工程结构分析论文

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工程结构分析论文范文第1篇

1检测技术

传统的检测手段(如人工目测)和无损检测技术(如超声波、声发射、x-射线等)均是结构局部损伤的检测方法，难以预测预报结构整体的性能退化，无法实现实时的健康监测和损伤诊断。一个不可忽略的事实是：结构损伤的出现势必导致结构性能参数(如刚度、频率、阻尼或质量)的变化，如果这种变化能够很好的被检测和分类的话，就可以用来进行结构损伤诊断与健康监测，显然。这是整体的检测方法。

1.1整体结构监测

整体结构监测的主要内容包括沉降观测，位移观测、挠度观测、裂缝观测和振动观测等。每一种建筑物的观测内容，应根据建筑物的具体情况和实际要求综合确定测量项目。健康监测方法与测量仪器的发展密切相关。目前，GPS定位技术已经在区域性变形观测和大型工程变形监测中应用，并具有实时、连续、自动监测的优点，甚至与远程数据传输相结合，实现监测与决策智能化。监测的准确性取决于监测方案的科学性、监测点布置的合理性及测量仪器的精确度。

结构监测的方法可分为四类：(1)空间域方法，(2)模态域方法，(3)时域方法，(4)频域方法。其中空间域方法是根据质量、阻尼和刚度矩阵的改变来检测和确定损伤位置I模态域方法根据自振频率、模态阻尼比和模态振型的改变来检测损伤；在时域方法中。系统参数通过在一定时间内采样的数据来直接确定，精度较高，但很费时，在频域方法中，模态参数如自振频率、阻尼比和振型等是确定的，谱分析和频率响应函数被广泛应用。上述方法各有其优缺点。如频域方法和模态域方法使用转换的数据，数据转换存在误差和噪声。在空间域方法中，质量和刚度矩阵的建模与修正还存在问题，并且难以精确。将两三种方法结合起来检测和评估结构的损伤具有很强的发展趋势，比如将静载测试和模态测试的数据结合起来诊断损伤，这样可以克服各自方法的缺点并相互检查。与损伤检测的复杂性相适应。

1.2结构性能的检测

结构性能的检测是可靠性鉴定工作中的重要环节，内容一般有结构材料的力学性能检测、结构的构造措施检测、结构构件尺寸和钢筋位置及直径的检测、结构及构件的开裂和变形情况检测等。

1.2.1混凝土结构

混凝土强度及缺陷的检测技术目前得到了广泛的应用和发展，分为非破损检测技术和局部破损检测技术。由于非破损检测技术具有适用性强、可连续大面积测试、不破坏结构且能获得破坏试验不能获得的信息(如内部孔洞、疏松、不均匀性等)等特点，因此，一般情况下，均采用非破损检测技术(但检测结果的精确度较差)。到目前为止，关于混凝土强度的非破损检测技术有回弹法、超声法等，局部破损检测技术有钻芯法、拔出法和灌入法等，以及由上述基本方法组合而成的超声回弹综合法、钻芯回弹综合法等。混凝土强度的检测技术已基本成熟，成熟的标志在于测试理论的完善和测试仪器性能。如；“回弹值——碳化深度——强度”关系，反映了回弹值与混凝土强度之间的基本规律。回弹、超声、钻芯和拔出等较为成熟的混凝土强度和缺陷检测方法已经有了全国性的检测本论文由整理提供技术规程。

混凝土构件钢筋配置情况的检测有破损和非破损两类方法。破损方法是凿去检测部位的混凝土，直接量测钢筋的数量、直径及保护层厚度，然后与设计图纸比较。这种方法对构件有损伤，应尽可能少用。非破损方法主要有电磁法、雷达法和超声法，雷达法测试速度较快，电磁法相对较慢；对保护层厚度的测定用超声法精度相对较高。上述几种方法均不能准确测定出钢筋直径，也不能测定节点区的钢筋和构件中刚进的连接情况。而这些检测项目的结果客观上又是结构鉴定与加固的依据。因此迫切需要开发研制测试精度高的检测仪器。

1.2.2砌筑结构

砌筑结构检验测试技术起步比混凝土结构略晚一些，技术成熟程度比混凝土强度检测技术略差，但该项技术的发展势头猛，在国内形成了百家争鸣的可喜局面，目前，砌体结构材料强度的检测技术正日益成熟。

砌筑强度检测方法有现场检测法和间接测试法，现场测试法有推剪法、单剪法、轴压法、扁千斤顶和拔出法等五种检测方法，需要从墙体上截取试件，比较困难，且试件稍经搬动，强度就会受到影响，故应用较少。间接测试法是通过检测砖和砂浆的强度，然后依据现行规范直接确定砌体强度。砖的强度检测通常可以从砌体上取样按常规方法进行检测，方法比较简单。砂浆强度检测方法有冲击法、点荷法、回弹法、筒压法、射钉法和剪切法等。

1.2.3钢姑构

与混凝土结构和砌体结构相比，工程建设中钢结构的数量相对较少，加之冶金、机械、交通、航空、石油、化工等工业部门对钢材物理力学性能、内部缺陷，焊缝探伤等检验方法比较完普。因而其检验测试技术发展之路基本是借鉴学习国内其他行业的先进方法，如焊缝和钢材的超声波探伤方法、射线探伤方法、磁粉探伤方法和渗透探伤方法等。

结构鉴定与评估技术的发展与建筑市场和社会的需求有直接的关系，与国家的经济状况有密切的关系，同时又受到检测技术发展的影响。结构的可靠性评级是根据检测的结果进行评定，它是结构维修，加固的重要依据。根据《危险房屋鉴定标准》(JGJ125—99)(2004年版)，房屋的综合评定按三个层次进行；第一层次应为构件危险性鉴定，其等级评定分为危险构件(Td)和非危险构件(Fd)两类；第二层次应为房屋组成部分(地基基础、上部承重结构、围护结构)危险性鉴定。其等级评定应分为a、b、c、d四等级；第三层次应为房屋危险性鉴定，其等级评定应分为A、B、C、D四等级。超级秘书网

建设工程质量的检测与鉴定技术已超出了单纯的结构安全的范畴，包括了结构的安金性、耐久性、适用性和抗灾害能力以及工程质量问题产生原因的鉴定与分析等综合问题。建设工程质量的检测与鉴定为治理工程质量通病。如设计造成的多层砖房温度裂缝问题，混凝土工程施工阶段的开裂问题等起到了积极的作用。为设计规范和施工验收规范的修编提供了依据。

2结论

工程结构分析论文范文第2篇

（专业代码：081903　 授予工学硕士学位）

一、培养目标

1、较好地掌握基本理论，树立爱国主义和集体主义思想，遵纪守法，具有较强的事业心和责任感，具有良好的道德品质和学术修养，身心健康；

2、系统掌握本学科坚实的基础理论和专门知识，具有从事安全技术工程领域的科学研究或独立担任专门技术工作的能力；

3、比较熟练地运用一门外国语。

二、学科专业及研究方向简介

1、本专业隶属的一级学科为矿业工程。安全技术与工程是针对大型基础设施的公共安全而发展起来的一门新型交叉学科，该学科以保证大型基础设施的安全性和可靠性为目标，主要进行监测技术、检测技术、信息处理技术、控制技术、健康诊断与评价技术等基础理论及应用技术研究。该专业可招收土木工程、交通工程、机械工程、力学、安全工程、信息技术及材料科学与工程等相关专业的本科生。

2、主要研究方向及其内容：

1)结构健康监测与信息处理技术：主要包括结构健康监测技术、监测与诊断系统、监测信息处理技术、数据挖掘技术、远程监测技术等研究。

2)结构健康诊断与安全评估：主要包括结构健康诊断理论和技术、结构健康状态及安全评估技术等研究。

3)既有结构性能评估与控制技术：主要包括既有结构检测技术、仿真分析技术、承载能力及耐久性评定、寿命评估、结构控制及加固技术等研究。

4)大型施工机械安全技术与工程：主要包括大型施工设备的设计、状态监测与故障诊断、施工控制与安全管理等研究。

三、培养方式及学习年限

1、硕士生的培养方式为导师负责制，课程学习和科学研究可以相互交叉。课程学习实行学分制，一般要求在前一年修满所要求的学分。

2、硕士生培养实行学年制，学制2.5年。硕士生的在校学习年限为2～3.5年（含休学）。

四、课程设置与学分要求

课程设置分学位课和非学位课两大类，学位课分为公共学位课、基础理论课、专业学位课，非学位课分为选修课和必修环节。硕士生在校期间，应修最低学分为26学分，其中公共学位课8学分，基础理论课不少于4学分，专业学位课不少于5学分，选修课不少于5学分，必修环节4学分，最高学分不超过34学分。学分积要求是学位课学分积不少于51，选修课学分积不少于15，总学分积不少于66。

课程的考核采取以下几种方式：

方式A：平时成绩（20%）+闭卷考试（80%）的考核方式；

方式B：闭卷考试（50%）+课程论文（50%）的考核方式；

方式C：平时成绩（30%）+课程论文或课程设计（70%）的考核方式；

方式D：考查。

课程

类别课程编号课程名称学时学分开课学期开课单位考核方式

ⅠⅡⅢ

公共课学位课

100401自然辩证法322√人文分院B

100402科学社会主义理论与实践161√人文分院B

101201公共外语64+324√√外语系A

100001专业外语161√B

基 础 理 论 课111105数值分析483√数理系A

111108应用数理统计322√数理系A

111103随机过程483√数理系A

111003有限元法基础483√工程力学系A

专 业 学 位 课121701安全系统工程322√大型结构所B

121702现代结构测试原理322√大型结构所B

121703智能材料与结构322√大型结构所B

120101桥梁结构理论483√土木分院A

120102高等结构动力学42+63√土木分院B

120103高等岩土力学40+83√土木分院B

120105高等混凝土结构学483√土木分院B

120106高等钢结构理论483√土木分院B

120803数字信号处理322√电气分院A

130907模式识别与图像处理322√计信分院C

选 修 课131701结构工程仿真技术322√大型结构所C

131702风险分析322√大型结构所C

131703结构健康监测实验技术322√大型结构所C

131704现代传感器技术322√大型结构所C

131705风工程概论322√大型结构所C

131706结构振动与控制322√大型结构所C

130118工程抗震24+82　√　土木分院C

130109弹性薄壁杆件理论322√土木分院C

130116环境岩土工程与灾害防治322√土木分院C

131002结构分析及反分析方法322√工程力学系C

130903嵌入式系统及应用322√计信分院C

131201日语161√外语系C

130401人文社科系列讲座161√人文分院C

必 修

环 节140001科研（教学）实践1√D

140002学科前沿报告与学术活动8次1√√D

141501信息检索161√图书馆C

补修课程

五、学位论文要求

学位论文工作是研究生培养的重要组成部分，是对研究生进行科学研究或承担专门技术工作的全面训练，是培养研究生创新能力、综合运用所学知识发现问题、分析问题和解决问题能力的主要环节，也是培养研究生文献阅读能力、工程设计能力、实验能力、数据分析能力和数据处理能力、逻辑推理能力和写作能力的主要环节。要求做到：

1、学位论文的选题必须着重选择对国民经济具有一定实用价值或理论意义的课题，要充分考虑实验的各种条件、课题的份量与难易程度；学位论文的选题必须在第三学期期中（10月底前）完成，开题报告统一交培养单位办公室。

2、学位论文必须在指导教师的指导下由研究生独立完成，研究工作必须坚持实践性、实验性的原则，论文内容应以研究生本人从事的实验、观测和调查的材料为主。对所研究的课题要有自己独立的见解。

3、硕士生论文科研时间一般不少于1年。

4、学位论文实行中期检查制度，一般应在第四学期（5月底）进行，汇报学位论文工作的进展情况，遇到问题和困难及时向导师寻求帮助和指导，保证论文顺利完成。

5、学位论文送审分两批进行，第一批安排在第五学期期中，论文送审截止日为11月10日；第二批安排在第六学期期中，论文送审截止日为4月10日。

6、论文答辩、学位申请和学位授予参照《石家庄铁道学院学位授予工作实施细则》执行。

硕士点负责人：

培养单位学位评定分委员会主席：

（分委员会公章）

年

工程结构分析论文范文第3篇

关键词：静力弹塑性；大跨径斜拉桥索塔；加载模式；能力谱；需求谱

中图分类号：U448 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2009）15-0168-02

一、理论分析

（一）工程简介

某斜拉桥主桥为184米+460米+184米塔双索面PC梁斜拉桥，全长828m。全幅桥采用采用分离式箱型断面，半漂浮体系，索塔选用H塔形，各设两道横梁系，将索塔分为上塔柱、中塔柱和下塔柱三部分。索塔采用箱型截面，索塔内采用角钢组拼成劲性骨架。

桥墩仅设置一个交界墩，两岸均设辅助墩，辅助墩由双柱式桩基础组成，每隔辅助墩对应一个箱梁。桩基础为支持桩，由21根桩径为2.5米群桩组成，桩基嵌入弱风化层，为嵌岩桩。

斜拉索：采用￠15.24环氧喷涂钢绞线，主桥斜拉索共有六种规格，共计304根。

（二）索塔横向静力弹塑性分析模型

斜拉桥为柔性结构，基本周期较长，在地震作用下的受力一般不会很大，但在罕遇地震作用下，塔柱有可能屈服进入塑性工作阶段。索塔由于斜拉索的约束，刚性大大增强，以主塔振动为主的振型出现的较晚，斜拉索对主塔纵向的约束远远大于横向，以主塔纵向振动为主的振型远远落后于横向。对索塔而言，结构横桥向响主要由其第二振型控制。本文选取刚度相对较弱的索塔横向进行push-over分析，由于南塔和北塔基本对称性，本文选取南塔进行静力弹塑性分析，如图1所示：

（三）push-over分析能力曲线

考虑到主梁横向振动使斜拉索产生对索塔的水平推力而采用均布荷载模式，参照一般梁桥桥墩所采用的水平荷载模式，最终采用均布、倒三角和塔顶集中力三种水平荷载模式对主塔进行横桥向静力弹塑性推倒分析，考虑斜拉索对索塔的横向约束及主梁振动对主塔影响的等效结构。通过自振频率与原结构相等的原则，对索塔锚固点及索塔与主梁之间的横向限位支座点处附加刚度和附加质量。经过试算南塔锚固点和索塔横向限位支座点处把刚度增大10%，质量增加5%。

计算获得总水平力V和塔顶横向位移的关系曲线，如图2所示：

均布荷载模式下，整个结构塑性得到充分发挥，倒塌时需要的总水平力最大，而塔顶集中力荷载模式下，主塔倒塌时的总水平力最小。塔顶集中力水平荷载模式是偏于保守的一种极限状态。

由斜拉桥动力特性分析可以获得斜拉桥南塔横向振动的振型函数，将已经获得的push-over分析曲线转换成A-D（Acceleration-Displacement）格式能力曲线，如图3所示：

二、抗震性能评价

能力谱与不同的需求反应谱相交。最终要在这些交点中，确定出一个作为相点。在一个交点处，由能力谱计算得到的延性系数应当与需求反应谱的延性值匹配。将A-D格式的能力谱与需求谱绘于同一个图表中，如图4所示，可以看出，斜拉桥在7度罕遇地震（水平地震影响系数α=0.5）和8度遇地震（水平地震影响系数α=0.9）作用下，不管采用哪种水平荷载模式，主依然处在弹性工作阶段；在9度罕遇地震（水平地震影响系数α=1.4）作用时，集中荷载模式下，能力曲线与弹性需求谱曲线（μ=1）的交点坐标为（0.2231，2.0390），达到极限应力。

三、结论

1．本文对大跨度斜拉桥的主塔进行横桥向的push-over分析，得到塔顶横向位移和总水平力之间的关系曲线，并转化成能力谱。将能力谱曲线与需求谱曲线绘制在同一张图中，对斜拉桥的抗震性能进行评价。在Ⅱ类场地7度罕遇地震作用下，左、右主塔均在弹性工作阶段。在9度罕遇地震作用下，结构已接近破坏。

2．静力弹塑性（Pushover）分析比一般的非线性时程分析简单，方便，快捷，同时也能得到较合理的数值结果。易于工程师在设计中掌握和应用，在今后的桥梁的设计中，不失为一种简单的抗震设计验算方法。

参考文献

[1]叶燎原，潘文．结构静力弹塑性分析（Pushover）的原理和计算实例[J]．建筑结构学报，2000，21（1）．

[2]潘龙．基于推倒分析方法的桥梁结构地震损伤分析与性能设计[D]．同济大学硕士学位论文，上海：同济大学，2001．

[3]王东升，翟桐，郭明珠．利用Pushover方法分析桥梁的抗震安全性[J]．世界地震工程，2000，16（2）．

工程结构分析论文范文第4篇

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工程结构分析论文范文第5篇

【关键词】结构设计；刚度；分析

一.结构受荷的能量传递过程

人们发现任何自然事物的变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变化总是在一定的范围内守恒；最小作用量原理揭示出事物变化的路径总是作用量最小的路径（或过程）。建筑结构也不例外。从传递外部荷载的角度来看，设计一种稳定平衡的结构就是设计一个传递外部荷载的路径。可以想象在外部荷载作用下稳定平衡的结构内部产生“力流”，该“力流”将荷载由力的作用点传至支座、地基。在这一过程中，外部荷载在结构外部产生位移，“力流”在结构内部使材料产生应变和各点分布应力。结构外部荷载与位移作用产生外部功，结构内部应力与应变作用产生内部势能―应变能。能量守恒原理表明外部荷载作用的功等于结构内部的应变能（结构分析中一般以线弹性范围内小变形结构为对象，同时忽略其中能量损失。）。最小作用量原理表明这一路径（或过程）总是最短、最流畅的几何路径，稳定平衡的结构内部应变能最小。在结构中最小作用量原理体现为最小势能原理。

二.刚度的内涵

从能量角度出发，根据卡式第二定理可以求解单个构件位移，该公式与从虚位移原理导出的构件位移公式一致，具体表达如下：

上式中：Δ为结构的整移；m为组成结构的构件数；∑K为结构整体刚度。

从以上公式可以看出“刚度”是联系“能量、力、变形（位移）”的桥梁。结构传递外部荷载的过程就是能量传递的过程，属于外部因素的“力、能量”在结构内部的作用、传递及所引起的结构反应都要通过内部因素“刚度”来实现，刚度“规定”了结构内在的“力、能量”传递机理，是客观存在的内在本质。

刚度由三个主要因素决定：材料的本构关系、形状和大小、相互间约束。在前述公式中可以直观看出前两个因素的作用。结构分析中一般假定材料为线弹性关系符合广义虎克定律，材料的本构关系主要表现为材料的弹性模量。例如，钢材的弹性模量大约是木材的20倍。形状和大小主要是指在主要受力方向上材料用量的分布情况和材料用量的多少。相互间约束是结构力学学习的重要内容。多个构件由约束共同组成结构体。没有多余约束的结构称为静定结构，有多余约束的结构称为超静定结构。静定结构因为无多余约束，外部作用在结构内沿最短路径传递（只在最短路径上的结构内传递），同时结构的内力唯一（不在附属的、无关的结构引起内力），结构的变形随结构刚度增大而减小，结构内部应变能最低。超静定结构因为有多余约束，在外部作用下与多余约束连接的构件无法单独变形，因共同的约束而共同一致变形（称之为变形协调），刚度大的构件必然分担了较大的内力（称之为刚度分配），分配的结果使超静定结构内力更均匀，结构整体变形更小，内部应变能最低。

三.刚度的外延

刚度的外延指的是“刚度”概念所包含的范围。由低到高，在结构分析中，刚度有三个层次：截面刚度、构件刚度、结构刚度。决定刚度的三个因素在每一层次上，结构设计都有不同侧重点。具体见下表：

四.刚度各因素的作用

本构关系的作用主要体现在：需要增加刚度时尽可能选用高弹性模量的材料。同时应注意，随着材料性能的提高，材料的截面会变得单薄，在外部作用下结构符合最小势能原理，可能从一种平衡状态转化为另一种平衡状态，而发生失稳。

形状和大小的作用主要体现在：1）在相同力的作用下，改变形状或大小，进而增加受力方向的刚度，一定会减小该方向的位移。2）一般情况下，超静定结构中通过改变形状或大小，相对的增加某一局部的刚度，则该局部的内力也相应增加。特殊情况下，各部分内力分布的比例与其线刚度的相对比例呈线性关系，如：水平作用下适用于反弯点法的结构等。

五.刚度在结构设计中的应用

文献四、五对这一论题有精彩而充分的论述，本文试从设计顺序角度对刚度的应用做一个概括性描述。

在结构设计时，首先应确定结构整体的合理刚度，控制分部结构体系间的相对刚度。整体的合理刚度主要体现在三个方面：1）分体系间能充分发挥协同作用。一是应重视影响整体性的分体系的设计，如：水平楼盖体系、支撑体系的设计。二是要从整体的角度来考察上部结构与下部基础的协调变形问题，如：桩基础的变刚度调平。2）结构整体刚度要“刚柔相济”。结构过刚则变形能力差，意味着外部能量主要由自身抵抗、吸收。对于地震作用，显然是不利而且不经济的。结构过柔则变形过大，在风荷载作用下会有使用上的不适感。严重时会整体倾覆。总之应在“刚、柔”之间寻找合理的度。3）各部分比例合理。某一局部相对其他部分刚度过大，往往意味着其将承担更大的能量、内力，一旦破坏，结构将发生连续性倒塌。对称、均匀的结构往往更合理，因为其各体系、各构件内力更均匀，能量分布更合理，抗倒塌性强。

其次是调整结构刚度的分布，优化结构构件间的相对刚度。结构分析中一维构件应注重支座、约束的作用。二维构件应注重平面外刚度。构件相连时应从相对刚度角度分清主次关系，根据设计目标设计出合理的传力关系。

最后通过细部设计保证材料的工作性能，使整体结构发挥出预期的设计作用。

六.结语

从力与变形的角度探讨刚度的文章很多，本文试从能量角度解释刚度的概念，浅要谈谈自己对结构分析中的这一概念的认识。

参考文献：

1. 黄真 林少培，现代结构设计的概念与方法[M]，中国建筑工业出版社（2010），10页

2. 龙驭球 包世华，结构力学教程[M]，高等教育出版社（1988），380-390页

3. 同济大学航空航天与力学学院基础力学教学研究部，材料力学[M]，同济大学出版社（2011），249-278页