预应力钢-混凝土组合双向楼板的非线性有限元分析

利用非线性有限元方法，对预应力钢－混凝土组合单向楼板和双向楼板进行了空间受力全过程分析，并通过改变预应力筋配置进行了参数讨论，分析结果说明，相对于钢－混凝土组合单向楼板，组合双向楼板的承载力可以提高133％，刚度可以提高66％，而施加预应力后，承载力还可以继续提高，钢－混凝土组合双向楼板是一种非常有前途的结构形式。     

半刚性钢-混凝土组合节点受弯承载力的计算

在半刚性钢－混凝土组合框架中，混凝土板中的纵向钢筋增加了节点的强度和刚度，但是，传统的设计方法往往忽略向钢筋的作用而采用简化的计算模型。因此，出于经济效益考虑，应该根据半刚性组合节点的实际受力性能建立更加准确的计算方法。这里详细介绍了考虑混凝土板纵向钢筋作用的半刚性组合节点受弯承载力的计算方法，计算结果表明，建议的公式与试验结果吻合良好，可供规范制定和工程应用参考。     

钢-混凝土组合节点裂缝研究

通过对6个钢—压型钢板混凝土组合节点进行试验,研究钢—混凝土组合节点在负弯矩作用下混凝土板裂缝的开展情况,结合试验和理论分析,完善了钢—混凝土组合节点混凝土板开裂受弯承载力、最大裂缝宽度的计算方法.     

采用PBL连接件的组合桁架节点受力性能

外接式钢-混凝土组合端节点是组合桁架结构受力的关键部位。通过对3个采用PBL连接件的外接式钢-混凝土组合桁架节点的单调静力试验,研究节点的极限承载力、失效模式和破坏机理。应用有限元软件ANSYS对试件进行全过程数值模拟分析。试验结果显示:节点的失效模式有混凝土开裂破坏、外露节点板局部屈曲、受拉腹杆处螺栓滑移及钢-混凝土连接部位应力集中。计算结果与试验结果吻合良好,PBL连接件具有较好的抗剪能力。通过增加节点板厚可有效提高节点承载能力。计算及试验结果可为该节点在工程实践中的应用提供理论依据和试验参考。     

新型轻钢铆接桁架组合楼板试验研究

由于铆接在薄壁型钢连接中兼具施工和受力的优势,本文提出一种新型轻钢铆接桁架组合楼板并探讨其受弯性能。以配钢率和铆钉间距为参数,对3块组合板进行了静力加载试验。试验结果表明: 组合楼板有较高的刚度、抗弯承载力和延性;楼板截面在弹性阶段符合平截面假定;配钢率和铆钉间距对组合楼板的受弯性能均有较大影响,配钢率对刚度和抗弯承载力的影响最显著;通过合理地设置配钢率和铆钉间距,可以保证底部钢板与型钢、混凝土相互协调,共同受力,实现组合作用。     

内藏钢桁架带洞口混凝土组合核心筒抗震试验及分析

提出了内藏钢桁架带洞口混凝土组合核心筒,该组合核心筒包含2种组合,即不同受力体系桁架与核心筒的组合、不同材料型钢与混凝土的组合,形成了双重组合核心筒.对2个1/6缩尺的带洞口核心筒结构模型进行了低周反复荷载下的抗震性能试验研究,其中包括一个普通带洞口混凝土核心筒和一个内藏钢桁架带洞口混凝土组合核心筒.在试验的基础上,对比分析了2个试件的刚度及其衰减过程、承载力、延性、滞回特性、耗能及破坏特征.试验及分析表明,内藏钢桁架带洞口混凝土组合核心筒比普通带洞口混凝土核心筒抗震能力明显提高.建立了内藏钢桁架带洞口混凝土组合核心筒的承载力计算模型,计算结果与实测值符合较好.提出了该新型组合核心筒抗震设计的建议.     

考虑底部加强的钢管束混凝土组合剪力墙压弯性能模拟分析

钢管束混凝土组合剪力墙是一种承载能力强、抗侧刚度大、延性好的新型剪力墙结构.针对其底部局部屈曲的破坏模式,本文提出一种钢管束混凝土组合剪力墙底部加强的改进方式.利用Abaqus有限元软件模拟分析了底部加强区高度与厚度对剪力墙承载能力和变形能力的影响程度,同时探讨了轴压比对钢管束混凝土组合剪力墙底部屈曲的影响.研究结果表明:底部加强方式可以使钢管束底部屈曲位置上移,充分发挥混凝土和钢管束的受力性能,显著提高剪力墙的承载力和变形能力;底部加强区高度在0.5倍墙高左右时,底部加强方式对钢管束混凝土组合剪力墙的改进效果最佳;随着轴压比增大,钢管束底部屈曲加剧,承载力和变形能力有所下降.     

钢-混凝土组合梁非线性地震反应分析模型

为分析高层建筑结构中钢-混凝土组合梁在罕遇地震作用下的非线性受力行为,该文采用截面分析法,并结合相关试验数据,得到了梁柱节点区组合梁的承载力及刚度计算公式,提出了考虑组合作用的钢-混凝土组合梁塑性铰滞回模型。分析表明,该滞回模型的计算结果与试验结果吻合良好,可以考虑组合梁在正负弯矩交替的情况下节点区混凝土翼板局部受力和钢筋的影响,物理概念清晰,计算也比较简单,能够为如何合理利用钢-混凝土组合梁的组合作用提供参考。     

钢-混凝土组合梁非线性地震反应分析模型

为分析高层建筑结构中钢-混凝土组合梁在罕遇地震作用下的非线性受力行为,该文采用截面分析法,并结合相关试验数据,得到了梁柱节点区组合梁的承载力及刚度计算公式,提出了考虑组合作用的钢-混凝土组合梁塑性铰滞回模型。分析表明,该滞回模型的计算结果与试验结果吻合良好,可以考虑组合梁在正负弯矩交替的情况下节点区混凝土翼板局部受力和钢筋的影响,物理概念清晰,计算也比较简单,能够为如何合理利用钢-混凝土组合梁的组合作用提供参考。     

钢—混凝土组合桁架静力性能研究分析

钢-混凝土组合桁架具有经济性能好、承载能力高、抗弯刚度大等优点。在大量查阅关于钢-混凝土组合桁架梁、节点研究文献的基础上,回顾了钢-混凝土组合结构在国内外的历史发展和取得的成就,阐述了组合结构的含义,列举了一些钢—混凝土组合桁架力学研究实例,总结了钢-混凝土组合结构的特点、静力研究的常用方法、试验和理论分析中存在的主要问题和注意事项,并对钢-混凝土组合桁架结构的发展前景做出一定分析和判断。     

组合楼板对装配式钢框架节点抗震性能的影响

为了解决装配式钢框架中节点区域构造复杂和传力机制不明的问题,提出一种考虑组合楼板作用的端板螺栓连接节点。设计并制作了2组端板连接的装配式梁柱节点,进行了低周往复循环荷载试验,建立了节点试件的数值模型,分析组合楼板对节点的破坏模式、滞回性能、承载能力、半刚性性能、受力特征的影响作用。结果表明,端板连接节点主要破坏模式为端板的弯曲变形,组合楼板的加入会使滞回曲线产生一定的捏拢现象,同时会产生组合楼板开裂破坏现象;增加组合楼板后,端板连接节点的初始转动刚度、极限承载力、耗能能力分别增加了约22%,13%,22%;组合楼板和钢梁上翼缘共同作用时,荷载通过组合楼板传递至柱腹板;与闭口型压型钢板-混凝土组合楼板的节点相比,采用开口型压型钢板-混凝土组合楼板的节点初始转动刚度和极限承载力分别提高13%和9%。组合楼板能有效提高端板连接节点的抗震性能,扩大节点核心区的传力范围,增强梁柱传力机制,可为进一步提高装配式节点性能提供参考。     

工字形CFRP-高强方钢管高强混凝土轴压短柱有限元分析

目的将工字形CFRP型材置入钢管混凝土截面型心处,研究高强方钢管高强混凝土轴压短柱的受力性能.方法对典型构件的应力-应变曲线、组合柱的受力机理进行分析,并定义了6个特征点.研究在构件受力的各个特征点的方钢管、混凝土和工字形CFRP分担的纵向荷载,分析内置工字形CFRP配置率、核心混凝土抗压强度、钢材屈服强度、含钢率等因素对组合柱力学性能的影响.结果内置工字形CFRP的高强方钢管高强混凝土轴压短柱极限承载力随着混凝土强度、钢材屈服强度、CFRP配置率以及含钢率增加而增加,而钢材屈服强度以及混凝土强度对构件荷载-位移曲线初始刚度影响较小.结论高强方钢管高强混凝土的各组分受力随着高度变化而变化,构件受力性能较好并承载力较高.     

钢框架梁柱栓焊连接组合节点抗弯承载力分析

为了得到钢框架组合节点抗弯承载力的计算方法,采用"组件法",借鉴已有对各组件承载力的研究结果,计算抗弯承载力时考虑了包括钢梁柱屈曲、混凝土局部受压、腹板抗剪、栓钉剪切等因素对节点承载力的影响。根据足尺试验中组合截面应变分布特征,用两种方法推导出栓焊连接组合节点正负弯矩承载力公式。与现有试验数据的比较说明,公式可以较准确且偏保守地计算节点抗弯承载力,方便于设计应用。     

基于UHPC装配式预制构件的桥梁抗震性能分析

针对严酷条件下阈值拼装桥墩的受力特性,提出1种具有震后快速恢复功能的钢-UPHC组合节点的装配式桥墩预制构件。钢-UPHC组合节点由I型钢柱、C30混凝土和I型钢构成的组合梁、摩擦阻尼器和UHPC板、加劲板组合的连接件构成。针对设计构件的抗震性能,进行低周期加载试验,重点分析结构的开裂模式、应力状态、耗能比例等抗震性能评价参数。结果显示:UHPC表面裂缝集中在最大应力部位的塑性铰区边缘,混凝土面板并未形成明显的裂缝,节点在循环荷载作用下的滞回曲线较为饱满,未发生局部屈服;节点初始正刚度大于初始负刚度,UHPC板厚100 mm,塑性铰区设计长度120 mm,节点屈服刚度折减比为10.15%,UHPC板厚60 mm,塑性铰区设计长度240 mm下,节点屈服刚度折减仅3.18%,即UHPC板厚越大,塑性铰链区设计长度越短,节点屈服刚度折减系数比越大;屈服后的节点超过60%的总能量由摩擦阻尼器消耗。     

楼板作用的装配式型钢混凝土柱-钢梁节点抗震性能分析

为研究楼板组合效应对装配式型钢混凝土(steel reinforced concrete,SRC)柱-钢梁节点抗震性能的影响,基于拟静力试验,运用ABAQUS软件对栓焊混合连接形式的装配式边节点进行有限元验证,在有效模型的基础上,对装配式SRC柱-钢梁及其考虑楼板组合效应的节点的抗震性能进行系统地对比分析;进而研究楼板厚度、宽度两个参数对节点抗震性能的影响规律.结果表明:数值模拟所得的节点模型的骨架曲线、承载特性及刚度退化与试验结果一致,所建模型可较好地模拟节点的实际受力情况;楼板与钢梁的结合使节点试件承载力和刚度均显著提升,破坏时H型钢梁下翼缘连接板屈曲变形明显,提高了上翼缘的局部稳定性,延性系数和等效黏滞阻尼系数均减小,环线刚度退化明显,强度退化不明显;增加楼板厚度使装配式SRC柱-钢梁节点试件的承载力以及刚度和耗能能力得到提升,而且会减缓刚度退化速度;在600～1000 mm范围内,楼板有效宽度的增加对节点承载力、初始刚度及耗能能力均有较明显的提升,但其延性有所降低.楼板设计时应合理选取各参数.研究成果可为装配式SRC框架节点实际工程应用提供理论支持.     

主管内填混凝土对矩形钢管桁架受力性能影响

为了解主管内填混凝土对矩形钢管桁架受力性能的影响,在试验研究的基础上,进行了主管内填混凝土对矩形钢管桁架结构节点、杆件承载力和刚度的影响分析,并探讨了其失效机理。结果显示:主管内填混凝土改变了节点的失效模式,但节点仍然是桁架结构的薄弱部位;主管内填混凝土能够明显提高受压节点的承载力和刚度,但受拉节点的承载力和刚度提高程度不明显;主管内填混凝土能够很好地协助受压主管受力,并提高受压主管刚度,而受拉主管的承载力和刚度提高程度不明显;对受压支管承载力有一定影响,而对受拉支管影响很小。探讨了目前规程关于受压节点的破坏模式和承载力计算,以及主管内填混凝土后的矩形钢管桁架结构变形的计算,提出了考虑节点变形影响的实用计算方法,为主管内填混凝土矩形钢管桁架结构的应用提供参考。     

钢-混凝土组合转换梁受弯性能分析

为研究增大混凝土填筑高度的开口钢箱-混凝土组合转换粱受力性能,采用有限条带法进行正截面承载力分析计算,并利用ANSYS软件进行了3种有限元模型的分析,模拟钢-混凝土界面不产生滑移、钢粱上翼缘及托板处设置剪力连接件、钢梁上翼缘处设置剪力连接件等3种情况.分析表明,增大混凝土填筑高度可以显著提高组合梁承载力、刚度及变形能力,避免发生脆性破坏.3种模型的极限承载力无明显差别,均满足平截面假定,由此提出了适于工程应用的设计方法.     

新型门式刚架混合结构钢梁与钢筋混凝土柱连接节点力学性能研究

端板螺栓连接钢梁-钢筋混凝土柱新型门式刚架混合结构的连接节点作为钢-混组合结构节点的一种新类型,具有很强的刚度和较高的承载力,而且安装简单、造价经济,有较高的工程应用价值。在考虑材料、几何非线性和接触的基础上,采用ANSYS系统分析了高强螺栓的直径、预拉力,端板的厚度、构件材料,连接抗滑移系数等参数对连接节点的刚度及承载能力的影响。结果表明：这种组合节点具有很强的刚度、较高的承载力及良好的变形能力;高强螺栓的直径、预拉力,端板的厚度对连接的刚度及承载能力影响比较显著。     

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。     

钢腹板-混凝土组合箱梁试验研究与有限元分析

进行波形钢腹板-混凝土组合箱梁和平钢腹板-混凝土组合箱梁的模型试验.提出模拟钢腹板-混凝土组合结构的有限元方法,并在大型通用程序ANSYS中实现.有限元计算结果得到了模型梁试验结果的验证,可用于钢腹板-混凝土组合结构的数值分析.试验与数值分析结果表明,两种组合箱梁的总体受力在弹性阶段和弹塑性阶段相似.相对于平钢腹板-混凝土组合箱梁,波形钢腹板-混凝土组合箱梁由于波形钢腹板的折迭效应,其抗变形能力和抗裂性能较相对较弱,但抗剪性能和抗屈曲能力较好.在破坏模式上,波形钢腹板-混凝土组合箱梁属于整体破坏,平钢腹板-混凝土组合箱梁属于平钢腹板局部屈曲破坏,其极限承载力小于波形钢腹板-混凝土组合箱梁.平钢腹板刚度小,在实际工程应用过程中应进行加劲,以防止局部屈曲破坏早于整体破坏的发生,同时也有利于避免施工过程的局部变形.