地下咬合型管幕构件抗弯刚度参数分析

基于咬合型管幕构件的抗弯性能试验,运用ABAQUS建立了咬合型管幕构件的有限元模型,并通过室内试验标定有限元模型.研究了在不同参数组合下咬合型管幕构件的抗弯刚度变化规律,并以此来找到最优的结构参数组合.研究结果表明,钢管直径与咬合程度在提升构件抗弯刚度上具有一定的相互作用影响,当钢管咬合程度与钢管直径比值在0.16~0.28时,构件具有较好的抗弯性能;钢管直径、钢管壁厚及钢筋直径与构件抗弯刚度均呈线性正相关;钢管直径对提升咬合型管幕构件的抗弯刚度具有显著作用,其次是钢筋直径和钢管壁厚.     

基于模糊数学的STS管幕结构的连接参数优化

依托STS管幕结构纵向抗弯性能试验，建立了STS管幕构件纵向抗弯性能有限元分析模型并验证了模型的可行性.采用正交试验研究了钢管壁厚、钢管直径、螺栓直径、钢管间距、翼缘板厚度对构件纵向抗弯承载力、跨中位移和经济性指标的影响，结合模糊数学理论优化了连接参数.结果表明:对构件达到屈服荷载时跨中位移影响最大的参数为钢管直径，对构件纵向抗弯承载力和每延米构件材料平均价格影响最大的参数为钢管壁厚.为兼顾安全性和经济性，连接参数比值应为钢管直径∶钢管壁厚∶螺栓直径∶钢管间距∶翼缘板厚度 =1∶ 0.03∶0.05∶1.15∶0.02.     

FCSR新型管幕构件抗弯性能试验研究及数值分析

基于翼缘板-槽钢连接的新型管幕构件(flange-channel steel roof，FCSR)室内抗弯试验，研究了FCSR新型管幕构件的工作机理和破坏模式.为充分研究钢管壁厚、翼缘板厚度、混凝土强度和钢管间距等结构关键参数对FCSR管幕构件抗弯性能的影响，通过ABAQUS软件建立了FCSR管幕构件的有限元模型.研究结果表明:构件发生明显的延性破坏，具有较高的横向刚度；钢管壁厚和混凝土强度对构件承载力具有一定的影响，翼缘板厚度对承载力影响不明显，钢管间距对承载力影响较为明显.研究结果可为新型管幕结构的应用提供一定的依据.     

X型钢管相贯节点抗弯极限承载力的影响因素分析

为解决钢管结构设计中相贯节点设计问题,采用三维四节点弹塑性壳单元shell 181单元和理想弹塑性材料在ANSYS有限元程序中建立X型钢管相贯节点的有限元模型,分析了支管直径与主管直径比β、主管直径与壁厚比γ对X型钢管节点的极限抗弯承载力的影响,并给出各影响因素对X型钢管相贯节点抗弯极限承载力的影响规律.     

STS新管幕构件抗弯性能试验研究及数值模拟

基于2榀STS(Steel Tube Slab)新管幕构件的抗弯试验,研究STS新管幕构件的破坏形态及受力机制。为充分研究支护参数对新管幕构件抗弯性能的影响,运用ABAQUS建立STS新管幕构件的有限元模型。以此模型为依据,分析钢管厚度、翼缘板厚度、螺栓直径、混凝土强度、钢管间距、翼缘板焊接等参数对新管幕构件抗弯性能的影响规律。研究结果表明:钢管厚度、翼缘板厚度、螺栓直径和混凝土强度对构件的极限承载力影响不明显;钢管间距改变对构件的极限承载力影响较大;下翼缘板焊接对构件的极限承载力影响极大。研究结果可为新管幕结构的应用提供理论依据。     

T形钢管混凝土组合构件抗弯性能

将两根矩形钢管直接焊接形成新型T形钢管混凝土组合构件,进行了8组共16个T形钢管混凝土组合构件的抗弯试验,分析了含钢率、剪跨比、截面尺寸等参数对新型T形钢管混凝土组合构件抗弯性能的影响,比较了新型T形钢管混凝土组合构件和传统T形钢管混凝土组合构件的抗弯性能.运用有限元软件ABAQUS对构件的弯矩-挠度曲线进行了全过程分析.数值分析结果与试验结果符合良好,两者的承载力差值在5%以内.提出了新型T形钢管混凝土组合构件抗弯极限承载力的计算公式,并运用该公式计算了5组试件的弯曲极限承载力,计算结果与试验结果误差最大为14%,结果令人满意.     

钢管混凝土T型节点在平面内弯曲荷载作用下的静力强度研究

利用有限元软件ABAQUS分别对空心截面T型管节点和主管中填充混凝土T型管节点在支管端部平面内弯曲荷载作用下的静力强度进行了研究.有限元模型的可靠性通过已有文献中的圆钢管混凝土N型管节点的试验结果进行了验证.利用有限元模型分别对3个主管中未填混凝土和3个主管中填充混凝土的T型管节点的静力强度进行分析.结果表明,主管中填充混凝土能显著的提高管节点的抗弯承载力.在此基础上,对钢管混凝土T型节点进行参数分析,参数包括支主管直径比β,主管直径与2倍主管壁厚比γ,支主管壁厚比τ,钢材屈服强度fy和混凝土的抗压强度fc.分析表明,参数β,γ,τ和fy对T型节点抗弯承载力有显著影响,而混凝土的抗压强度fc对节点的承载力影响不大.     

不同结构参数下STS管幕构件力学性能的数值分析

以8榀STS(steel tube slab)管幕构件室内试验为依托,为充分研究STS管幕构件的力学性能,建立构件的有限元模型,分析钢管厚度、螺栓直径、配筋率、翼缘板间距等参数对STS管幕构件力学性能的影响.结果表明:钢管厚度的变化,对试件的极限承载力影响不大,但能够有效地提高试件横向刚度;翼缘板间距的变化,对试件的极限承载力和横向刚度影响较显著;螺栓直径、配筋率的变化,对试件的极限承载力和横向刚度影响均不明显.     

STS管幕结构横向抗弯刚度计算模型及参数优化

STS (steel tube slab)管幕工法是一种新型的地铁暗挖支护体系，由于管幕结构的变形机理尚不明确，管间连接参数需要进一步优化，阻碍了STS管幕工法的应用和推广.本文建立STS管幕结构的有限元模型，并结合室内试验验证有限元模型的合理性，系统性研究翼缘板厚度和螺栓直径对管幕结构横向抗弯刚度的影响规律，然后结合SPSS统计分析软件和归一化处理方法得出，螺栓直径和翼缘板厚度的比值在2.0~2.5时STS管幕结构的变形最合理.结合室内试验和有限元分析结果，建立了STS管幕结构横向抗弯刚度计算模型，并通过室内试验评估了该模型的正确性，计算误差均在20%以内.     

波形钢腹板钢管混凝土梁有限元分析及参数研究

提出新型组合结构——波形钢腹板钢管混凝土梁三维有限元计算方法.应用ANSYS程序对试验梁进行了双重非线性有限元分析,计算结果与试验结果吻合较好.应用有限元方法,以波形钢腹板厚度、弦管壁厚以及管内混凝土等级为参数对其对受力性能和极限承载力的影响进行了分析.结果表明,对于以上弦管局部屈曲为特征的A梁,若要提高其承载力,应增加上弦管的壁厚;而对于极限承载力受下弦管受拉屈服控制的B、C梁,则要增大下弦管的壁厚.上下弦管是否采用钢管混凝土对梁的受力性能与极限承载力有显著的影响.然而,管内混凝土的等级对梁的极限承载力影响很小.波形钢腹板应具有足够的厚度以避免其局部屈曲破坏.在保证这一板厚的前提下,波形板厚度对梁的承载力影响并不大,承载力计算中可以忽略其对梁的抗弯能力的贡献.     

X型圆钢管相贯节点刚度试验

为了验算相贯节点刚度对钢管结构的受力性能及整体稳定性的影响,以某单层网壳结构体育馆为背景,进行了X形相贯节点轴向刚度和抗弯刚度的试验研究.文中介绍了试验方案和主要试验结果,对试件的破坏机理进行了分析.试验结果表明,当支管与主管直径相差较多时,节点轴向刚度和抗弯刚度均较弱,节点的半刚性能对结构的受力性能尤其是整体稳定性的影响不容忽视;当支管与主管直径接近时,节点轴向刚度和抗弯刚度均较大,基本能够满足节,最刚接的要求.     

预应力离心钢管混凝土直杆抗弯承载力参数分析

利用有限元分析软件ABAQUS对预应力离心钢管混凝土直杆(简称PSC杆)进行抗弯性能模拟分析,与离心钢管混凝土直杆(简称SC杆)抗弯性能对比,以钢管壁厚、混凝土壁厚、预应力钢棒配筋率三个因素作为分析参数,表明截面含钢率是影响PSC杆抗弯承载能力的主要因素,杆件抗弯承载力与截面含钢率正相关.经过线性拟合,推导预应力离心钢管混凝土直杆抗弯承载力的计算式,在设计生产中具有一定的参考价值.     

预制高强混凝土薄壁钢管桩抗弯试验与数值模拟

预制高强混凝土薄壁钢管桩(TSC桩)是通过在钢管内部离心浇注混凝土而制成的管桩,其在受力和施工方面有诸多优点.为了研究该类管桩的极限抗弯承载力及其破坏机理,对3根直径800mm、长10m的TSC桩进行了抗弯试验,并对加载过程中的变形和破坏情况进行了监测.试验结果表明,TSC桩的抗弯能力较高,且在弯矩作用下有着很好的延性.同时利用有限元分析软件,考虑了材料的非线性以及钢管对混凝土的约束强化作用,对抗弯试验进行了全过程数值模拟,计算结果与试验结果吻合良好,验证了通过有限元分析来计算TSC桩抗弯承载力的方法是可靠的.     

考虑泥皮及径厚比影响下钢混组合桩的抗弯性能试验研究

为研究灌注桩施工过程中残留的泥皮厚度及不同钢管径厚比对钢管混凝土抗弯性能的影响,采用模拟水下浇筑混凝土的方法制备了6根钢管混凝土组合桩试件,对其进行了纯弯试验及截面测量,得到了各试件的弯矩-跨中挠度曲线、弯矩-曲率曲线、受弯承载力及抗弯刚度等.试验结果表明:泥皮的存在会削弱钢混组合桩的抗弯性能,使其抗弯刚度降低5%～25%,极限受弯承载力降低5%～10%,且径厚比越小受泥皮的影响越明显;当泥皮存在时,径厚比的减小使得钢混组合桩受弯承载力及抗弯刚度的提升幅度不如无泥皮状态;存有残留泥皮的钢混组合桩在受弯过程中截面不再符合平截面假定;采用统一理论所计算的抗弯承载力与试验值吻合较好,但随泥皮厚度增长,逐渐较试验值偏大,导致设计预留的安全储备降低;抗弯刚度的计算公式组合系数出现明显下降,组合系数在0.1～0.4左右.     

钢管混凝土柱-钢梁穿筋节点低周反复荷载下受力性能

对8个圆钢管混凝土柱-钢梁节点进行低周反复加载试验,其中6个节点设置了穿透钢筋,另外2个节点未设穿透钢筋,对节点的破坏位置和形态进行了分析,研究其抗弯承载力、延性和耗能能力.试验结果表明：节点穿筋将大部分弯矩直接传递给核心混凝土,降低了钢管的拉应力,显著提高了直接焊接钢梁节点的受力性能.穿筋节点具有较高的抗弯承载力、良好的延性和耗能能力,而未穿筋节点的抗弯承载力低,延性和耗能能力差.     

小口径CFRP-方截面钢管混凝土受弯性能研究

为研究小口径CFRP-方截面钢管混凝土的受弯性能,使用钢管外径分别为30、32、35 mm的3种试件(分别命名试件A、B和C)开展12组三点弯曲试验,观察试件的破坏形态并获得荷载-位移曲线。通过测得试件应变变化,对试验构件受弯性能进行分析。利用有限元软件ABAQUS对试件进行非线性有限元分析,并对钢管与水泥之间的黏结能力、水泥立方体试块抗压强度以及CFRP布厚度3组参数进行参数敏感性分析。研究结果表明：钢管内填充水泥与外缠CFRP布均可以提高试件的抗弯承载力最大值以及抗弯刚度;当钢管、水泥、CFRP布3种材料结合在一起时,提升效果最为明显,A、B、C这3种试件的抗弯承载力最大值分别提高了81.6%、93.3%和92.6%;钢管内是否填充水泥与试件的最终破坏形态有明显关联。有限元分析与试验所得荷载-位移曲线吻合较好,破坏模式一致。CFRP布厚度对抗弯承载力最大值以及梁的抗弯刚度有明显影响。     

内配型钢圆钢管混凝土构件受弯性能分析计算

采用有限元软件ABAQUS建立内配型钢钢管混凝土受弯构件力学模型,借助已有试验验证模型的合理性,在此基础上研究该类构件在弯矩作用下的变形规律、受力过程和破坏模态,分析构件材性、型钢含钢率、型钢截面形式等参数对内配型钢钢管混凝土受弯构件极限承载力及抗弯刚度的影响;引用欧洲规范中组合柱抗弯承载力计算公式进行计算,并将计算结果与已有试验结果及有限元模拟结果进行对比,二者吻合良好,说明欧洲规范中组合柱抗弯承载力计算公式可用于该类构件的设计计算.研究结果可为内配型钢钢管混凝土受弯构件设计提供参考.     

新管幕结构受力模式及关键技术分析

沈阳地铁九号线奥体中心站采用Steel Tube Slab管幕工法建造覆土超浅埋暗挖地铁车站.对新管幕结构的纵向和横向受力模式进行研究，阐述了管幕结构的作用机理，并对管幕结构的抗弯承载力和抗剪承载力计算理论进行讨论，给出了相应的计算公式.结合奥体中心的施工工况，对管幕结构的内力进行计算.随着右侧导洞贯通时，与左侧导洞相比较，跨中正弯矩增加8%，最大负弯矩减小17.8%.管幕结构沿纵向跨中最大变形为6.46mm.研究结果对新管幕工法的应用和推广具有参考意义.     

锁口钢管桩抗弯刚度折减行为及其影响因素分析

以锁口钢管桩抗弯刚度折减行行为为研究对象,结合既有欧洲规范对抗弯刚度折减行为的定义与对U型钢板桩抗弯刚度折减行为研究,对锁口钢管桩的抗弯刚度折减行为进行有限元分析,并研究钢管桩壁厚、直径与桩长三因素对抗弯刚度折减行为的影响.分析结果表明:锁口连接处摩擦力对锁口钢管桩抗弯刚度折减不产生影响,而冠梁是影响其抗弯刚度折减的重要因素.钢管壁厚与直径越小,置入深度越大,冠梁对抗弯刚度折减的削弱就越强.     

矩形钢管空腹桁架人行天桥“TT”型节点受力性能

采用有限元数值分析方法,对某矩形钢管空腹桁架人行天桥"TT"型空间节点的受弯性能进行了研究。结果表明,空间受弯节点在下平联荷载作用下,最大应力发生在宽度比较小的弦管受压腹板上;空间受弯节点的主要破坏模式有:与下平联下翼缘板连接处的弦管腹板压跛破坏,下平联上翼缘板与弦管连接处的钢材或者焊缝断裂破坏,或者两者的联合破坏;由于平面内、外弯矩的共同作用,空间节点的抗弯承载力降低,不能单独地按照平面内或者平面外抗弯承载力来计算,而应考虑两者的相互影响。下平联与弦管不同连接位置对承载力影响不大,但采用中间连接方式的弦管应力最小且应力集中程度最低。