高延伸性能，如圖5所示。

結(jié)構(gòu)動(dòng)力彈塑性分析模型建立單元選擇四邊形或三角形縮減積分殼單元用于模擬核心筒剪力墻、連梁及樓板等。梁?jiǎn)卧糜谀M結(jié)構(gòu)樓面梁、柱、支撐等。在ABAQUS軟件中，該單元基于Timoshenko梁理論，可以考慮剪切變形剛度，而且計(jì)算過程中單元?jiǎng)偠仍诮孛鎯?nèi)和長(zhǎng)度方向兩次動(dòng)態(tài)積分得到。對(duì)于重力（施工過程中）加載時(shí)兩段鉸接的構(gòu)件（如結(jié)構(gòu)角部六邊形網(wǎng)格的橫梁等），采用釋放自由度的方法進(jìn)行模擬。連接器單元用于模擬屈曲約束支撐。

材料本構(gòu)模型：

1）混凝土采用彈塑性損傷模型，該模型能夠考慮混凝土材料拉壓強(qiáng)度差異、剛度及強(qiáng)度退化以及拉壓循環(huán)裂縫閉合呈現(xiàn)的剛度恢復(fù)等特性。計(jì)算中，混凝土材料軸心抗壓和軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值按GB50010-2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》取值。計(jì)算中不考慮箍筋對(duì)混凝土的約束效應(yīng)，僅采用規(guī)范中建議的素混凝土參數(shù)?；炷帘緲?gòu)關(guān)系曲線參見圖6、7.分別由受拉損傷因子dt和受壓損傷因子dc來表達(dá)，采用Najar的損傷理論。

2）鋼材采用雙線性隨動(dòng)硬化模型（如圖8所示）。在循環(huán)加載過程中考慮包辛格效應(yīng)，無剛度退化。計(jì)算分析中，設(shè)定鋼材的強(qiáng)屈比為1.2,極限應(yīng)變?yōu)?.025.3）屈曲約束支撐模型。屈曲約束支撐在分析模型中采用連接單元進(jìn)行模擬，其本構(gòu)關(guān)系采用考慮剛度強(qiáng)化的理想彈塑性模型，如圖9所示。

整體結(jié)構(gòu)模型主體結(jié)構(gòu)由左右對(duì)稱兩個(gè)塔樓組成，通過底部與頂部區(qū)域連接成一體，同時(shí)頂部區(qū)域由于大空間要求導(dǎo)致其抗側(cè)剛度較弱，為此屈曲約束支撐主要集中設(shè)置于頂部連接區(qū)域，如圖10所示F10、F11層的紅色構(gòu)件。輸入地震波選取地震波選擇根據(jù)GB50011-2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》5.1.2條3款規(guī)定，彈性時(shí)程分析時(shí)，每條時(shí)程曲線計(jì)算所得結(jié)果底部剪力不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的65%,多條時(shí)程曲線計(jì)算所得結(jié)構(gòu)底部剪力的平均值不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的80%.最終選擇兩條天然波和一條人工波進(jìn)行計(jì)算，地震波基本參數(shù)見表2.對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行三組地震動(dòng)記錄、三向輸入（圖11），共計(jì)6個(gè)工況（三組波分別雙方向輪換輸入）的罕遇地震動(dòng)力彈塑性分析，三個(gè)方向（X、Y、Z向）輸入峰值加速度比為1∶0.85∶0.65,X向波峰值加速度取為400gal.罕遇地震彈塑性分析結(jié)果研究表明普通支撐與屈曲約束支撐混合布置能夠在改善結(jié)構(gòu)抗震性能基礎(chǔ)上節(jié)約成本。多遇地震作用下普通支撐與屈曲約束支撐一起形成框架支撐體系，支撐提供抗側(cè)剛度，設(shè)防烈度地震作用下部分屈曲約束支撐進(jìn)入屈服耗能，罕遇地震作用下絕大部分屈曲約束支撐進(jìn)入耗能階段但不發(fā)生破壞，普通鋼支撐不發(fā)生大變形失穩(wěn)。

最大層間位移角反應(yīng)如圖12所示，X向輸入時(shí)，結(jié)構(gòu)頂部最大位移為0.282m,最大層間位移角為1/96,在第6層；Y向輸入時(shí)，結(jié)構(gòu)頂部最大位移為0.285m,最大層間位移角1/102,發(fā)生在第11層。同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)各核心筒參考點(diǎn)層間位移角結(jié)果差別很?。?10%），說明各筒自身扭轉(zhuǎn)效應(yīng)不明顯，抗側(cè)剛度變化均勻。

結(jié)構(gòu)的損傷情況圖13為結(jié)構(gòu)在8度罕遇、三向輸入天然波2時(shí)，梁、柱內(nèi)型鋼的塑性應(yīng)變分布情況，可以看到，X、Y向輸入時(shí)，結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)塑性應(yīng)變的型鋼（含型鋼混凝土構(gòu)件中型鋼）主要集中在首層核心筒的局部位置，其中X向輸入時(shí)最大塑性應(yīng)變?yōu)?.338×10-3;Y向輸入時(shí)最大塑性應(yīng)變僅為1.077×10-3.其余部位型鋼基本保持彈性，結(jié)構(gòu)整體損傷較輕，均在可控范圍內(nèi)。

屈曲約束支撐滯回性能在8度罕遇地震下，沿結(jié)構(gòu)角部、周邊及核心筒處選取4處典型屈曲約束支撐滯回曲線進(jìn)行分析（圖14），JY-SD-1000型屈曲約束支撐最大軸向變形15mm,JY-SD-2000型屈曲約束支撐最大軸向變形13mm,JY-SD-2500型屈曲約束支撐最大軸向變形15mm,三種屈曲約束支撐軸向變形與構(gòu)件長(zhǎng)度比例均未超過1%,滯回曲線飽滿（圖15），表明在8度罕遇地震作用下屈曲約束支撐較大程度進(jìn)入屈服耗能，而主體結(jié)構(gòu)完好。

本項(xiàng)目屈曲約束支撐芯材采用Q160低屈服點(diǎn)軟鋼，構(gòu)件極限變形能力和延性性能明顯優(yōu)于普通材料。采用了低屈服點(diǎn)軟鋼芯材的支撐表現(xiàn)出了滯回曲線飽滿，屈服后構(gòu)件剛度小幅正向增長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)支撐屈服后強(qiáng)化剛度較小，其明顯降低了罕遇地震作用下支撐附加給節(jié)點(diǎn)的內(nèi)力。

結(jié)構(gòu)整體彈塑性分析表明，屈曲約束支撐最大變形為18mm（屈服位移的7.8倍），而構(gòu)件變形能力超過32mm（屈服位移的14.8倍），這表明屈曲約束支撐變形安全儲(chǔ)備在1.9倍以上。

結(jié)論

1）采用屈曲約束支撐的框架支撐體系在三向罕遇地震輸入時(shí)，結(jié)構(gòu)最大層間位移角為1/96,整個(gè)計(jì)算過程中，結(jié)構(gòu)始終保持直立，滿足規(guī)范“罕遇地震不倒”的要求。

2）采用低屈服點(diǎn)芯材的屈曲約束支撐在多遇地震作用下能夠有效提供彈性抗側(cè)剛度，設(shè)防地震作用下屈曲約束支撐進(jìn)入屈服，結(jié)構(gòu)整體剛度降低、阻尼比提高，有效提高結(jié)構(gòu)抗震能力。

3）罕遇地震作用下屈曲約束支撐耗能性能顯著，主體結(jié)構(gòu)型鋼及鋼筋塑性變形主要集中在結(jié)構(gòu)底層，符合規(guī)范抗震設(shè)防體系的思路，整體結(jié)構(gòu)損傷輕微并具有一定安全儲(chǔ)備。

參考文獻(xiàn)

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