局部火灾下混凝土组合梁温度实验及模拟

通过压型钢板-混凝土组合梁在局部火灾下的实验,采集出沿工字型梁高度方向的温度梯度分布数据以及工字型梁长度方向的温度随时间变化的数据,之后采用有限元分析软件ANSYS,反推火灾条件下的热辐射系数和对流系数等热物理参数,并以此为边界条件模拟出工程中常用的各种窄翼缘工字型钢沿高度方向的温度分布,为工程中的抗火设计以及进一步的整体钢框架抗火研究提供参考.     

非规则梁的弯曲刚度及其对钢框架柱计算长度的影响

针对钢结构非规则梁柱体系弹性分岔屈曲失稳的特点,认为普通钢框架考虑梁、柱线刚度比值关系确定刚架柱计算长度的方法仍适用于非规则框架中的框架柱。运用虚功原理推导了两种典型的非规则梁的弯曲刚度,并分析了其对钢框架柱计算长度的影响。     

典型局部钢框架结构变形机理分析

为了研究钢框架弹性变形与柱、梁变形之间的一般规律,以常见的钢框架结构中的柱、梁连接处十字形局部框架作为分析模型,以柱梁刚度比、楼层高跨比、梁柱截面高度比以及H型截面构件任一侧翼缘与腹板的截面积比等为主要研究参数,通过受力与变形分析,探讨了典型局部钢框架的力学机理。结果表明:局部框架变形中,柱变形与总变形比值,随柱梁刚度比和梁柱截面高度比的增大而减小;随着框架楼层高跨比的增大而增大;而梁变形与总变形比值,随柱梁刚度比和梁柱截面高度比的增大而增大;随着框架楼层高跨比的增大而减小;柱为H型截面时柱变形与总变形比值有增大的趋势。     

16m无筋预应力UHPC简支工字梁抗弯性能足尺模型试验研究

以国内首座无筋预应力体系UHPC桥梁——广州北环高速扩建F匝道桥16 m UHPC工字梁-普通混凝土桥面板组合梁为研究对象,进行四点弯曲下的足尺模型抗弯试验研究,测得各级荷载下梁的应变和挠度,以研究无筋预应力UHPC梁的抗弯承载能力,并与有限元计算值进行对比。结果表明:相对于普通钢筋混凝土梁,UHPC梁的开裂大大延迟;裂缝细而密; UHPC工字梁的跨中截面应变满足平截面假定;无筋预应力UHPC工字梁与普通混凝土桥面板之间界面滑移量极小,现浇板与UHPC梁之间连接良好。采用有限元模型对UHPC组合梁进行受力仿真分析,弹性模型在梁开裂前,荷载和变形与试验值吻合较好。结合试验研究和有限元分析,验证了该UHPC组合梁抗弯承载力满足设计要求。     

不同预应力度RPC工字梁抗剪性能试验研究

为研究不同预应力度RPC工字梁的抗剪性能,通过4根RPC工字梁的受剪试验,分析不同预应力度下试验梁的破坏形态、荷载—挠度以及荷载—预应力增量曲线的关系,研究不同预应力度对RPC工字梁的抗剪性能的影响。结果表明,预应力度从0增加到0.31、0.44和0.6,试验梁开裂荷载分别提高38.78%、58.86%和115.35%,抗剪承载力分别提高5.68%、13.11%和41.18%;预应力增量越大,梁破坏时的挠度越大;梁开裂前,预应力的增加使其刚度有所提升,但对开裂后梁的刚度影响甚微。最后通过对预应力RPC梁抗剪承载力的影响因素分析,提出RPC梁抗剪承载力建议公式,以为同类研究提供参考。     

考虑折叠效应的一种钢结构新型梁-柱节点的低周反复试验研究

提出了一种新型钢框架梁-柱削弱节点形式——波纹腹板削弱型节点.这种新型梁-柱节点是将靠近柱翼缘的工字梁腹板局部改成具有折叠效应的波纹腹板来削弱工字梁的抗弯能力,将失效部位从梁-柱节点的焊接部位转移到工字梁波纹腹板所在截面处,达到塑性铰外移的目的.而且波纹腹板还可以阻止受压翼缘在屈服之后发生局部失稳.本文通过低周反复试验考察了波纹腹板削弱型梁-柱节点的抗震性能.试验表明,波纹腹板削弱型梁柱节点的强度破坏出现在波纹腹板处的截面,梁柱连接处的焊缝没有破坏,实现了塑性铰外移的目的;而且由于波纹腹板的支撑作用,翼缘在屈服后没有严重局部失稳.另外,通过和传统梁柱节点对比发现,波纹腹板新型梁柱节点在出现塑性铰后没有出现明显的强度退化现象,波纹腹板削弱型梁柱节点的滞回曲线稳定饱满,具有更好的耗能性能.综上所述,该波纹腹板削弱型梁柱节点起到将塑性铰从梁柱根部外移、护梁柱焊缝的作用,具有良好的延性和滞回耗能性能,可以替代传统梁柱用于钢框架结构.     

钢筋混凝土深梁填充钢框架抗震性能试验

为了使钢结构初始刚度能够在一定范围内渐变,且增加的构件安装或拆卸方便,设计一种新型的抗震加固结构体系即钢筋混凝土深梁.通过1个纯钢框架和2个缩尺混凝土深梁填充钢框架的水平低周反复荷载试验,得到内填混凝土深梁钢框架结构的滞回曲线.在试验的基础上,分析深梁对纯钢框架的承载能力、延性、滞回特性和耗能能力的影响.结果表明:内填深梁大幅度提高了钢框架的初始刚度和承载能力;试件的滞回曲线饱满且骨架曲线有明显的塑性流动阶段;钢框架的延性和耗能能力都得到增强,证明内填深梁钢框架结构抗震性能良好,因此,混凝土深梁可作为结构抗震设防的第一道防线,钢框架作为第二道防线.     

矩形钢管混凝土翼缘及波形腹板的工字型梁承载力研究

提出一种新型工字梁——翼缘为矩形钢管混凝土的波形腹板工字梁（CFTFGs—cw）．采用有限元软件ANSYS对CFrFGs．CW及翼缘填充混凝土的普通平腹板工字梁（CFTFGs）的静力承载力进行分析．通过与试验结果的对比,验证了有限元模型的可靠性．在此基础上,运用所提出的有限元模型研究了CPTFGs．CW随着几何参数波深hr和波宽b的不同,梁的极限承载力的变化规律．结果表明,与CFTFGs相比,cFTFGs—cw具有更高的承载力和更好的稳定性,是一种静力性能优异的构件．     

装配式波形钢腹板PC连续箱梁稳定性分析

波形钢腹板PC箱梁由于使用钢板代替了混凝土腹板,因而自重大大减小,在工程实践应用中,波形钢腹板PC箱梁的技术已经日渐成熟,而采用波形钢腹板先张法预制工字梁拼装并现浇纵横向湿接缝后形成连续箱梁的方法能使整个桥梁的施工更为快捷,其预制拼装过程中单片梁状态是其稳定性最差的阶段,因而有必要对其进行研究.通过对先张法波形钢腹板组合箱梁的单片边梁进行4种不同模型的对比研究,确定了单梁及整体的横隔板数量的设计方法,以及各个因素在先张法放张过程中对整体单梁构件稳定性的影响,找到符合应力、位移等要求的最佳结构尺寸及布置.     

钢框架梁抗火承载力的有限元分析

为深入了解火灾下钢框架梁的破坏模式和各种因素对其抗火承栽力的影响，采用有限元法对工字形钢框架梁在不同荷载、不同约束下的极限承载力进行了理论计算，同时时平面框架进行了热一结构耦合计算．结果表明：钢框架中工字钢梁在火灾下的破坏模式为下翼缘侧移失稳，初始几何缺陷时刚接工字钢梁和简支工字钢梁的极限温度影响很小；受火梁由于梁的变形产生悬链力，会抵消一部分温度应力，且刚接梁在粱端部产生的局部屈曲进一步削弱了温度应力的影响；荷载较大时刚接梁的极限温度和耐火时间比简支梁高，且荷载时刚接梁的极限温度和耐火时间影响较小，对简支梁影响较大；粱柱节点是钢框架抗火的薄弱环节，火灾发生后非受火构件的内力也会发生较大的变化．     

桥梁工程高墩盖梁施工托架设计计算实例

桥梁工程高墩盖梁施工中,为保证盖梁施工质量,采用工字梁托架的形式作为盖梁的施工支承平台,从而加快施工进度,保证了盖梁施工质量.     

某重型卡车前轴成形辊锻工艺设计与优化

针对某牌号重型卡车前轴锻件成形辊锻、模锻工艺调试中遇到的典型缺陷——工字梁充填不满开展研究,基于前期某锻造公司大量的生产调试数据和有限元分析软件,建立了前轴成形辊锻、模锻有限元分析模型;在此基础上,研究了工字梁充填不饱满缺陷的产生机理,重点分析了第3道次模具工字梁型腔部位的3个关键参数宽度B3、圆角R3、斜度A3对成形质量的影响规律,重新设计了前3道次辊锻模具工字梁部位孔型和尺寸,并完成了辊锻模具制造。生产结果表明,工字梁部位充填饱满,产品尺寸合格。基于数值模拟的设计方法有效增加了模具设计的准确程度,减少了模具修改次数,缩短了调试周期,保证了最终产品的质量。     

胶合竹木工字梁受弯性能的试验研究

提出了一种以OSB为腹板骨架,OSB板外用环氧树脂胶黏剂和钉子连接竹集成材而成的胶合竹-木工字梁.以竹-木工字梁的腹板高度、剪跨比及加劲肋为参数,对24根竹-木工字梁的结构性能进行研究.分析了工字梁试验全程的破坏形态和破坏机理,探讨了其极限承载力、延性和抗弯刚度等,并研究影响其结构性能的因素.研究结果表明,竹-木工字梁整体工作性能优良,跨中截面应变沿梁高方向仍基本符合平截面假定,其极限承载力与截面高度、剪跨比和加劲肋有关.当剪跨比小于2.0时,组合梁出现了明显的剪压破坏特征,剪跨比越大,极限承载力呈显著下降趋势.加劲肋能显著提高工字梁的极限承载力,提高幅度为3.4%~38.0%,对极限位移的提高幅度约为1.7%~12.6%.加劲肋增强后的工字梁的初始抗弯刚度亦有大幅提高,提高幅度为10%~30%,腹板越高,增幅越大.     

钢框架受风与地震作用的统一非线性矩阵分析理论

提出的矩阵化的二阶弹塑性分析理论，易于程序化，可用于受水平风或地震作用的钢框架的响应计算，文中首先概述了用于钢框架分析的各类单元刚度方程，提出的梁一柱单元刚度矩阵可用统一的方法考虑几何非线性，材料非线性和单元剪切变形的影响，其次，建立了连有节点域的扩展柱单元及带有连接和节点域的混合梁单元的刚度方程，可以考虑节点域剪切变形和梁－柱连接柔性的影响，节点区单元，混合梁单元和扩展柱单元矩阵方程可方便地用于     

低矮型钢-混凝土组合梁桥方案设计与分析

以36m跨径的简支梁桥改造设计为例,分析比较了普通组合平行工字梁、预应力组合平行工字梁和组合箱梁三种桥型在相同荷载等级作用下的受力、变形以及经济性能.结果表明,组合梁桥具有较好的性能,预应力组合梁和组合箱梁的经济高跨比可以小于1/20.     

钢-混凝土组合楼板对钢框架结构抗震性能的影响

为了研究钢-混凝土组合楼板对钢框架结构抗震性能的影响,建立考虑楼板空间作用的梁-分层壳混合有限元模型和空框架模型.通过对两模型分别进行静力推覆分析和动力增量分析,揭示组合楼板对钢框架结构地震作用下弹塑性工作性能的影响规律.结果表明,组合楼板对梁产生增强作用,在地震作用下使结构抗侧刚度和抗侧承载力增大、结构周期和位移反应减小,但是考虑楼板组合作用的框架延性、滞回性能和耗能能力会降低,甚至可能改变结构预期的"强柱弱梁"的破坏模式,使结构偏于不安全.     

半刚性连接钢框架的简化计算方法

采用已有的三参数力学模型模拟半刚性连接梁柱节点的弯矩-转角性能．根据小变形叠加原理,推导了半刚接梁单元杆端弯矩的计算公式以及不同情况下连接的转动刚度与弯矩传递系数．在此基础上,通过对钢框架侧移刚度和半刚接梁单元转动刚度的修正,提出了半刚接钢框架内力和层间位移的简化计算方法．算例结果表明：该计算方法可靠,可用于结构的初步设计和最终校核．     

中柱突然失效后钢框架的简化分析方法

结合双跨梁的显式简化模型与能量平衡的原理,提出钢框架连续倒塌的简化非线性分析方法.将多层钢框架结构简化为双跨梁,求双跨梁在集中荷载作用下的显式简化模型,并对梁端转动刚度和轴向刚度进行修正,根据内力变化将双跨梁的受力分为4个阶段,推导了其在不同阶段的荷载-跨中挠度计算公式.以不同跨数不同层数的两个二维框架为例,采用简化方法预测柱失效后的最大位移,并与其他相同框架的非线性动力分析结果进行对比,表明采用本文方法可以取得准确结果,且分析过程简单.     

基于能量平衡规律研究低层钢框架结构损伤分布机理

针对低层钢框架损伤分布机理不明确,以钢框架的强柱系数、柱脚形式及首层剪重比为主要研究参量,建立16个典型低层钢框架模型;通过强震作用下的弹塑性时程分析,基于能量平衡原理研究低层钢框架楼层以及构件的损伤分布机理.研究结果表明:罕遇地震输入能量的80%以上靠钢框架构件塑性变形来吸收;低层钢框架首层变形集中,为防止首层破坏,柱脚刚接时强柱系数要求1.7以上,柱脚铰接时,建议强柱系数大于2.当强柱系数大于3时,各层层间位移分布基本均匀,然而刚接梁地震需求性能增大,在设计中对梁高的控制及梁柱节点连接的工艺要求较高.     

巨型钢框架节点基于性能的研究

基于性能的设计方法是当前结构设计的发展趋势,在基于性能的结构设计方法中,节点的行为参数确认与性能评估是重要的组成部分,而节点的相关判断准则不能脱离结构而存在.巨型钢框架节点受力较复杂,为了得到基于整体结构的巨型钢框架节点的性能指标:①建立了巨型钢框架有限元分析模型,选择了6个具有代表性的节点,采用ANSYS中的实体单元SOLID45建模,其余杆件采用梁单元BEAM188建模;②对整体结构采用位移加载的方式,以巨型钢框架结构的位移性能为控制指标,分析巨型钢框架节点在不同位移性能指标下的力学性能,从而建立了基于整体结构的巨型钢框架节点的性能指标.