B样条函数法的任意荷载近似计算方法

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作者 张友华 袁波 +1 位作者 徐子杰 郑世宇 《贵州大学学报（自然科学版）》 2024年第2期26-33,共8页

为优化B样条函数法数值计算流程,提升解决复杂荷载问题的能力。本文基于B样条函数法,通过与相关文献数值算例结果进行比较分析,研究任意荷载的新型计算方法。论文以解圆柱壳结构模型为数值算例,基于文中提出的计算方法,构建出三组不同... 为优化B样条函数法数值计算流程,提升解决复杂荷载问题的能力。本文基于B样条函数法,通过与相关文献数值算例结果进行比较分析,研究任意荷载的新型计算方法。论文以解圆柱壳结构模型为数值算例,基于文中提出的计算方法,构建出三组不同的单方向荷载逼近函数,分别求解得到特殊点的位移、弯矩、轴力,以及位移和内力沿坐标轴方向的分布,与精确解(扁壳解法)进行比较研究,分析近似计算方法的精确性与实用性。结果显示,在特殊点处二次插值方法的相对误差均低于1.5%,三次、四次插值方法的相对误差均低于0.6%,沿坐标轴方向的分布与精确解均一致,表明本方法具有精度高、处理复杂荷载简便、易于程序编写、构造函数灵活等特点。本方法用逼近函数替代原函数便于数值积分的想法,为未来B样条函数法处理复杂荷载提供新思路。 展开更多

关键词 B样条 近似计算 任意荷载 Lagrange插值法

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石灰石粉含量和粒径对水泥水化热的影响 被引量：1

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作者 邓懋 申波 +3 位作者 吴洪梅 陈松 黄先桃 谢青青 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2023年第2期420-428,438,共10页

为研究石灰石粉(以下简称石粉)参数对水泥水化热的影响,利用TAM Air-八通道微量热仪探究不同石粉含量和粒径对水泥水化放热量以及水化放热速率的影响。研究表明,随着石粉含量的增加,辅助胶凝材料的水化放热量和水化放热速率总体上呈降... 为研究石灰石粉(以下简称石粉)参数对水泥水化热的影响,利用TAM Air-八通道微量热仪探究不同石粉含量和粒径对水泥水化放热量以及水化放热速率的影响。研究表明,随着石粉含量的增加,辅助胶凝材料的水化放热量和水化放热速率总体上呈降低的趋势。其中当石粉含量为15%(质量分数)时,石粉粒径为400目时放热量为223.22 J/g,水化峰值速率为2.399 2 mW/g,石粉粒径为3 000目时放热量为215.98 J/g,水化峰值速率为2.214 0 mW/g,其放热量和水化峰值速率降低的趋势最明显。同时,当石粉掺量较大时,石粉粒径对水化反应的影响更加明显,粒径过小或者过大都会提高水化放热量和水化放热速率。当石粉粒径为1 250目时水化放热量较小且水化放热速率较低。通过物相分析发现,石粉的加入不会使体系产生新物质,当石粉含量为15%(质量分数)、粒径为1 250目时,Ca(OH)_(2)衍射峰强度最高并伴随着大量C-S-H的生成,说明了该组石粉能够更大程度地促进水泥水化,使反应更充分。 展开更多

关键词 石灰石粉 胶凝材料 粒径 掺量 水化热 物相分析

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基于2D随机骨料模型的C80混凝土参数分析

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作者 吴洪梅 申波 +2 位作者 刘凯 卢亚琴 杨方 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2023年第1期28-37,共10页

利用DIGIMAT和ABAQUS联合建立细观混凝土2D随机骨料模型,模拟了粗骨料的分布、形状、含量以及界面过渡区性能、孔隙率对C80高强度混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度、弹性模量和劈裂抗拉强度的影响,并将模拟结果与各参数对低强度混凝... 利用DIGIMAT和ABAQUS联合建立细观混凝土2D随机骨料模型,模拟了粗骨料的分布、形状、含量以及界面过渡区性能、孔隙率对C80高强度混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度、弹性模量和劈裂抗拉强度的影响,并将模拟结果与各参数对低强度混凝土的影响进行比较。结果表明:粗骨料的分布模式对混凝土的基本力学性能几乎没有影响,不同分布形式下混凝土立方体抗压强度最大相对误差为4.18%;不同形状的粗骨料对混凝土力学性能有着不同的影响,圆形和椭圆形状粗骨料的模拟结果与试验值更为接近;不同骨料含量下混凝土立方体抗压强度呈现出先减小后增大的趋势,轴心抗压强度则是先减小后增加再减小,劈裂抗拉强度在粗骨料含量为33%时达到最大值4.61 MPa,之后便逐渐降低;随着孔隙率的增加,混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度和弹性模量均逐渐减小,劈裂抗拉强度在孔隙率为1.5%时降低较多,孔隙率为2%时有所上升。 展开更多

关键词 粗骨料 分布 形状 含量 界面过渡区 孔隙率

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喀斯特地质浅埋大跨地铁车站钢管柱施工关键技术——以贵阳地铁3号线北京路站为例

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作者 王勇 佘玉华 +2 位作者 赵世新 郭宸畅 饶军应 《价值工程》 2023年第11期104-107,共4页

为解决喀斯特地质浅埋大跨地铁车站盖拱支柱法暗挖施工中钢管柱施工问题,以贵阳地铁3号线北京路站正洞为例,介绍了拱盖支柱法施工工序,制定了岩溶地段处理,据此,提炼了地下暗挖时钢管柱的开挖、吊装、定位、浇筑、检查验收等成套施工关... 为解决喀斯特地质浅埋大跨地铁车站盖拱支柱法暗挖施工中钢管柱施工问题,以贵阳地铁3号线北京路站正洞为例,介绍了拱盖支柱法施工工序,制定了岩溶地段处理,据此,提炼了地下暗挖时钢管柱的开挖、吊装、定位、浇筑、检查验收等成套施工关键技术;整个钢管柱施工过程实现高效、优质,保证了盖拱支柱法中支柱的安全建设,可为类似工程提供参考。 展开更多

关键词 喀斯特 浅埋大跨 地铁车站 盖拱支柱法 钢管柱

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玻璃幕墙铝合金立柱插芯节点抗震性能试验研究

5

作者 刘艳 肖建春 +3 位作者 胡天杰 金束 陈靖 张兵 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2022年第6期154-162,共9页

为研究玻璃幕墙铝合金立柱插芯节点在地震作用下的破坏特征和抗震性能,设计了4组铝合金立柱插芯节点试件(立柱长度均为2800 mm,插芯长度分为250 mm和300 mm两种),并进行了低周往复加载试验,得到了试件节点的破坏形态、滞回曲线和骨架曲... 为研究玻璃幕墙铝合金立柱插芯节点在地震作用下的破坏特征和抗震性能,设计了4组铝合金立柱插芯节点试件(立柱长度均为2800 mm,插芯长度分为250 mm和300 mm两种),并进行了低周往复加载试验,得到了试件节点的破坏形态、滞回曲线和骨架曲线,分析了节点的破环机理和滞回耗能特性。基于试验结果,采用几何、材料与接触非线性有限元法对立柱插芯节点进行分析。结果表明:滞回曲线、骨架曲线的有限元结果与试验结果吻合较好,验证了有限元模拟节点抗震性能的有效性;两种插芯长度节点的破坏特征一致,均为鼓曲变形来耗散地震能量;两种插芯长度节点的滞回曲线呈现出明显的反Z字形,捏缩现象较明显;试验与有限元计算的包络曲线耗能比的范围为31.94%~39.72%,说明试件节点的耗散地震能力强;节点的抗震性能与插芯长度有明显的关系。 展开更多

关键词 抗震性能 拟静力试验 数值分析 铝合金立柱插芯节点 滞回曲线 骨架曲线。

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基于ESPI技术的混凝土单轴拉伸断裂特性研究

6

作者 龙津润 赵炳震 +1 位作者 陈红鸟 许应杰 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2022年第12期4263-4272,共10页

为了研究混凝土的拉伸断裂特性,对带有预制切口的C80高强混凝土棱柱体进行单轴拉伸试验,采用电子散斑干涉(ESPI)技术测量棱柱体表面的场位移等信息,分析加载过程得到混凝土的断裂参数以及断裂特性等。为进行对比分析,本次试验还采用线... 为了研究混凝土的拉伸断裂特性,对带有预制切口的C80高强混凝土棱柱体进行单轴拉伸试验,采用电子散斑干涉(ESPI)技术测量棱柱体表面的场位移等信息,分析加载过程得到混凝土的断裂参数以及断裂特性等。为进行对比分析,本次试验还采用线性位移计和夹式位移计测量试件的变形程度。对比结果表明ESPI技术的测量结果与夹式位移计结果吻合较好,证实了ESPI技术用于测量混凝土表面位移场的精确性和可行性。分析得到:初裂点应力约为峰值应力的82%;峰值下裂缝口张开位移(CMOD)为11μm,结合公式得到混凝土在单轴拉伸下的断裂韧度约为0.41 MPa·m^(1/2),断裂能约为24.71 N/m;利用两种拟合公式对试验应力-应变关系进行拟合,得到了较好的拟合结果。最后,通过不同加载步骤下ESPI技术测得的位移云图分析裂缝口张开位移随试件宽度的变化规律,得到了单轴拉伸下的裂纹扩展规律。 展开更多

关键词 高强混凝土 ESPI 单轴拉伸试验 断裂特性 裂缝口张开位移 裂缝长度

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节点刚度对管桁架拱稳定性的影响

7

作者 张兵 肖建春 刘艳 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第18期7988-7997,共10页

为研究节点刚度对管桁架拱稳定性的影响,在节点弹簧单元和壳单元滞回性能一致性得到验证的基础上,采用往复荷载下的变刚度弹簧模型代替壳单元考虑节点的半刚性。弹簧模型的节点刚度方程由节点域壳单元模型在往复荷载加载作用下的骨架曲... 为研究节点刚度对管桁架拱稳定性的影响,在节点弹簧单元和壳单元滞回性能一致性得到验证的基础上,采用往复荷载下的变刚度弹簧模型代替壳单元考虑节点的半刚性。弹簧模型的节点刚度方程由节点域壳单元模型在往复荷载加载作用下的骨架曲线确定。以矢跨比为0.29、跨度为50 m的管桁架拱为算例,采用材料与几何非线性有限元法对节点域弹簧模型和普通模型进行稳定性分析。结果表明:“静力失稳模态”为空间管桁架拱的最不利初始缺陷形式;节点刚度对管桁架拱的承载力影响程度与考虑初始缺陷的大小、分布形式和荷载作用范围有关。 展开更多

关键词 节点刚度 管桁架拱 弹簧模型 初始缺陷 承载力

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高石粉含量下C80混凝土力学性能数值模拟研究

8

作者 黄先桃 谢青青 +3 位作者 申波 刘凯 陈松 邓懋 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第35期15735-15741,共7页

为研究石粉含量和纤维掺量对C80混凝土基本力学性能(包括立方体抗压强度、轴心抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度和弹性模量)的影响,结合Digimat和Abaqus建立2D随机骨料模型、3D纤维混凝土细观模型,将不同石粉含量、纤维掺量下混凝土的... 为研究石粉含量和纤维掺量对C80混凝土基本力学性能(包括立方体抗压强度、轴心抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度和弹性模量)的影响,结合Digimat和Abaqus建立2D随机骨料模型、3D纤维混凝土细观模型,将不同石粉含量、纤维掺量下混凝土的数值模拟与同等条件下基本力学试验结果进行对比分析。结果显示:2D随机骨料模型中过高(石粉含量大于5%时称为高石粉含量)的石粉含量会降低混凝土的整体力学性能,石粉含量越低模拟值与试验值越接近,当石粉含量为5%时混凝土的整体力学性能达到最佳。3D纤维混凝土细观模型中不同纤维类型对高石粉含量混凝土的强度有不同影响,与玄武岩纤维相比,铜镀纤维的掺入对高石粉含量下混凝土力学性能的增幅更明显。铜镀纤维体积掺量为0.4%和0.6%时均能提高混凝土力学性能,当掺量为0.6%时,混凝土数值模拟与试验结果误差小于7.1%且力学性能达到最优;玄武岩纤维混凝土的抗压性能随纤维体积掺量的增加而降低,当掺量为0.03%时数值模拟结果与试验结果误差范围在0.4%-8.7%,但对混凝土整体力学性能的提升较小。 展开更多

关键词 高石粉含量 力学性能 3-D数值模型 玄武岩纤维 铜镀纤维

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钢管混凝土抛物线空腹拱平面内轴压稳定性能研究

9

作者 陈立旗 袁波 《西昌学院学报（自然科学版）》 2021年第4期45-50,共6页

采取理论推导和数值模拟相结合的方式,对钢管混凝土抛物线空腹拱的平面内稳定性能进行深入研究。首先,使用有限元软件建立钢管混凝土抛物线圆管拱模型,与实验进行对比,证明建模方法的正确性;然后,推导出钢管混凝土抛物线空腹拱的换算长... 采取理论推导和数值模拟相结合的方式,对钢管混凝土抛物线空腹拱的平面内稳定性能进行深入研究。首先,使用有限元软件建立钢管混凝土抛物线圆管拱模型,与实验进行对比,证明建模方法的正确性;然后,推导出钢管混凝土抛物线空腹拱的换算长细比,研究空腹拱的位移发展趋势、对轴力发展趋势和弯矩发展趋势探讨变化情况;最后,根据有限元计算结果,使用考虑矢跨比的稳定系数修正公式,发现修正公式与有限元结果吻合度较好,能够用于指导工程设计。 展开更多

关键词 钢管混凝土空腹拱 平面内稳定 换算长细比 有限元 稳定系数

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平面桁架结构连续倒塌动力分析方法研究 被引量：6

10

作者 赵啸峰 申波 +4 位作者 马克俭 王惠 何智 张晓辉 吴帮 《建筑钢结构进展》 CSCD 北大核心 2019年第1期15-22,共8页

平面桁架结构发生连续倒塌时造成的危害较大,为了较准确地得到结构的倒塌动力响应,研究了瞬时刚度退化法、瞬时加载法与初始条件法的适用条件。采用动力学原理推导出3种方法的动力学方程,对比关键时刻的位移,得出3种方法的异同;然后在... 平面桁架结构发生连续倒塌时造成的危害较大,为了较准确地得到结构的倒塌动力响应,研究了瞬时刚度退化法、瞬时加载法与初始条件法的适用条件。采用动力学原理推导出3种方法的动力学方程,对比关键时刻的位移,得出3种方法的异同;然后在考虑双重非线性的情况下,分别对4种桁架结构采用3种方法进行连续倒塌动力有限元分析。分析结果表明:瞬时刚度退化法能够较准确地模拟杆件失效所引起的结构动力响应,瞬时加载法与初始条件法是两种近似的方法;高敏感性杆件失效时,建议采用瞬时刚度退化法;低敏感性杆件失效时,3种方法都可以采用。 展开更多

关键词 平面桁架结构 连续倒塌 动力分析 瞬时刚度退化法 瞬时加载法 初始条件法 敏感性系数

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高强混凝土的断裂特性及其参数化分析

11

作者 龙巧 陈红鸟 +2 位作者 刘灯凯 沈杰 许应杰 《建筑科学与工程学报》 CAS 2024年第3期34-42,共9页

为了研究高强混凝土(HSC)的断裂特性,对单边切缝的HSC梁进行三点弯曲试验,采用扩展有限元法(XFEM)对HSC梁进行数值模拟;采用数字图像相关技术(DIC)得到不同加载阶段HSC梁的水平应变场,并采用XFEM模型分析了不同缝高比a_(0)/D、梁跨度S对... 为了研究高强混凝土(HSC)的断裂特性,对单边切缝的HSC梁进行三点弯曲试验,采用扩展有限元法(XFEM)对HSC梁进行数值模拟;采用数字图像相关技术(DIC)得到不同加载阶段HSC梁的水平应变场,并采用XFEM模型分析了不同缝高比a_(0)/D、梁跨度S对HSC断裂特性的影响。结果表明:模拟的荷载-裂缝口张开位移(P-s)曲线在加载阶段与试验结果基本一致,但在卸载阶段小于试验值;模拟的临界有效裂缝长度a_(c)、起裂荷载P_(ini)、峰值荷载P_(un)、峰值荷载下的裂缝口张开位移s、起裂断裂韧度K_(ini) IC、失稳断裂韧度K_(un) IC与试验结果大致吻合,即二者P-s曲线和断裂参数均比较接近,数值模型能较好模拟HSC的断裂行为;在试验过程中,裂缝路径不规则,而在数值模拟过程中,裂缝基本呈直线扩展;随着缝高比a_(0)/D增大,起裂荷载P_(ini)、峰值荷载P_(max)、K_(un) IC减小,K_(ini) IC基本不变;随着跨度S的增大,起裂荷载P_(ini)、峰值荷载P_(max)减小,K_(un) IC增大,而K_(ini) IC基本保持稳定。 展开更多

关键词 高强混凝土 断裂性能 数值分析 三点弯曲梁

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不同石粉含量和粒径对砂浆干缩性能的影响

12

作者 陈松 申波 +3 位作者 吴洪梅 黄先桃 邓懋 谢青青 《混凝土》 CAS 2024年第3期143-146,164,共5页

石灰石在开采和加工成机制山砂过程中产生了大量的废弃石灰石粉,石粉的堆放和去除会造成土地资源的浪费以及环境污染,为此,可将石粉加入砂浆中,以实现对石粉的合理应用。但是砂浆在加入石粉后会出现大量收缩,其耐久性大大降低。为了避... 石灰石在开采和加工成机制山砂过程中产生了大量的废弃石灰石粉,石粉的堆放和去除会造成土地资源的浪费以及环境污染,为此,可将石粉加入砂浆中,以实现对石粉的合理应用。但是砂浆在加入石粉后会出现大量收缩,其耐久性大大降低。为了避免这种不利影响,将石粉等量取代水泥后的砂浆干燥收缩情况进行试验,研究了不同石粉含量和粒径对砂浆干燥收缩的影响。试验结果表明:在不同石粉粒径下,采用适量的石粉等量代替水泥可以有效减小混凝土的干燥收缩值,当石粉替代率大于15%时,砂浆干燥收缩值不断增大,石粉最佳替代率为10%;在不同石粉含量下,石粉粒径为800目和1250目下的砂浆干燥收缩值均较小,可作为工程实际中石粉外掺量的参考值。 展开更多

关键词 石粉 等量替代 粒径 砂浆 干燥收缩

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新型钢空腹夹层预应力组合扭网壳动力稳定性研究

13

作者 肖同 马克俭 +1 位作者 卢亚琴 吴鹏程 《空间结构》 CSCD 北大核心 2023年第2期3-10,共8页

以拟建60m跨度的钢空腹夹层预应力组合扭网壳为研究对象,对结构进行模态和地震作用下的动力性能分析.考虑了水平、竖向和组合地震作用对结构动力稳定性临界加速度的影响,结果表明:三种地震作用下的动力稳定性明显不同,弹性动力稳定性明... 以拟建60m跨度的钢空腹夹层预应力组合扭网壳为研究对象,对结构进行模态和地震作用下的动力性能分析.考虑了水平、竖向和组合地震作用对结构动力稳定性临界加速度的影响,结果表明:三种地震作用下的动力稳定性明显不同,弹性动力稳定性明显大于弹塑性.随着结构矢跨比的增大,结构的动力稳定性明显降低.增大钢空腹夹层板的肋截面尺寸可以显著提高结构的刚度,从而增大其动力稳定临界加速度.有阻尼比无阻尼时结构的动力稳定临界加速度增大了37.96%,故在计算结构动力稳定性时必须考虑.初始几何缺陷使地震作用下组合扭网壳结构的动力稳定性临界加速度显著降低,工程设计中应引起重视.预应力大小对扭网壳动力稳定性临界加速度影响较大,应根据结构跨度和屋盖高度等因素控制在一定范围内. 展开更多

关键词 空腹夹层板 扭网壳 地震作用 动力稳定性 临界加速度 参数分析

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混凝土折板式拟球面网壳的几何非线性分析

14

作者 胡茂狄 张华刚 马克俭 《空间结构》 CSCD 北大核心 2022年第4期38-47,共10页

混凝土折板式拟球面网壳是通过面切割球壳再网格化而成.混凝土折算厚度较小,稳定问题可能成为工程应用的控制因素.采用有限元法进行几何非线性全过程分析,讨论了主要参数对非线性稳定性的影响,并拟合临界承载力公式.结果表明:非线性屈... 混凝土折板式拟球面网壳是通过面切割球壳再网格化而成.混凝土折算厚度较小,稳定问题可能成为工程应用的控制因素.采用有限元法进行几何非线性全过程分析,讨论了主要参数对非线性稳定性的影响,并拟合临界承载力公式.结果表明:非线性屈曲为跃越屈曲并在密肋平板形成薄弱区,结构的屈曲位移约为跨度的1/47;结构的矢跨比应控制在1/7.5~1/5之间,提高矢跨比可增大结构的刚度;支座环梁刚度对结构非线性稳定性的影响很小,建议支座环梁高度不小于跨度的1/60;脊梁刚度对临界荷载影响较大;不宜采用过大的密肋梁刚度以避免过多增加结构自重,密肋梁截面高度宜控制在跨度的1/240~1/120之间;与密肋梁类似,不建议采用过厚的屋面板;初始几何缺陷会导致结构临界荷载减小,结构的最大初始缺陷可按跨度的1/300采用.本文拟合的非线性临界荷载近似计算公式可用于估计结构的几何非线性稳定承载力. 展开更多

关键词 混凝土折板式拟球面网壳 几何非线性稳定 临界荷载 参数化分析 有限元法

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节点刚度对空间管桁架拱动力性能影响的研究

15

作者 张兵 肖建春 刘艳 《建筑科学》 CSCD 北大核心 2022年第9期16-26,共11页

为研究相贯节点刚度对空间管桁架拱动力性能的影响,在节点域板壳单元与弹簧单元的动力性能一致性得到验证的基础上,建立节点域精细化弹簧模型,采用材料与几何非线性有限元法分析结构模态与地震时程响应。以跨度为50m,矢跨比为0.29的倒... 为研究相贯节点刚度对空间管桁架拱动力性能的影响,在节点域板壳单元与弹簧单元的动力性能一致性得到验证的基础上,建立节点域精细化弹簧模型,采用材料与几何非线性有限元法分析结构模态与地震时程响应。以跨度为50m,矢跨比为0.29的倒三角形截面空间管桁架拱为算例,结果表明:节点域弹簧模型的基频比普通模型低8.81%。加速度峰值为0.4gal的各向地震作用下,节点未进入塑性状态,节点处引入弹簧单元能有效地考虑节点的半刚性,相对于理想刚接的情况,节点位移响应相差不大,而轴力响应较为明显,水平地震作用下结构的内力增大了25.53%,竖向地震作用下结构的内力增大了4.89%,三维地震作用下结构的内力增大了22.49%。对不同跨度、矢跨比的空间管桁架拱进行了时程响应分析与讨论,计算结果表明:在大跨度管桁架拱节点设计分析中,节点刚度对结构动力性能的影响有较强的敏感性;节点刚度对不同矢跨比管桁架拱动力响应的影响与地震波的输入方向有关,此类结构在强震作用下,不宜采用未考虑节点刚度的模型进行动力响应分析。 展开更多

关键词 节点刚度 空间管桁架拱 动力响应 自振特性 地震作用

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