工程結構分析論文

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工程結構分析論文范文第1篇

1檢測技術

傳統的檢測手段(如人工目測)和無損檢測技術(如超聲波、聲發射、x-射線等)均是結構局部損傷的檢測方法，難以預測預報結構整體的性能退化，無法實現實時的健康監測和損傷診斷。一個不可忽略的事實是：結構損傷的出現勢必導致結構性能參數(如剛度、頻率、阻尼或質量)的變化，如果這種變化能夠很好的被檢測和分類的話，就可以用來進行結構損傷診斷與健康監測，顯然。這是整體的檢測方法。

1.1整體結構監測

整體結構監測的主要內容包括沉降觀測，位移觀測、撓度觀測、裂縫觀測和振動觀測等。每一種建筑物的觀測內容，應根據建筑物的具體情況和實際要求綜合確定測量項目。健康監測方法與測量儀器的發展密切相關。目前，GPS定位技術已經在區域性變形觀測和大型工程變形監測中應用，并具有實時、連續、自動監測的優點，甚至與遠程數據傳輸相結合，實現監測與決策智能化。監測的準確性取決于監測方案的科學性、監測點布置的合理性及測量儀器的精確度。

結構監測的方法可分為四類：(1)空間域方法，(2)模態域方法，(3)時域方法，(4)頻域方法。其中空間域方法是根據質量、阻尼和剛度矩陣的改變來檢測和確定損傷位置I模態域方法根據自振頻率、模態阻尼比和模態振型的改變來檢測損傷；在時域方法中。系統參數通過在一定時間內采樣的數據來直接確定，精度較高，但很費時，在頻域方法中，模態參數如自振頻率、阻尼比和振型等是確定的，譜分析和頻率響應函數被廣泛應用。上述方法各有其優缺點。如頻域方法和模態域方法使用轉換的數據，數據轉換存在誤差和噪聲。在空間域方法中，質量和剛度矩陣的建模與修正還存在問題，并且難以精確。將兩三種方法結合起來檢測和評估結構的損傷具有很強的發展趨勢，比如將靜載測試和模態測試的數據結合起來診斷損傷，這樣可以克服各自方法的缺點并相互檢查。與損傷檢測的復雜性相適應。

1.2結構性能的檢測

結構性能的檢測是可靠性鑒定工作中的重要環節，內容一般有結構材料的力學性能檢測、結構的構造措施檢測、結構構件尺寸和鋼筋位置及直徑的檢測、結構及構件的開裂和變形情況檢測等。

1.2.1混凝土結構

混凝土強度及缺陷的檢測技術目前得到了廣泛的應用和發展，分為非破損檢測技術和局部破損檢測技術。由于非破損檢測技術具有適用性強、可連續大面積測試、不破壞結構且能獲得破壞試驗不能獲得的信息(如內部孔洞、疏松、不均勻性等)等特點，因此，一般情況下，均采用非破損檢測技術(但檢測結果的精確度較差)。到目前為止，關于混凝土強度的非破損檢測技術有回彈法、超聲法等，局部破損檢測技術有鉆芯法、拔出法和灌入法等，以及由上述基本方法組合而成的超聲回彈綜合法、鉆芯回彈綜合法等。混凝土強度的檢測技術已基本成熟，成熟的標志在于測試理論的完善和測試儀器性能。如；“回彈值——碳化深度——強度”關系，反映了回彈值與混凝土強度之間的基本規律。回彈、超聲、鉆芯和拔出等較為成熟的混凝土強度和缺陷檢測方法已經有了全國性的檢測本論文由整理提供技術規程。

混凝土構件鋼筋配置情況的檢測有破損和非破損兩類方法。破損方法是鑿去檢測部位的混凝土，直接量測鋼筋的數量、直徑及保護層厚度，然后與設計圖紙比較。這種方法對構件有損傷，應盡可能少用。非破損方法主要有電磁法、雷達法和超聲法，雷達法測試速度較快，電磁法相對較慢；對保護層厚度的測定用超聲法精度相對較高。上述幾種方法均不能準確測定出鋼筋直徑，也不能測定節點區的鋼筋和構件中剛進的連接情況。而這些檢測項目的結果客觀上又是結構鑒定與加固的依據。因此迫切需要開發研制測試精度高的檢測儀器。

1.2.2砌筑結構

砌筑結構檢驗測試技術起步比混凝土結構略晚一些，技術成熟程度比混凝土強度檢測技術略差，但該項技術的發展勢頭猛，在國內形成了百家爭鳴的可喜局面，目前，砌體結構材料強度的檢測技術正日益成熟。

砌筑強度檢測方法有現場檢測法和間接測試法，現場測試法有推剪法、單剪法、軸壓法、扁千斤頂和拔出法等五種檢測方法，需要從墻體上截取試件，比較困難，且試件稍經搬動，強度就會受到影響，故應用較少。間接測試法是通過檢測磚和砂漿的強度，然后依據現行規范直接確定砌體強度。磚的強度檢測通常可以從砌體上取樣按常規方法進行檢測，方法比較簡單。砂漿強度檢測方法有沖擊法、點荷法、回彈法、筒壓法、射釘法和剪切法等。

1.2.3鋼姑構

與混凝土結構和砌體結構相比，工程建設中鋼結構的數量相對較少，加之冶金、機械、交通、航空、石油、化工等工業部門對鋼材物理力學性能、內部缺陷，焊縫探傷等檢驗方法比較完普。因而其檢驗測試技術發展之路基本是借鑒學習國內其他行業的先進方法，如焊縫和鋼材的超聲波探傷方法、射線探傷方法、磁粉探傷方法和滲透探傷方法等。

結構鑒定與評估技術的發展與建筑市場和社會的需求有直接的關系，與國家的經濟狀況有密切的關系，同時又受到檢測技術發展的影響。結構的可靠性評級是根據檢測的結果進行評定，它是結構維修，加固的重要依據。根據《危險房屋鑒定標準》(JGJ125—99)(2004年版)，房屋的綜合評定按三個層次進行；第一層次應為構件危險性鑒定，其等級評定分為危險構件(Td)和非危險構件(Fd)兩類；第二層次應為房屋組成部分(地基基礎、上部承重結構、圍護結構)危險性鑒定。其等級評定應分為a、b、c、d四等級；第三層次應為房屋危險性鑒定，其等級評定應分為A、B、C、D四等級。超級秘書網

建設工程質量的檢測與鑒定技術已超出了單純的結構安全的范疇，包括了結構的安金性、耐久性、適用性和抗災害能力以及工程質量問題產生原因的鑒定與分析等綜合問題。建設工程質量的檢測與鑒定為治理工程質量通病。如設計造成的多層磚房溫度裂縫問題，混凝土工程施工階段的開裂問題等起到了積極的作用。為設計規范和施工驗收規范的修編提供了依據。

2結論

工程結構分析論文范文第2篇

（專業代碼：081903　 授予工學碩士學位）

一、培養目標

1、較好地掌握基本理論，樹立愛國主義和集體主義思想，遵紀守法，具有較強的事業心和責任感，具有良好的道德品質和學術修養，身心健康；

2、系統掌握本學科堅實的基礎理論和專門知識，具有從事安全技術工程領域的科學研究或獨立擔任專門技術工作的能力；

3、比較熟練地運用一門外國語。

二、學科專業及研究方向簡介

1、本專業隸屬的一級學科為礦業工程。安全技術與工程是針對大型基礎設施的公共安全而發展起來的一門新型交叉學科，該學科以保證大型基礎設施的安全性和可靠性為目標，主要進行監測技術、檢測技術、信息處理技術、控制技術、健康診斷與評價技術等基礎理論及應用技術研究。該專業可招收土木工程、交通工程、機械工程、力學、安全工程、信息技術及材料科學與工程等相關專業的本科生。

2、主要研究方向及其內容：

1)結構健康監測與信息處理技術：主要包括結構健康監測技術、監測與診斷系統、監測信息處理技術、數據挖掘技術、遠程監測技術等研究。

2)結構健康診斷與安全評估：主要包括結構健康診斷理論和技術、結構健康狀態及安全評估技術等研究。

3)既有結構性能評估與控制技術：主要包括既有結構檢測技術、仿真分析技術、承載能力及耐久性評定、壽命評估、結構控制及加固技術等研究。

4)大型施工機械安全技術與工程：主要包括大型施工設備的設計、狀態監測與故障診斷、施工控制與安全管理等研究。

三、培養方式及學習年限

1、碩士生的培養方式為導師負責制，課程學習和科學研究可以相互交叉。課程學習實行學分制，一般要求在前一年修滿所要求的學分。

2、碩士生培養實行學年制，學制2.5年。碩士生的在校學習年限為2～3.5年（含休學）。

四、課程設置與學分要求

課程設置分學位課和非學位課兩大類，學位課分為公共學位課、基礎理論課、專業學位課，非學位課分為選修課和必修環節。碩士生在校期間，應修最低學分為26學分，其中公共學位課8學分，基礎理論課不少于4學分，專業學位課不少于5學分，選修課不少于5學分，必修環節4學分，最高學分不超過34學分。學分積要求是學位課學分積不少于51，選修課學分積不少于15，總學分積不少于66。

課程的考核采取以下幾種方式：

方式A：平時成績（20%）+閉卷考試（80%）的考核方式；

方式B：閉卷考試（50%）+課程論文（50%）的考核方式；

方式C：平時成績（30%）+課程論文或課程設計（70%）的考核方式；

方式D：考查。

課程

類別課程編號課程名稱學時學分開課學期開課單位考核方式

ⅠⅡⅢ

公共課學位課

100401自然辯證法322√人文分院B

100402科學社會主義理論與實踐161√人文分院B

101201公共外語64+324√√外語系A

100001專業外語161√B

基 礎 理 論 課111105數值分析483√數理系A

111108應用數理統計322√數理系A

111103隨機過程483√數理系A

111003有限元法基礎483√工程力學系A

專 業 學 位 課121701安全系統工程322√大型結構所B

121702現代結構測試原理322√大型結構所B

121703智能材料與結構322√大型結構所B

120101橋梁結構理論483√土木分院A

120102高等結構動力學42+63√土木分院B

120103高等巖土力學40+83√土木分院B

120105高等混凝土結構學483√土木分院B

120106高等鋼結構理論483√土木分院B

120803數字信號處理322√電氣分院A

130907模式識別與圖像處理322√計信分院C

選 修 課131701結構工程仿真技術322√大型結構所C

131702風險分析322√大型結構所C

131703結構健康監測實驗技術322√大型結構所C

131704現代傳感器技術322√大型結構所C

131705風工程概論322√大型結構所C

131706結構振動與控制322√大型結構所C

130118工程抗震24+82　√　土木分院C

130109彈性薄壁桿件理論322√土木分院C

130116環境巖土工程與災害防治322√土木分院C

131002結構分析及反分析方法322√工程力學系C

130903嵌入式系統及應用322√計信分院C

131201日語161√外語系C

130401人文社科系列講座161√人文分院C

必 修

環 節140001科研（教學）實踐1√D

140002學科前沿報告與學術活動8次1√√D

141501信息檢索161√圖書館C

補修課程

五、學位論文要求

學位論文工作是研究生培養的重要組成部分，是對研究生進行科學研究或承擔專門技術工作的全面訓練，是培養研究生創新能力、綜合運用所學知識發現問題、分析問題和解決問題能力的主要環節，也是培養研究生文獻閱讀能力、工程設計能力、實驗能力、數據分析能力和數據處理能力、邏輯推理能力和寫作能力的主要環節。要求做到：

1、學位論文的選題必須著重選擇對國民經濟具有一定實用價值或理論意義的課題，要充分考慮實驗的各種條件、課題的份量與難易程度；學位論文的選題必須在第三學期期中（10月底前）完成，開題報告統一交培養單位辦公室。

2、學位論文必須在指導教師的指導下由研究生獨立完成，研究工作必須堅持實踐性、實驗性的原則，論文內容應以研究生本人從事的實驗、觀測和調查的材料為主。對所研究的課題要有自己獨立的見解。

3、碩士生論文科研時間一般不少于1年。

4、學位論文實行中期檢查制度，一般應在第四學期（5月底）進行，匯報學位論文工作的進展情況，遇到問題和困難及時向導師尋求幫助和指導，保證論文順利完成。

5、學位論文送審分兩批進行，第一批安排在第五學期期中，論文送審截止日為11月10日；第二批安排在第六學期期中，論文送審截止日為4月10日。

6、論文答辯、學位申請和學位授予參照《石家莊鐵道學院學位授予工作實施細則》執行。

碩士點負責人：

培養單位學位評定分委員會主席：

（分委員會公章）

年

工程結構分析論文范文第3篇

關鍵詞：靜力彈塑性；大跨徑斜拉橋索塔；加載模式；能力譜；需求譜

中圖分類號：U448 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2009）15-0168-02

一、理論分析

（一）工程簡介

某斜拉橋主橋為184米+460米+184米塔雙索面PC梁斜拉橋，全長828m。全幅橋采用采用分離式箱型斷面，半漂浮體系，索塔選用H塔形，各設兩道橫梁系，將索塔分為上塔柱、中塔柱和下塔柱三部分。索塔采用箱型截面，索塔內采用角鋼組拼成勁性骨架。

橋墩僅設置一個交界墩，兩岸均設輔助墩，輔助墩由雙柱式樁基礎組成，每隔輔助墩對應一個箱梁。樁基礎為支持樁，由21根樁徑為2.5米群樁組成，樁基嵌入弱風化層，為嵌巖樁。

斜拉索：采用￠15.24環氧噴涂鋼絞線，主橋斜拉索共有六種規格，共計304根。

（二）索塔橫向靜力彈塑性分析模型

斜拉橋為柔性結構，基本周期較長，在地震作用下的受力一般不會很大，但在罕遇地震作用下，塔柱有可能屈服進入塑性工作階段。索塔由于斜拉索的約束，剛性大大增強，以主塔振動為主的振型出現的較晚，斜拉索對主塔縱向的約束遠遠大于橫向，以主塔縱向振動為主的振型遠遠落后于橫向。對索塔而言，結構橫橋向響主要由其第二振型控制。本文選取剛度相對較弱的索塔橫向進行push-over分析，由于南塔和北塔基本對稱性，本文選取南塔進行靜力彈塑性分析，如圖1所示：

（三）push-over分析能力曲線

考慮到主梁橫向振動使斜拉索產生對索塔的水平推力而采用均布荷載模式，參照一般梁橋橋墩所采用的水平荷載模式，最終采用均布、倒三角和塔頂集中力三種水平荷載模式對主塔進行橫橋向靜力彈塑性推倒分析，考慮斜拉索對索塔的橫向約束及主梁振動對主塔影響的等效結構。通過自振頻率與原結構相等的原則，對索塔錨固點及索塔與主梁之間的橫向限位支座點處附加剛度和附加質量。經過試算南塔錨固點和索塔橫向限位支座點處把剛度增大10%，質量增加5%。

計算獲得總水平力V和塔頂橫向位移的關系曲線，如圖2所示：

均布荷載模式下，整個結構塑性得到充分發揮，倒塌時需要的總水平力最大，而塔頂集中力荷載模式下，主塔倒塌時的總水平力最小。塔頂集中力水平荷載模式是偏于保守的一種極限狀態。

由斜拉橋動力特性分析可以獲得斜拉橋南塔橫向振動的振型函數，將已經獲得的push-over分析曲線轉換成A-D（Acceleration-Displacement）格式能力曲線，如圖3所示：

二、抗震性能評價

能力譜與不同的需求反應譜相交。最終要在這些交點中，確定出一個作為相點。在一個交點處，由能力譜計算得到的延性系數應當與需求反應譜的延性值匹配。將A-D格式的能力譜與需求譜繪于同一個圖表中，如圖4所示，可以看出，斜拉橋在7度罕遇地震（水平地震影響系數α=0.5）和8度遇地震（水平地震影響系數α=0.9）作用下，不管采用哪種水平荷載模式，主依然處在彈性工作階段；在9度罕遇地震（水平地震影響系數α=1.4）作用時，集中荷載模式下，能力曲線與彈性需求譜曲線（μ=1）的交點坐標為（0.2231，2.0390），達到極限應力。

三、結論

1．本文對大跨度斜拉橋的主塔進行橫橋向的push-over分析，得到塔頂橫向位移和總水平力之間的關系曲線，并轉化成能力譜。將能力譜曲線與需求譜曲線繪制在同一張圖中，對斜拉橋的抗震性能進行評價。在Ⅱ類場地7度罕遇地震作用下，左、右主塔均在彈性工作階段。在9度罕遇地震作用下，結構已接近破壞。

2．靜力彈塑性（Pushover）分析比一般的非線性時程分析簡單，方便，快捷，同時也能得到較合理的數值結果。易于工程師在設計中掌握和應用，在今后的橋梁的設計中，不失為一種簡單的抗震設計驗算方法。

參考文獻

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工程結構分析論文范文第4篇

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工程結構分析論文范文第5篇

【關鍵詞】結構設計；剛度；分析

一.結構受荷的能量傳遞過程

人們發現任何自然事物的變化必然遵循能量守恒原理和最小作用量原理。其中，能量守恒原理揭示出事物的變化總是在一定的范圍內守恒；最小作用量原理揭示出事物變化的路徑總是作用量最小的路徑（或過程）。建筑結構也不例外。從傳遞外部荷載的角度來看，設計一種穩定平衡的結構就是設計一個傳遞外部荷載的路徑。可以想象在外部荷載作用下穩定平衡的結構內部產生“力流”，該“力流”將荷載由力的作用點傳至支座、地基。在這一過程中，外部荷載在結構外部產生位移，“力流”在結構內部使材料產生應變和各點分布應力。結構外部荷載與位移作用產生外部功，結構內部應力與應變作用產生內部勢能―應變能。能量守恒原理表明外部荷載作用的功等于結構內部的應變能（結構分析中一般以線彈性范圍內小變形結構為對象，同時忽略其中能量損失。）。最小作用量原理表明這一路徑（或過程）總是最短、最流暢的幾何路徑，穩定平衡的結構內部應變能最小。在結構中最小作用量原理體現為最小勢能原理。

二.剛度的內涵

從能量角度出發，根據卡式第二定理可以求解單個構件位移，該公式與從虛位移原理導出的構件位移公式一致，具體表達如下：

上式中：Δ為結構的整移；m為組成結構的構件數；∑K為結構整體剛度。

從以上公式可以看出“剛度”是聯系“能量、力、變形（位移）”的橋梁。結構傳遞外部荷載的過程就是能量傳遞的過程，屬于外部因素的“力、能量”在結構內部的作用、傳遞及所引起的結構反應都要通過內部因素“剛度”來實現，剛度“規定”了結構內在的“力、能量”傳遞機理，是客觀存在的內在本質。

剛度由三個主要因素決定：材料的本構關系、形狀和大小、相互間約束。在前述公式中可以直觀看出前兩個因素的作用。結構分析中一般假定材料為線彈性關系符合廣義虎克定律，材料的本構關系主要表現為材料的彈性模量。例如，鋼材的彈性模量大約是木材的20倍。形狀和大小主要是指在主要受力方向上材料用量的分布情況和材料用量的多少。相互間約束是結構力學學習的重要內容。多個構件由約束共同組成結構體。沒有多余約束的結構稱為靜定結構，有多余約束的結構稱為超靜定結構。靜定結構因為無多余約束，外部作用在結構內沿最短路徑傳遞（只在最短路徑上的結構內傳遞），同時結構的內力唯一（不在附屬的、無關的結構引起內力），結構的變形隨結構剛度增大而減小，結構內部應變能最低。超靜定結構因為有多余約束，在外部作用下與多余約束連接的構件無法單獨變形，因共同的約束而共同一致變形（稱之為變形協調），剛度大的構件必然分擔了較大的內力（稱之為剛度分配），分配的結果使超靜定結構內力更均勻，結構整體變形更小，內部應變能最低。

三.剛度的外延

剛度的外延指的是“剛度”概念所包含的范圍。由低到高，在結構分析中，剛度有三個層次：截面剛度、構件剛度、結構剛度。決定剛度的三個因素在每一層次上，結構設計都有不同側重點。具體見下表：

四.剛度各因素的作用

本構關系的作用主要體現在：需要增加剛度時盡可能選用高彈性模量的材料。同時應注意，隨著材料性能的提高，材料的截面會變得單薄，在外部作用下結構符合最小勢能原理，可能從一種平衡狀態轉化為另一種平衡狀態，而發生失穩。

形狀和大小的作用主要體現在：1）在相同力的作用下，改變形狀或大小，進而增加受力方向的剛度，一定會減小該方向的位移。2）一般情況下，超靜定結構中通過改變形狀或大小，相對的增加某一局部的剛度，則該局部的內力也相應增加。特殊情況下，各部分內力分布的比例與其線剛度的相對比例呈線性關系，如：水平作用下適用于反彎點法的結構等。

五.剛度在結構設計中的應用

文獻四、五對這一論題有精彩而充分的論述，本文試從設計順序角度對剛度的應用做一個概括性描述。

在結構設計時，首先應確定結構整體的合理剛度，控制分部結構體系間的相對剛度。整體的合理剛度主要體現在三個方面：1）分體系間能充分發揮協同作用。一是應重視影響整體性的分體系的設計，如：水平樓蓋體系、支撐體系的設計。二是要從整體的角度來考察上部結構與下部基礎的協調變形問題，如：樁基礎的變剛度調平。2）結構整體剛度要“剛柔相濟”。結構過剛則變形能力差，意味著外部能量主要由自身抵抗、吸收。對于地震作用，顯然是不利而且不經濟的。結構過柔則變形過大，在風荷載作用下會有使用上的不適感。嚴重時會整體傾覆。總之應在“剛、柔”之間尋找合理的度。3）各部分比例合理。某一局部相對其他部分剛度過大，往往意味著其將承擔更大的能量、內力，一旦破壞，結構將發生連續性倒塌。對稱、均勻的結構往往更合理，因為其各體系、各構件內力更均勻，能量分布更合理，抗倒塌性強。

其次是調整結構剛度的分布，優化結構構件間的相對剛度。結構分析中一維構件應注重支座、約束的作用。二維構件應注重平面外剛度。構件相連時應從相對剛度角度分清主次關系，根據設計目標設計出合理的傳力關系。

最后通過細部設計保證材料的工作性能，使整體結構發揮出預期的設計作用。

六.結語

從力與變形的角度探討剛度的文章很多，本文試從能量角度解釋剛度的概念，淺要談談自己對結構分析中的這一概念的認識。

參考文獻：

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