钢管混凝土单圆管肋拱非线性有限元分析

提出考虑材料与几何双重非线性的钢管混凝土肋拱面内受力的计算方法并编制了有限元程序。有限元建模时采用空间梁单元。材料非线性应用合成法钢管混凝土本构关系。双重非线性采用采用混合法。应用该方法对钢管混凝土模型肋拱的受力全过程进行了分析。计算结果与试验结果比较表明，该程序能够反映钢管混凝土肋拱受力全过程的基本特性，但在受力的后期有一定的误差，表明钢管混凝土肋拱中的材料本构关系有其自身的特点，有待进一步的研究。     

钢管混凝土拱材料非线性有限元分析方法

对目前钢管混凝土拱考虑材料非线性的各种分析方法进行了介绍,应用这些方法对钢管混凝土模型肋拱的受力全过程进行了分析.分析结果表明,纤维单元模型能较好地反映钢管混凝土肋拱受力全过程的基本特性,计算结果可供工程应用.     

特大跨径钢管混凝土拱桥拱肋吊装期间非线性影响分析

特大跨径钢管混凝土拱桥拱肋在吊装过程通常中有铰结和固结两种边界条件,为了分析非线性对特大跨径钢管混凝土拱桥拱肋吊装期间线形影响,对拱肋吊装不同阶段的受力特性进行了研究;推导了在不同结构体系下拱肋线形计算公式。研究发现:拱肋在固结状态时,非线性因素对拱肋线形影响较小;在拱脚铰结状态时,非线性因素对拱肋线形影响较大。产生这种现象的原因是由于几何非线性影响,导致扣索作用在拱肋上力的角度不同;而拱肋处于不同结构体系时,对这种变化敏感度差异较大。最后通过对波司登大桥的计算与工程实践,对这种现象以及产生原因进行了验证。     

钢管混凝土拱桥拱脚外包混凝土最小厚度研究

一些钢管混凝土拱桥运营后,拱脚处钢管外包混凝土出现了明显可见过宽的裂缝,影响结构的使用与耐久性,但相关规范未对外包混凝土设计提出要求.本文以某下承式钢管混凝土系杆拱桥为工程背景,运用Midas/Civil建立全桥模型并提取拱肋截断面最不利内力组合,再运用ANSYS建立拱脚局部模型,分析钢管与外包混凝土界面、拱肋截断面各内力分量对拱肋附近外包混凝土应力的影响,研究拱肋附近外包混凝土应力随外包混凝土厚度增大的变化规律.计算结果表明,拱脚裂缝主要由拱肋轴力引起,钢管受压膨胀挤压外包混凝土使其产生拉力,加大钢管外包混凝土厚度能有效减小拉应力.通过多工况的计算给出了满足抗裂限裂要求的最小外包混凝土厚度.     

斜拱肋倾角变化对斜靠式拱桥地震响应的影响

以某钢管混凝土斜靠式拱桥为例,建立了空间杆系有限元计算模型,研究了斜靠式拱桥斜拱肋倾角变化对拱桥基频、地震内力和位移响应的影响. 研究结果表明: 随着斜拱肋倾角的增大,斜靠式拱桥的侧向刚度显著提高、主拱肋和斜拱肋在横桥向地震作用下的轴力和面内弯矩均有不同程度的减小;而在纵桥向地震作用下,斜拱肋倾角变化对主拱肋的轴力和面内弯矩影响较小.     

三跨连续四肋拱桥横向分布研究

以某公园三跨连续四肋拱桥为例,运用midas有限元分析软件建立空间梁格模型,探索多跨多肋拱桥各拱肋荷载横向分布规律,并采用midas Civil空间梁格模型施加单位力法得到该桥各拱肋的荷载横向分布系数.研究结果表明:在偏载情况下,偏载一侧的两根肋承担了大部分荷载;在正载情况下,四个拱肋的受力呈现对称性,荷载主要由中间的两根拱肋承担.     

钢管混凝土圆弧拱平面内非线性稳定承载力

采用考虑屈曲前变形的弹性稳定公式,基于统一理论的钢管混凝土截面抗压承载力计算方法,研究了均布径向荷载作用下钢管混凝土圆弧拱的平面内非线性稳定承载力,并在分析中考虑了几何非线性、材料非线性和拱肋初始缺陷的影响.通过对比有限元结果和各国典型设计规范提供的稳定系数公式,提出了适合钢管混凝土圆弧拱的平面内非线性稳定系数,为钢管混凝土拱桥的设计提供依据.     

钢管混凝土拱桥弹塑性分析

建立分块分段的纤维模型,对具有哑铃型截面拱肋的拱桥进行弹塑性分析.建立U.L.列式三维虚功增量方程,采用荷载和位移加载控制,结合Newton-Raphson增量迭代法,求解杆系结构大位移问题.计算单圆管截面钢管混凝土拱肋弹塑性状态下的荷载-挠度全过程分析曲线,计算结果和文献[7]结果吻合较好,验证了模型的正确性.在工程分析中,有效地计算了深圳FR桥的哑铃型截面钢管混凝土拱肋的承载力系数.     

脱粘圆形钢管混凝土拱肋的极限荷载试验研究

为了研究钢管混凝土拱桥脱粘后的承载能力情况,将一根圆截面钢管混凝土拱肋成型后置于实验室发生自然脱粘,对自然脱粘后的拱肋进行了四分点处单点非对称加载至破坏的模型试验,采用数值方法和《钢管混凝土拱桥技术规范》(GB 50923-2013)等现行规范的方法分别分析了模型拱肋无脱粘时的极限荷载。试验获得了加载过程脱粘钢管混凝土拱肋模型的应力、变形曲线及面内极限荷载。结果显示:钢管混凝土模型拱肋在自然脱粘情况下,荷载—挠度曲线及荷载—应变曲线仍表现出较大的延性,脱粘后其极限荷载实测值相比无脱粘时的有限元理论计算值略低10%,较按现行几本规范方法的计算值均高40%左右。分析表明,自然脱粘后的钢管混凝土拱肋在外荷载作用变形后仍受到约束,具有良好的弹塑性力学性能及承载能力。研究成果可为钢管混凝土拱桥的进一步研究提供试验数据,并为同类桥梁的发展提供参考。     

钢管砼桁拱静力性能分析

以福建闽清净跨１３６ｍ的石潭溪钢管砼桁为分析对象,进行了施工中和成桥后的静力测试和计算分析．结果表明,横撑对荷载横向分布起二次分配作用,能降低偏载时单肋拱面内受力;全焊式桁肋胶管中的弯矩值较小．可以按理想桁格式考虑;钢管初应力对钢管砼构件承载力的影响不大,使用阶段钢管对核心砼的紧箍力已发挥作用;仅靠空钢管无论是承载力还是变形都不能满足设计要求．     

双钢管高强混凝土柱抗震性能的试验研究

通过5根双钢管高强混凝土柱承受轴力和低周反复水平荷载作用试验,研究了双钢管高强混凝土柱的抗震性能,讨论了该柱压弯承载力计算公式的适用性.结果表明:双钢管高强混凝土柱具有较高的压弯承载力及优良的抗震性能.     

初应力对钢管混凝土轴压构件受力性能的影响

进行了初应力对钢管混凝土轴压构件受力性能影响的试验研究,提出了有限元计算方法,以初应力度与长细比为参数探讨了有初应力构件的力学性能.分析结果表明,初应力使构件弹塑性阶段提前、弹性极限荷载降低,同时极限荷载推迟出现,构件切线刚度降低.钢管混凝土轴压构件极限承载力随着初应力度的增大而降低,降低幅度随着长细比的增大而增大,但这种降低作用并不显著.     

Simplified Algorithm for Out-of-Plane Critical Loads of CFST Solid-Rib Arch

The simplified algorithm for out-of-plane ultimate loadcarrying capacity of concrete-filled steel tubular( CFST) solid-rib arches under uniform vertical load was studied. The experimentally validated finite element model was developed. The out-of-plane equivalent length coefficients of solid-rib arches were obtained using out-of-plane elastic eigenvalue buckling analysis. Then the out-ofplane elastic stability coefficient was plotted against the normalized slenderness ratio,and the out-of-plane eigenvalue buckling load or elastic buckling capability of arches was calculated. Lastly effects of different parameters on the out-of-plane ultimate load-carrying capacity of CFST solid-rib arches were determined using geometric and material nonlinear finite element analysis, and a simplified algorithm was established by fitting the out-of-plane elastic-plastic stability coefficient and normalized slenderness ratio using PerryRobertson formula. Ratio of the elastic stability coefficient to the elastic-plastic counterpart was plotted against the out-of-plane normalized slenderness ratio,from which the out-of-plane elasticplastic ultimate load-carrying capacity was determined according to the corresponding elastic buckling load. Results show that the proposed simplified algorithm can accurately predict the out-of-plane eigenvalue buckling load and the elastic-plastic ultimate loadcarrying capacity of the CFST solid-rib arches.     

初应力对钢管混凝土哑铃形轴压短柱受力性能影响的试验研究

进行了有初应力的钢管混凝土哑铃形轴压短柱试件的试验研究,分析探讨了初应力对其力学性能的影响及其极限承载力的计算方法.分析结果表明,初应力使弹塑性阶段提前、弹性极限荷载降低,同时峰值极限荷载推迟出现,构件切线刚度降低.但初应力对钢管混凝土哑铃形轴压短柱的峰值极限荷载影响很小,可以采用与无初应力构件相同的方法计算.     

钢管混凝土悬臂短柱试验研究

对 4组共 13根钢管混凝土悬臂短柱进行了试验 .试验参数包括轴压比、含钢率和混凝土强度 .对试验结果进行的分析表明 ,轴压比对钢管混凝土弯压构件受力性能的影响最为显著 .钢管对核心混凝土的紧箍力作用随轴压比的减小而减弱 .最后对试验过程钢管应变达到某些特定值时所对应的荷载与最大荷载进行了分析     

钢管混凝土桁拱双重非线性有限元分析

提出钢管混凝土桁拱面内受力考虑材料与几何双重非线性的计算方法并编制了有限元程序 .有限元建模时采用空间梁单元 .材料非线性应用合成法钢管混凝土本构关系 .双重非线性采用混合法 ,应用该方法对一钢管混凝土桁拱的受力全过程进行分析 ,得出一些有益的结论 .     

钢管混凝土哑铃型轴压构件极限承载力有限元分析

提出了钢管混凝土哑铃型轴压构件极限承载力的有限元计算方法.有限元建模中,钢管与腹板采用壳单元,混凝土采用实体单元.对试验构件的分析表明,有限元计算值与试验值吻合良好,腹腔内的混凝土受钢管紧箍力作用的影响很小,其应力-应变关系可按普通混凝土考虑.应用有限元计算方法,对哑铃型钢管混凝土构件的极限承载力进行了参数分析.结果表明,腹板间距的增加对极限承载力的提高呈非线性增长,腹板高度的增加与极限承载力的提高基本上呈线性关系.相比较而言,腹板间距增加对构件极限承载力的提高的影响要大于腹板高度的增大对其的影响.在参数分析的基础上,对其简化计算方法的比较表明,简单迭加法比等效单圆管法与试验值和有限元计算结果更为吻合、也更安全.     

钢管混凝土加强环式节点的试验研究

钢管混凝土柱由于其优越的力学性能而在工程中得到了广泛的应用，但是其节点的研究显得还不够完整和充分。本文中研究了2个钢管混凝土加强环式梁柱节点的力学行为，分析了梁、钢管壁和加强环的应变分布规律。试件均采用钢梁，并采用构造不同的环间加劲肋。试验结果表明，钢管混凝土加强环式节点力学性能良好，节点刚度大；环间加劲肋的构造对节点的受力性能影响不大；加劲肋可以看作加强环梁的弹性支座，可有效地降低环梁的跨度。     

钢构件考虑损伤的有限元分析

提出了结构钢弹塑性各向异性损伤本构模型 ,该模型采用混合强化准则 ,考虑Bauschinger效应、屈服平台、硬化 (软化 )效应及损伤和损伤演化影响 ,客观地反映了结构钢在循环荷载作用下的工作性能 ;采用U .L .格式的壳体大挠度双重非线性有限元分析方法 ,对箱型组合截面柱进行单轴循环荷载作用下的滞回性能分析 .通过与试验结果对比 ,可为深入进行钢结构地震反应分析奠定基础