轴压“十”字异形双层钢管空心混凝土柱受力性能

基于有限元软件建立了"十"字异形双层钢管空心混凝土柱在轴向压力下的有限元模型.根据有限元模拟分析,对"十"字异形双层钢管空心混凝土柱在轴向压力作用下进行研究,讨论了柱子在轴压作用下的极限承载力、荷载-位移曲线、破坏形态和延性性能等.结果 表明:内钢管(D =50 mm)的设置能提高整体承载能力的25％左右,且延性提高,挖去内层混凝土后,对极限承载能力影响不明显;柱子高度越高对极限承载力的不利影响越大,延性降低;极限承载能力随夹层混凝土抗压强度的增大而增大但延性降低.将模拟与试验相比较,结果大致相同.     

钢筋混凝土双向板耐火性能研究

利用有限元软件ABAQUS对高温下钢筋混凝土双向板三维瞬态温度场和三维力学性能进行非线性分析,数值模拟结果与文献结果吻合较好。在此基础上,分析影响钢筋混凝土双向板耐火性能的主要参数,包括跨高比、保护层、荷载比、配筋率、混凝土的抗压强度和抗拉强度。研究结果表明:保护层、荷载比、配筋率和抗拉强度对钢筋混凝土板耐火极限影响较大;混凝土板在高温时产生的张拉薄膜效应对耐火性能的提高有很大的有益作用;控制荷载比、提高配筋率、适当加大保护层厚度和提高混凝土的抗拉强度是提高钢筋混凝土板耐火性能的有效措施。     

方钢管混凝土柱-钢梁外环板式节点抗剪性能

为研究方钢管混凝土柱-钢梁外环板式节点抗剪性能,以钢管混凝土柱节点试验尺寸为参照,建立方钢管混凝土柱-钢梁外环板式节点在往复荷载作用下的精细有限元分析模型。该模型考虑材料非线性、混凝土材料在循环荷载下的损伤退化、钢和混凝土之间的相互作用等因素的影响。通过与试验结果进行对比分析,验证该有限元模型具有较好的精度和可靠性。此后研究柱宽厚比、核心混凝土强度、轴压比和节点核心区高宽比等因素对节点的影响,提出一种方钢管混凝土柱-钢梁外环板式节点的核心区剪力-剪切变形恢复力模型。研究结果表明,该模型具有实用性,可为工程设计提供实际依据。     

T型焊接方钢管节点在轴向循环荷载作用下滞回性能的有限元分析

为了研究焊接T型方钢管节点的滞回性能,从而进一步为研究方钢结构的抗震性能打下基础,对轴向往复荷载作用下T型方钢管节点进行了有限元建模和分析.通过有限元分析结果发现:焊接方钢管节点的滞回由线较为饱满,表明该节点在承受地震等强动力荷载作用下具有较好的耗能性.     

下承式密布横梁体系钢-混组合桥受力状态研究

对客运专线上1座96m跨度的下承式密布横梁体系钢桁-混凝土组合桥进行空间、平面有限元计算分析,并设计制作了比例尺为1-6的全桥模型,分3个阶段进行模型试验,以考察桥梁的位移和应力状态,分析混凝土板不同结合方式对结构受力的影响。研究结果表明:空间有限元分析结果与试验结果较吻合;下弦杆受到轴向拉力和较大的面内弯矩作用,各节间最大应力出现在节间中点附近;节点横梁最大应力发生在横梁2的下翼缘,节间横梁最大应力发生在位于端节间中部的小横梁上;混凝土板顺桥向整体受拉,并在竖向集中荷载作用下产生弯曲变形;全结合模型大部分节间内的桥面板参与主桁共同作用的程度为55%左右,半结合模型桥面板的参与程度为42%~43%;桥面板与下弦杆结合能够增加桥面板的参与程度,减轻下弦杆荷载,减少节点横梁尤其是靠近桥头横梁的面外弯曲;对桥梁进行初步设计时,主桁杆件的位移与内力可按照1个等效的平面刚架计算,下弦杆的等效刚度由原下弦杆截面和混凝土桥面板截面组合而成,桥面荷载可转化为均布荷载施加。     

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。     

负弯矩下钢-混凝土蜂窝组合梁力学性能研究

目的研究负弯矩及弯剪作用下钢-混凝土蜂窝组合梁的破坏形态,分析不同参数对蜂窝组合梁力学性能的影响.方法在集中荷载作用下对一根蜂窝组合梁和一根蜂窝梁进行静力试验,研究在负弯矩和剪力共同作用下,钢-混凝土蜂窝组合梁的受力状态和破坏模态.以蜂窝组合梁静力性能试验为基础,建立有限元模型,将模拟结果与试验结果对比以验证模型合理性,进而研究腹板高厚比、翼缘宽厚比以及是否设置混凝土板等影响因素对蜂窝组合梁受力性能的影响.结果设置混凝土板,对于蜂窝组合梁负弯矩下的承载力有相应的提高,混凝土板对承载力的贡献为7%左右;在混凝土板受拉情况下,减小腹板高厚比和翼缘宽厚比对蜂窝组合梁的承载力均有提高,增大钢筋纵向配筋率可以提高蜂窝组合梁的开裂荷载.结论腹板高厚比、翼缘宽厚比以及混凝土板纵向配筋率对蜂窝组合梁力学性能均有明显影响,设置混凝土板可以小幅提高组合梁承载力.     

四楞冲击压路机破碎旧水泥混凝土路面力学机理研究

结合新型四楞冲击压路机在316国道福州段旧混凝土路面改建工程中的应用,采用三维有限元方法对冲击压实过程中旧路面结构及土基的受力、变形特征进行了研究.分析了冲击压实荷载位于路面板不同位置对板体破裂及土基受压效果的影响,探讨了冲击压实荷载在板下路基中的传递规律及作用深度等问题.研究结果可为冲击压实改建旧混凝土路面施工技术提供理论参考和指导.     

钢管混凝土短柱轴向冲击动力特性的探讨

对16根钢管混凝土短柱进行了轴向冲击试验研究。通过试验证明:在冲击荷载作用下,钢管混凝土结构具有很高的承载能力和塑性变形能力,是一种理想的抗冲击结构材料。在试验的基础上利用有限元分析软件ANSYS模拟,通过模拟结果与试验结果的比较,得出了钢管混凝土短柱轴向冲击作用下的一些动力特性。     

车辆移动荷载下地下车库响应分析

结合实际工程案例利用ABAQUS有限元软件建立了移动车辆荷载作用下地下车库结构考虑实际配筋和混凝土损伤塑性模型的三维有限元模型,并将车辆移动荷载等效为移动的静力荷载作用于结构板面上,对结构的板、梁在荷载作用下裂缝发生发展的变化规律进行了研究。分析结果表明：移动车辆荷载在行驶速度缓慢时,整个加载于结构上的车辆荷载相当于多个静荷载作用于轮胎和结构的接触面上,车辆荷载的移动通过在加载平面内矢量运动控制;车辆前轮和后轮的作用远大于中间轮胎的作用;从模型分析结合梁、板实际裂缝图可以看出荷载是造成框架结构产生裂缝的主要原因,且为实际工程裂缝发生的机理以及发生的位置提供了可靠地理论依据,对后期的结构检测、评估以及加固具有较好的工程指导意义。     

钢与高强混凝土组合梁的抗裂性能

研究了4根钢与高强混凝土组合梁的抗裂性能·试验表明,当荷载达到极限荷载的40%左右,微裂缝首先在加载点下的混凝土板底面出现,然后在加载点间逐渐增加,最后裂缝贯穿板顶;得到组合梁的混凝土板及型钢应变与荷载关系的曲线,分析钢与高强混凝土组合梁工作机理·利用弹性分析理论建立钢与高强混凝土组合梁开裂荷载的计算公式,计算结果与试验结果对比,二者吻合良好·给出了钢与高强混凝土组合梁裂缝宽度的计算公式·     

高强度Q460钢焊接截面高温作用后残余应力

为了得到高温作用对高强度Q460钢焊接截面残余应力的影响,采用电炉对高强度Q460钢焊接H形和箱形截面构件进行升温后自然降温.采用切条法测试构件降温后残余应力的分布作为对比,测试了未升温试件的残余应力.试验得到了高温后焊接H形和箱形截面残余应力数值和不同温度后残余应力降低系数.采用有限元软件ANSYS分析了残余应力的降低对高温下Q460钢柱承载力的影响.研究表明:高温作用对焊接残余应力影响较大,升温温度越高,残余应力降低越大.残余应力的降低对高温下Q460钢柱的承载力产生明显影响,与不考虑残余应力变化相比,钢柱的承载力设计值可提高10%左右.     

水泥道面传力杆裹附混凝土应力响应模拟分析

通过数值模拟分析了温度和荷载单独和叠加作用条件下的机场道面传力杆裹附混凝土的应力响应.使用Westergaard的温度梯度理论公式对有限元模型进行了准确性验证.模拟计算结果表明:在温度单独作用下,传力杆对道面板的挠曲有约15%的约束作用;荷载单独作用在板角传力杆滑动端上方时,混凝土内产生的应力最大;荷载作用下的最大应力仅在传力杆滑动端裹附的混凝土中产生.负温度梯度不利于降低受荷板的传力杆裹覆混凝土的应力集中,正温度梯度对其有利.     

车辆移动荷载下地下车库结构响应分析

结合实际工程案例利用ABAQUS有限元软件建立了移动车辆荷载作用下地下车库结构考虑实际配筋和混凝土损伤塑性模型的三维有限元模型;并将车辆移动荷载等效为移动的静力荷载作用于结构板面上,对结构的板、梁在荷载作用下裂缝发生发展的变化规律进行了研究。分析结果表明:移动车辆荷载在行驶速度缓慢时,整个加载于结构上的车辆荷载相当于多个静荷载作用于轮胎和结构的接触面上,车辆荷载的移动通过在加载平面内矢量运动控制;车辆前轮和后轮的作用远大于中间轮胎的作用。从模型分析结合梁、板实际裂缝图可以看出荷载是造成框架结构产生裂缝的主要原因,且为实际工程裂缝发生的机理以及发生的位置提供了可靠地理论依据,对后期的结构检测、评估以及加固具有较好的工程指导意义。     

偏心受压部分填充混凝土圆形钢桥墩横桥方向作用下拟静力试验

目的研究偏心受压及横桥方向往复荷载作用下部分填充混凝土圆形钢桥墩的力学性能.方法在径厚比、长细比等参数相同的条件下,竖向偏心荷载的偏心率为0.1和0.2时,对4个圆形截面部分填充混凝土钢桥墩试件进行试验.分析偏心受压及横桥向荷载作用下部分填充混凝土钢桥墩柱试件试验结果.结果竖向偏心荷载的存在改变了试件的受力性能.当试件的径厚比、长细比参数相同时,偏心率对钢管柱的承载能力影响比较明显.偏心率越大,桥墩的初始水平位移也随着增加.而偏心荷载的存在使得试件在偏心侧的承载力降低了7%~15%,另一侧加强了10%~18%,且偏心率越大,该现象越明显.结论内填混凝土对钢桥墩柱试件的承载力和延性性能有很好地补强效果;而竖向偏心荷载的存在使得试件在偏心侧的承载力降低,另一侧加强.     

异形钢框架节点域力学性能有限元分析

目的研究一种由冷弯方钢管柱H型钢梁、上翼缘外加强环板、下翼缘贯通隔板构成的异形钢框架节点在地震作用下的力学性能.方法采用有限元软件ABAQUS进行分析,考察低周往复荷载作用下不同参数对节点域力学性能的影响,参数包括钢管柱宽度与弯角处曲率半径比、钢管柱径厚比、钢管柱宽度与梁高比.结果在弹性阶段,随着D/t的增大屈服抗剪承载力提高,随着D/h的增大屈服抗剪承载力提降低,而D/r对屈服抗剪承载力基本无影响.在弹塑性阶段,随着D/r与D/t的增大,极限抗剪承载力均降低,随着D/h的增大极限抗剪承载力提高.结论引入修正系数φ的屈服抗剪承载力计算公式可以较好地评价异形钢框架节点域的力学性能.     

钢-钢纤维混凝土组合桥面板偏心受拉性能

为探究钢-钢纤维混凝土（SFRC）组合桥面板在主梁体系下的偏拉力学特征，分别设计制作了1个普通混凝土组合桥面板和1个SFRC组合桥面板试件进行偏拉试验，并引入材料塑性损伤模型进行有限元模拟，考察了偏拉荷载作用下SFRC对组合桥面板破坏形态、刚度折减、应变分布等力学性能的影响规律。试验及数值分析结果表明，相比普通混凝土，SFRC受拉裂缝数量多但宽度小；通过观测钢筋应变发展及分布可知，由于SFRC具有拉伸硬化特性，在开裂后仍能继续承担外部荷载；SFRC开裂后，其对组合板轴向抗拉刚度与侧向抗弯刚度贡献明显大于普通混凝土；当最大裂缝宽度分别为0.10和0.20 mm时，SFRC对组合板的轴向抗拉刚度贡献为36%和22%，普通混凝土仅为15%和11%;SFRC对组合板的侧向抗弯刚度贡献为41%和27%，普通混凝土仅为29%和17%，表明SFRC开裂后仍可考虑其对组合桥面板刚度贡献。此外，结合理论推导分析了组合板在钢结构全截面屈服时的承载力，结果表明，SFRC和普通混凝土对组合桥面板极限承载力贡献不显著。     

基于有限元的无保护层钢结构柱抗火分析

采用大型有限元软件M SC.M ARC.M en tat,对具有轴向约束且无保护层的钢结构柱进行了非线性有限元分析,研究了不同轴向约束对钢结构柱抗火能力的影响,给出了典型约束钢结构柱的有限元网格划分和受压后的变形图,以及不同温度、不同约束刚度情况下的荷载-位移曲线,有限元数值模拟结果与试验进行对比,吻合较好.研究表明:室温下,轴向约束有利于提高柱子的极限承载能力,但在高温情况下,约束刚度的大小对柱子的抗火承载力却具有负面影响,轴向约束的提高降低了高温下柱子的极限承载力,并降低了柱子的极限温度承载力;在温度达到450℃之前,由于钢材的弹性模量改变与构件热膨胀而导致承载力的降低,温度超过450℃之后,弹性模量与屈服极限的折减,以及构件热膨胀所导致的约束反力共同作用使得构件更早失效.     

关于混凝土地面的承载能力

本文对板中荷载下混凝土地面的承载能力作了研究。地面视作为弹性地基上的大尺度刚塑性板。论证了由于板中存在推力以及截面的逐渐开裂,素混凝土构件能显著变形而不(?)其承载能力。这个结果可以解释过去试验中所观察到的现象,即大尺度素混凝土板在板中荷载作用下能够实现内力的重分布。文中对塑性铰线的位置和板的极限荷载的计算方法提出了建议。     

U形钢板-混凝土组合梁拼接节点受拉试验研究

空腹夹层板结构的U形钢板-混凝土组合下肋梁采用装配化施工时,将拼接节点设置于跨中位置具有受力明确、施工方便的优点,但拼接节点处的较大拉力也使其成为整个结构的薄弱区域．为研究U形钢板-混凝土组合下肋梁拼接节点的力学性能,设计了5组U形钢板-混凝土组合梁拼接节点足尺试验模型,开展了拉力荷载下的静载试验,通过与有限元模型进行对比分析,明确了拼接节点在拉力作用下的内力分布规律与破坏模式,揭示了栓钉布置形式、混凝土强度、钢筋直径等因素对拼接节点力学性能的影响规律．研究发现：U形钢板-混凝土拼接节点约71%荷载由U形钢板承担,29%荷载由纵向钢筋承担,且拉力作用下节点内力沿试件长度方向分布并不均匀;在极限荷载作用下,组合梁拼接节点的混凝土将发生劈裂破坏,U形钢板最大应力达到屈服强度的95%以上,并与混凝土发生剥离．此外,通过对比分析5组试件的试验结果以及有限元参数化分析结果,发现随着栓钉数量的增加,节点极限承载力提高4%～8%,且U形钢板底板应力随栓钉数量的增加而增加;而提高混凝土强度和增大面筋直径可减小U形钢板的应力,但减小幅度较小．