立体桁架结构敏感性分析及抗连续倒塌性能

采用ABAQUS动力隐式分析方法,考虑压杆屈曲的影响,对立体桁架结构进行敏感性分析,得到极端荷载作用下结构的连续倒塌破坏模式以及敏感构件、关键构件的分布规律,分析高跨比、跨度和截面形式对立体桁架抗连续倒塌性能的影响。研究结果表明:倒三角截面立体桁架敏感构件为支座附近的上弦杆、A类腹杆和B类腹杆;正三角截面立体桁架敏感构件为跨中下弦杆和支座附近的A类和B类腹杆。关键构件均为支座附近A类腹杆,通过增大关键构件的截面外径,可以有效提高结构的抗连续倒塌性能。在保证相同应力比的情况下,随结构高跨比增加或跨度减少,相同位置杆件的敏感性指标增加,敏感构件分布范围增大。     

内藏桁架的混凝土组合低剪力墙试验

提出了内藏桁架(包括钢桁架、钢筋桁架及钢钢筋组合桁架)混凝土组合剪力墙,该新型组合剪力墙包含2种组合:不同受力体系,桁架与剪力墙的组合;不同材料,型钢与混凝土的组合,形成了双重组合剪力墙.进行了6个1/3缩尺的剪力墙的抗震性能试验研究,包括普通混凝土剪力墙、内藏钢框架混凝土剪力墙、内藏钢筋桁架混凝土剪力墙、内藏钢框架钢筋桁架混凝土剪力墙、内藏钢桁架混凝土剪力墙及内藏钢钢筋组合桁架混凝土剪力墙.在试验研究基础上,对比分析了各剪力墙的刚度及其衰减过程、承载力、延性、滞回特性、能耗及破坏特征.试验表明,内藏钢框架及内藏不同材料桁架混凝土剪力墙的抗震性能比普通混凝土剪力墙明显提高.建立了内藏桁架混凝土剪力墙的承载力计算模型,计算结果与实测结果符合较好.提出了该新型剪力墙抗震设计的建议.     

预制钢桁架混凝土组合剪力墙抗震性能研究

将型钢桁架代替普通钢筋配置在钢筋混凝土剪力墙中形成钢桁架混凝土组合剪力墙,该剪力墙便于预制和安装,适合用于装配式建筑。采用ABAQUS有限元分析建立了钢骨混凝土剪力墙的抗震分析模型,利用试验数据进行了验证。进而使用该模型研究了钢桁架混凝土组合剪力墙的抗震性能,对5个不同设计参数的钢桁架混凝土剪力墙进行了往复加载模拟,研究轴压比和型钢含钢率对其滞回性能、变形能力、刚度退化以及耗能能力的影响。结果表明:轴压比增大对于钢桁架混凝土组合剪力墙的变形能力和耗能能力均不利;增加型钢柱的含钢率能有效提高剪力墙的抗剪承载力,增加型钢腹杆的含钢率对剪力墙耗能能力的提高明显,对承载能力提高较小。     

大跨度钢屋盖组合结构协同工作动力性能研究

文章以某大跨度钢屋盖-混凝土组合结构为研究对象,利用有限元分析软件MIDAS/Gen对下部支承结构的3种简化模型(铰接支座、弹性支座、考虑下部支承结构质量及刚度的支座)进行分析,得出桁架上、下弦杆的轴力及节点竖向位移随跨度的变化情况并与整体模型进行对比;对整体结构采用振型分解反应谱法研究不同阻尼比对整体结构抗震性能的影响。结果表明,下部支承结构的不同简化对桁架结构动力响应影响很大,不可简单地把下部支承简化为铰接支座与弹性支座,否则设计偏于不安全;结构材料阻尼不同,不能简单地取用某一种材料的阻尼比作为整体结构的阻尼比,确定合适的结构阻尼比,可以进一步提高整体分析的准确性。     

钢-混凝土组合桁架梁钢腹杆拼装及节点施工技术探讨

80m钢-混凝土组合桁架梁桥是一种新型的桥梁结构形式,它能充分发挥不同材料的优点,具有重量轻和跨越能力强等特点。钢结构部分只有腹杆、节点、横撑,施工比较困难;腹杆、节点板的加工精度、平整度、拼装精度要求高;钢结构吊装安装过程中,需要设计临时附属杆件,以保证线形和稳定。本文以西平铁路太峪大桥为实例,对钢-混凝土组合桁架梁桥钢腹杆及钢-混节点拼装施工关键技术进行探讨。     

抗震支座在大跨度空间结构中的应用

介绍抗震支座在大跨度空间结构广州体育馆工程中的应用，广州体育馆屋顶系大距度空间钢桁架体系，采用抗震支座可以有效地减小钢桁架的内力。     

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。     

交错桁架-柱装配式节点滞回性能试验研究

针对交错钢桁架与柱子装配式连接的工程应用和抗震设计需要,设计了三个不同连接构造的节点,试验研究了由上弦杆、斜腹杆和柱子组成的受轴力循环作用的桁架节点滞回性能,试验表明斜腹杆与节点板的焊接部位是薄弱环节,容易开裂破坏。在以上节点的斜腹杆破坏失效后,选择了其中两个节点,继续试验研究了由弦杆和柱子组成的受弯矩循环作用的框架节点滞回性能。分析了这些节点在斜腹杆失效前后的破坏特征、承载力、延性、耗能能力等性能以及不同连接构造细节对这些性能的影响。研究表明受循环轴力的桁架节点具有较高的承载力和初始刚度,但延性、耗能能力一般,弦杆与柱的连接构造形式对节点性能影响不显著;受循环弯矩的框架节点仍具有较高的抗弯承载力和耗能能力,但是弦杆与柱的连接构造形式对节点性能有较大的影响。为了抵抗地震作用,建议交错钢桁架的H形截面弦杆的上下翼缘应与柱子可靠连接,来确保斜腹杆破坏退出工作后弦杆通过抗弯方式传力到柱子,实现强节点的功效。     

组合梁斜拉桥有效宽度系数及实用计算方法

为了掌握组合斜拉桥主梁混凝土桥面板在轴向力和弯矩共同作用下有效宽度系数沿跨长方向的分布规律,进行了空间有限元计算,提出了斜拉索水平轴向力作用下混凝土桥面板有效宽度系数沿跨长方向分布曲线计算公式.同时,通过理论分析得出了弯矩作用下混凝土桥面板有效宽度系数计算方法.研究结果表明:斜拉索水平轴向力在混凝土桥面板中的传递角度可取28°;综合考虑轴力和弯矩复合作用的有效宽度系数实用计算方法,能够准确反映组合斜拉桥混凝土板的应力状态,对保证结构安全、改进设计方法具有重要参考价值.     

重载与轴温耦合对混凝土路面传力杆装置应力集中状态的影响

水泥混凝土路面缩缝传力杆装置在重载交通环境及大温差地区轴温耦合条件下易发生传荷失效现象。针对典型重载车辆轴载条件与大温差地区混凝土路面板内的温度梯度情况,通过模型分析法,研究了车辆轴载及轴温耦合条件下传力杆周边混凝土材料内的应力分布状态。提出了缓解荷载传递过程中传力杆与混凝土材料高接触应力水平的方法。研究发现:车辆轮胎与路面接触位置下方传力杆附近的应力集中区域是荷载传递过程中缩缝结构的最不利位置。严重超载车辆通过缩缝结构时,传力杆周边区域内的应力水平接近混凝土材料的承载极限。水泥混凝土路面板的正温梯度翘曲变形可与车辆的荷载应力相叠加,造成传力杆与混凝土在接触面附近产生较大的接触应力。增加传力杆直径,提高混凝土的承载面积,可显著缓解混凝土内的应力集中状态,有助于提高缩缝两侧混凝土路面板边的抗裂性能。     

部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥冲击系数

为研究部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥车激动力放大效应,以某3跨连续部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥为研究对象,通过桥梁冲击系数定义求得桁梁桥挠度冲击系数与轴力冲击系数。对比分析了不同车速、桥面不平度、车重、填充系数等因素对桁梁桥冲击系数的影响,并采用MATLAB软件对共867个冲击系数进行拟合优度检验,得到95%保证率下桁梁桥冲击系数统计值。结果表明：部分填充混凝土后能有效降低矩形钢管组合桁梁桥下弦杆动力响应,但并没有降低桁梁桥在车辆荷载作用下的动力放大效应;车速对桁梁桥冲击系数的影响规律不可预测;桥面不平度是影响冲击系数的重要因素,桁梁桥关键截面冲击系数随桥面恶化显著增大,最大增幅约为400%;随着车重降低,桁梁桥关键截面冲击系数增大,最大增幅约为200%;随着混凝土填充系数的增大(下弦杆混凝土填充长度增加),由于桁梁桥下弦杆相对刚度提高,其冲击系数值略有增大;桁梁桥关键截面轴力冲击系数大于挠度冲击系数。在95%保证率下,该部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥冲击系数统计值为0.223,小于美国规范、澳大利亚规范、英国规范和加拿大规范中的冲击系数取值,但大于中国规范中的冲击系数取值,应引起桥梁设计者的高度重视。     

公铁两用桥双层结合全焊钢桁梁预压试验研究

本文以跨径为80m的某海峡公铁两用桥非通航孔引桥双层结合全焊简支钢桁梁为背景,根据钢桁梁实际拼装工艺,采用MIDAS/Civil有限元软件建立空间模型,对比分析了主桁上弦杆在压缩试验过程中的受力情况。并且建立不同工况下的模型,通过对钢桁梁公路纵梁应力数据的分析,得出了在钢桁梁压缩拼接的过程中,不仅要注意钢桁梁纵向拼接的先后顺序,同时要考虑每节间内横向的拼接顺序,以更好的解决主桁与桥面系共同作用对公路横梁的影响。     

空间钢桁架三机整体抬吊

结合具体工程，介绍了空间钢桁架三机整体抬吊施工方法，其中包括空间钢桁架的制作与组装、吊装前的准备工作以及桁架的吊装。     

双层柱面组合网壳的滞回特性模拟

针对单层网壳跨度小和双层网壳耗钢量大的缺点,应用大型通用有限元软件ANSYS对双层柱面组合网壳进行了滞回特性分析。介绍了双层柱面组合网壳具有跨度大和低耗钢量等。它充分利用了混凝土的高抗压强度和低廉的造价,采用钢筋混凝土上弦板来代替一般网壳的上弦杆,从而形成了一种钢结构与钢筋混凝体结构协同工作的组合结构,即双层柱面组合网壳。组合网壳是一种受力合理的空间结构,也是一种板系、梁系与杆系协同工作的结构体系。国内外对双层柱面组合网壳结构在地震和低周期反复荷载作用下滞回特性的研究很少,着重对地震和低周期反复荷载作用下的双层柱面组合网壳结构进行研究分析,得出双层柱面组合网壳结构的频谱相当密集;其具有良好的抗震性能,其滞回曲线比较饱满,未发生捏缩现象。双层柱面组合网壳是一种很有发展潜力的结构形式。     

钢桁腹式混凝土组合箱梁的挠度计算

为了研究钢桁腹式混凝土组合箱梁的挠度计算方法和影响其挠度变化的因素,将钢桁腹杆换算为具有等效厚度的换算钢腹板,对悬臂板纵向位移函数进行修正,再利用变分法原理推导综合考虑腹杆剪切变形和剪力滞效应的挠度计算公式.运用有限元软件ANSYS建立组合箱梁的有限元模型,对有限元数值计算值和理论计算值进行比较分析,并在此基础上研究高跨比和腹杆水平倾角对组合箱梁由腹杆剪切变形和剪力滞效应产生的附加挠度的影响.研究结果表明:对组合箱梁悬臂板纵向位移函数进行修正可提高挠度计算精度;对于处于合理高跨比的组合箱梁而言,其腹杆的剪切变形和剪力滞效应产生的附加挠度不可忽略;组合箱梁腹杆水平倾角仅会对腹杆剪切变形引起的附加挠度产生影响.     

大跨度楼面桁架销轴节点承载性能试验研究

以山东邹城国际会展中心实际工程为研究背景,结构为多层框架,柱采用圆钢管或矩形钢管,梁采用钢桁架或H型钢.大跨度部分二层楼面钢桁架上下弦杆及腹杆均采用H型钢,与圆钢管柱采用销轴节点连接,为较理想的铰接.因楼面荷载大,现行规范没有销轴节点的设计方法,有必要进行试验研究.通过4组试验及有限元分析,表明销轴节点具有良好的传力性能和转动能力,承载性能满足设计要求,其设计方法可供类似工程参考.     

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。     

下承式钢桁结合梁桥面系的对比分析研究

钢桁梁-混凝土板组合梁桥是混凝土桥面板与钢桁架结合共同受力的一种新型组合结构。现对80m双线下承式钢桁结合梁-混凝土桥面板两种结合形式的有限元计算结果对比分析,研究桥面系和下弦杆的受力差异,通过对比分析得知,全结合桥面系结构较为合理。     

预应力组合网架结构抗火性能数值分析

为了考察预应力组合网架结构在火灾下的力学性能和影响因素,结合实际工程对预应力组合网架结构的抗火性能进行了数值分析.介绍了采用的破坏准则、基本假定及有限元模型,考虑了边界条件、拉索布置、涂层厚度及节点刚度对其整体抗火性能的影响.通过分析,发现预应力组合网架具有良好的抗火性能;边界法向约束条件对于结构耐火时间具有显著影响;采用预应力索从下弦杆中穿过的方案,使得拉索受到了下弦杆的保护,延缓了升温速度;为达到规范规定的耐火时间,所需的防火保护层厚度低于规范规定的要求;模型中采用刚接或铰接节点,计算得到的耐火时间基本相同.     

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.