蜂窝型混凝土空腹夹层板剪力键静力参数化分析

为进一步研究蜂窝型混凝土空腹夹层板新型楼盖结构,同时完善空腹夹层板结构体系,本文研究以某大学文体中心的蜂窝型混凝土空腹夹层板楼盖为基础,提取出其重要构件Y字形剪力键进行模型简化并建立了有限元基准模型。再通过参数化分析,研究不同因素影响下Y字形剪力键静力性能变化。结果表明,纵筋配筋率对剪力键的受剪承载力影响较小,而箍筋体积配箍率、混凝土强度和剪力键截面面积对其有较大影响。为蜂窝型混凝土空腹夹层板的设计研究提供了一定的参考价值。     

钢-混凝土组合空腹夹层板几种有限元模型的对比研究

为了比较钢-混凝土组合空腹夹层板3种常用的有限元模型的计算结果,建立了考虑材料非线性的壳-实体精细化模型和两种梁-壳混合模型。以30块精细化程度不同的正交正放钢-混凝土组合空腹夹层板数值模型为例,并考虑剪力键节点尺寸及表层混凝土板厚的变化进行有限元参数化分析。找出了简化数值模型和精细化数值模型对于竖向挠度、自振频率等计算结果的差别,并提出了基于结构层次和构件层次的修正方法。在工程数值分析中,想要得到更好的精度,应采用精细化的有限元模型,或对简化数值模型结果进行修正。     

钢-混凝土组合空腹夹层板关键部位力学特性分析

为了准确掌握钢-混凝土组合空腹夹层板剪力键节点及支座处上下肋的受力特性,建立了壳-实体单元精细化有限元模型。选取一块平面尺寸12×12m的正交正放钢-混凝土组合空腹夹层板,考虑材料的非线性影响。根据精细化的有限元法计算结果可知,剪力键节点在不同位置受力有很大差别,但均受力合理,而支座处空腹截面则容易产生应力集中,如果做成实腹截面则受力合理,且能很好地控制变形。     

混凝土板对钢空腹夹层板楼盖静力性能影响分析

为进一步研究混凝土板对钢空腹夹层板楼盖静力性能的影响,运用非线性有限元方法,通过建立精细化模型,对其在两个设计层次中的影响程度进行了对比分析。以混凝土板厚度作为变量,分析了不同混凝土板厚夹层板楼盖静力特性的变化趋势,并对其进行了比较。研究结果表明,混凝土板可以显著提高楼盖结构竖向刚度,并有效降低钢空腹夹层板楼盖上肋和剪力键的应力水平。根据常见结构跨度,混凝土板厚的取值范围在120 mm以内时,结构整体性能提高最为明显。因此,在设计分析时考虑混凝土板的影响是合理的。     

钢空腹夹层板剪力键节点的极限载荷研究分析

剪力键节点域是构成钢空腹夹层板的重要关键节点。在ANSYS有限元分析软件下,建立2组考虑材料非线性的数值模型,即设置加劲板宽度和改变方钢管厚度作为研究剪力键节点域极限载荷的影响因素。研究结果表明设置加劲板、增大方钢管厚度均可有效的提高钢空腹夹层板剪力键节点域的极限载荷。     

剪力键节点域对钢空腹夹层板静力特征的影响分析

为研究剪力键节点域对钢空腹夹层板静力特征的影响,建立考虑节点域影响的钢空腹夹层板有限元模型并进行参数化对比分析,得出钢空腹夹层板的挠度和上下肋内力的变化情况。研究结果表明,剪力键节点域的影响会增大钢空腹夹层板的挠度,减小上下肋的轴力;节点域加劲板的宽度以及剪力键的宽厚比、高宽比等因素对钢空腹夹层板的挠度和上下肋的内力的影响明显;设置加劲板能改善节点域应力分布不均等情况,增大剪力键节点域整体刚度,提高钢空腹夹层板的力学性能。     

空腹桁架梁-空腹夹层板楼盖的静力性能分析

空腹桁架梁-空腹夹层板是一种新型空腹夹层板,为研究其在静力作用下挠度变化,采用参数化建模分析,通过改变混凝土板厚度、空腹桁架梁及空腹夹层板上下肋刚度、剪力键和边柱刚度、跨高比等,建立94个有限元模型,得出这些因素对楼盖挠度的影响程度。研究表明,混凝土楼盖厚度增加,楼盖挠度先增加后减小;空腹桁架梁上下肋刚度与挠度近似呈线性变化;剪力键和边柱的刚度与挠度呈非线性变化,且随着刚度增大其对挠度影响程度逐渐降低;跨高比与挠度呈近似正比关系,且跨高比对结构挠度影响最大,为控制挠度的主控因素。     

钢空腹夹层预应力组合扭网壳静力性能分析

扭网壳由一条直线两端沿着其对应两条倾斜角不同的直线移动形成。为研究钢空腹夹层预应力组合扭网壳结构的静力性能,基于有限元分析软件建立实际模型和等代模型,分析网格尺寸、空腹夹层板高度对实际模型内力分布的影响,得到在网格尺寸一定时,空腹夹层板高度改变对上、下肋轴力和剪力键轴力、弯矩影响较大;空腹夹层板高度一定时,随着网格尺寸的增加,构件内力均有所增大。在此基础上又对比分析了预应力对两种模型竖向挠度的影响,结果表明施加预应力可以减小结构的竖向挠度,提高扭网壳结构的刚度。     

交叉梁系,板与交叉梁系混合结构和空腹夹层板动力响应的研究

本文利用能量法求出交叉梁系，板与交叉梁系混合结构以及剪力键式空腹夹层板结构的固有频率，给出相应的振型。     

大跨度空腹夹层板楼盖的静力稳定性分析

针对大跨度钢筋混凝土空腹夹层板楼盖结构体系,应用大型有限元分析软件ANSYS对这种新型结构的23个模型进行分析,采用线性有限元法计算。通过研究特征值屈曲分析其静力稳定性能,并分析了空腹夹层板厚度、上下肋高度和表层薄板厚度在不同数值时对结构静力稳定性的影响。分析结果表明,空腹夹层板线性屈曲时以整体失稳为主,稳定性较好。空腹夹层板的厚度、上下肋高度和表层薄板厚度对结构的静力稳定性都有一定的影响,取适当的数值可显著提高结构的特征值屈曲荷载。     

钢一混凝土组合空腹板架结构负弯矩区力学性能研究

为研究钢—混凝土组合空腹板架结构负弯矩区力学性能,基于有限元分析软件Abaqus建立两跨半连续空腹板有限元模型,考虑了材料和几何非线性,对模型进行了竖向均布荷载作用下的力学性能研究,重点分析了中间支座负弯矩区钢筋、混凝土板、剪力键以及钢肋的受力特点。研究结果表明:负弯矩区混凝土板受拉开裂,板内分布钢筋主要承受拉力作用,且受力均匀;负弯矩区段的剪力键使混凝土板受到较大的冲切作用,且该范围随着负弯矩的降低而逐渐减弱,因此,在对结构负弯矩区进行设计、分析时应合理考虑混凝土板的有效宽度,并采取有效措施降低剪力键对混凝土板的冲切作用。     

基于不同类型剪力键空腹板架的静力分析

组合空腹板架结构中,剪力键是连接下弦钢肋与上层混凝土的关键构件,在结构中起着至关重要的作用。首先,本文对普通钢管剪力键组合空腹板架进行静力分析,其次,考虑对结构薄弱位置处的剪力键进行刚度加强,提出了两类不同构造形式的剪力键,即设置加劲肋剪力键和钢管混凝土剪力键。同时,分别对设置这两类不同构造形式剪力键的组合空腹板架进行静力分析,得到其对结构内力、应力分布的影响。     

混杂纤维混凝土螺栓剪力键疲劳性能

针对目前钢筋混凝土桥面板在车载反复作用下易开裂,以及焊钉剪力键锚固在混凝土中使得劣化桥面板难以更换问题,提出一种新型混杂纤维混凝土(HFRC)螺栓剪力键。为研究混杂纤维混凝土螺栓剪力键在疲劳荷载作用下的疲劳性能,设计4个推出试件(2个HFRC试件,2个普通混凝土(NC)试件)分别进行静载推出试验和疲劳推出试验;应用有限元ABAQUS,引入HFRC的本构关系以及螺栓孔与螺杆间隙的影响,建立HFRC螺栓剪力键基准有限元模型,将基准有限元模型计算结果导入疲劳分析软件FE-SAFE进行疲劳分析,并通过试验验证了其可行性;再应用有限元ABAQUS和疲劳分析软件FE-SAFE分析纤维、螺栓直径、混凝土强度等参数对HFRC螺栓剪力键疲劳寿命的影响,并对疲劳分析软件FE-SAFE计算结果进行非线性回归拟合。研究结果表明:掺入纤维后可以提高螺栓剪力键的承载力、初始刚度和疲劳寿命;静载破坏模式均为螺栓被剪断,在疲劳荷载作用下HFRC和NC推出试件破坏特征不同,HFRC试件为螺栓剪断,NC试件是混凝土板破坏;随着荷载幅值的增加,螺栓剪力键疲劳寿命减小;随着纤维掺入,螺栓直径增大以及混凝土强度的增加,螺栓剪力键疲劳寿命均增加。提出的HFRC螺栓剪力键疲劳寿命计算方法可为HFRC螺栓剪力键设计提供参考。     

基于一阶剪切变形理论的玻璃纤维增强塑料夹层板模态密度研究

为提高玻璃纤维增强塑料夹层板宽频带内振声响应特性的计算精度,基于一阶剪切变形理论建立振动控制方程,利用波数空间积分法给出由各向异性薄面板及各向同性夹芯组成的夹层板结构的模态密度解析表达式.通过三通道驱动点导纳实验法对理论模型进行验证分析,讨论了不同设计参数对夹层板模态密度的影响.结果表明:夹层板振动特性在低频段受弯曲刚度控制,高频段面外刚度则是重要影响参数,忽略横向剪切刚度会显著影响夹层板模态密度的估算精度.     

U形钢板-混凝土组合空腹夹层板在多遇地震作用下的抗震性能分析

U形钢板-混凝土组合空腹夹层板结构是一种新型的空间结构形式,具有自重较轻、受力合理等优点,同时具有良好的抗震性能。本文通过提出新的建模分析方法,分析U形钢板-混凝土组合空腹夹层板的抗震性能,同时与现有空腹夹层板的规程方法进行多遇地震下的建模分析的对比,比较两种方法建模的优势,探究竖向地震对空腹夹层板抗震的影响,也说明了空腹夹层板较好的抗震性能。     

大跨正交正放钢空腹夹层板楼盖刚度分析

为比较大跨钢空腹夹层板非等代模型与等代模型竖向刚度的差异,基于Midas Gen建立大量模型,分析了高度、网格尺寸和刚度比对等代模型竖向刚度的影响。结果表明:在截面一定的情况下,与空腹钢梁相比,随着网格尺寸和空腹夹层板高度的增加,混凝土板对组合截面的刚度贡献的增幅较小;大跨钢空腹夹层板的网格尺寸不宜大于3 m;网格尺寸大于2 m时,等代模型的竖向刚度大于非等代模型,应对H型钢的弹性模量乘以(1+β)进行调整;网格尺寸一定时,刚度折减率β与刚度比呈正比。     

大跨度正交斜放空腹夹层板楼盖刚度分析

正交斜放空腹夹层板是在空腹夹层板楼盖基础上发展而来的一种新型大跨度楼盖结构,具有网格造型美观、受力性能好等特点。为研究新型楼盖结构的刚度,以拟建工程为例,基于Midas Gen建立有限元模型,分析各个因素对正交斜放空腹夹层板楼盖刚度的影响。结果表明:对于现场浇筑一次成型的空腹夹层板,在设计时应考虑上肋表层混凝土板作为翼缘对空腹夹层板整体刚度的贡献;上、下肋高度对空腹夹层板刚度影响最大,在楼盖设计时,上、下肋肋高宜按网格边长的1/10～1/15取用;当楼盖的长跨比1.5时,正交斜放空腹夹层板楼盖相较于正交正放空腹夹层板,刚度储备大,抗变形能力更强。     

桥梁抗震剪力键的力学模拟及减震效应研究

针对一种带剪力键的滑板式橡胶支座系统的减震效果进行分析,根据基于性能的抗震设计思想以及我国抗震规范的规定,以桥墩内力和主梁位移为控制目标,明确了剪力键在正常使用、常遇地震、罕遇地震3种阶段下的性能目标,由此提出了剪力键的设计计算方法,结合数值分析方法建立了剪力键恢复力模型并给出了简易计算公式.以某等跨径桥梁为例,选取6条地震波,运用OpenSees建立了桥梁非线性动力模型并进行时程分析.结果表明:剪力键数目对滑板式橡胶支座的减震效果影响显著,合理布置剪力键能有效地防止主梁在常遇地震下发生滑移、明显减小震后残余位移,同时可大幅降低罕遇地震下桥墩内力.剪力键和滑板式橡胶支座的组合既能保证正常情况的适用性又能起到较好的减隔震效果.     

方形蜂窝夹层曲板的振动特性研究

针对专用车辆罐体的方形蜂窝夹层封头,研究了四边简支方形蜂窝夹层曲板结构的振动特性。以Hoff夹层板理论为基础,通过能量法将蜂窝层芯等效为面内各向同性夹层,并考虑曲率的影响,建立了四边简支方形蜂窝夹层板振动理论模型。基于有限元软件建立了考虑蜂窝层芯细节的有限元模型,对理论模型结果进行了验证,两者结果取得良好吻合。通过理论模型和有限元模型研究了夹层几何参数及内压对蜂窝夹层曲板结构固有频率和振动模态的影响。研究表明:蜂窝夹层曲板的振动模态与均质实心曲板振动模态相似,其固有频率随着内压的增大而提高,相同质量的蜂窝夹层曲板固有频率远高于均质实心曲板的同阶固有频率。所得结果为蜂窝夹层曲板结构的动力学优化设计提供了必要的理论参考。     

起拱对钢筋混凝土空腹夹层板内力影响的参数化分析

为分析起拱对钢筋混凝土空腹夹层板内力的影响,采用SAP2000建立了28个四层模型,包括7个未起拱模型和21个起拱模型,其跨度涵盖了空腹夹层板18～30 m跨范围。对上述模型中影响起拱内力和设计内力差异的因素进行分析,结果表明:上肋和剪力键起拱轴压力增大,需对其设计轴压力进行调整、放大;薄板起拱拉应力大幅度减少,需对相应设计拉应力进行折减;边梁的起拱水平剪力、起拱水平面内弯矩以及上下肋起拱轴拉力减小,采用其设计内力进行设计,可使结构具有一定的安全富余度。