考虑荷载类型及结构参数的轨道交通U形梁剪力滞效应

针对U形梁属于开口构件,其剪力滞效应不能直接套用成熟的闭口箱梁剪力滞效应的计算方法,研究了轨道交通U形简支梁的剪力滞效应。以青岛某地铁为背景,分别建立空间实体有限元模型和平面杆系模型。研究了3种不同类型荷载作用下U形梁剪力滞效应的纵横向分布规律;分析了4种结构参数变化下U形梁的剪力滞系数变化情况;计算了U形梁的有效宽度并与中国现行规范比较。研究结果表明：列车荷载是影响U形梁剪力滞系数纵向分布的主要因素,列车车轮作用位置处剪力滞效应明显;在一期恒载和二期恒载分别作用下均呈现出简支梁跨中区段剪力滞效应较小,支座区段剪力滞效应明显的规律。在剪力滞效应的横向分布中,3种荷载分别作用下U形梁道床板处的剪力滞效应均较腹板位置处明显。影响U形梁剪力滞效应增大的主要结构因素是梁高和底板宽度,其中梁高的影响显著,增加底板厚度能有效降低U形梁的剪力滞系数,而改变腹板厚度对剪力滞系数的影响甚微。目前中国规范为考虑桥梁剪力滞效应而采用的箱梁有效宽度计算不适用轨道交通U形梁,在考虑荷载类型和结构参数影响的基础上,建立的U形梁有效宽度修正计算公式与有限元模拟结果吻合良好。研究成果可为实际工程中U形梁的应力计算与钢...     

静力及冲击荷载下夹层玻璃的变形性能

采用有限元法,对玻璃板厚变化的夹层玻璃在长、短期静力和冲击荷载作用下的变形性能进行模拟计算,计算结果与相关文献试验结果符合较好.进一步的计算分析表明,荷载作用类型及持续时间、支承方式和内外层玻璃板厚变化,是影响夹层玻璃整体变形性能的主要因素.夹层玻璃在爆炸荷载作用下,其弯曲刚度比静力荷载下的弯曲刚度大,框支玻璃的抗爆性能好于点支承玻璃的抗爆性能.根据模拟计算,对现行规范夹层玻璃等效厚度的计算公式进行修正,给出的夹层玻璃等效厚度计算公式适用于不同支承条件.     

双层钢板组合剪力墙抗震性能试验研究

以盐城广播电视塔实际工程中剪力墙的构造形式为基础,通过九个缩尺试件,研究不同构造形式的双层钢板内填混凝土组合剪力墙在常轴力和反复水平荷载作用下的刚度变化特征、破坏机理与破坏模式、抗震性能和极限承载能力.分析了墙板的高宽比、轴压比、钢板厚度、混凝土强度等级等对双层钢板内填混凝土组合剪力墙受力性能的影响.结果表明:双层钢板内填混凝土组合剪力墙能够充分发挥钢板与混凝土材料各自的优点,是一种良好的抗侧力构件.     

建筑真空玻璃承载性能及强度设计

针对真空玻璃在工程应用中的强度设计关键问题,分析均布载荷下真空玻璃的弯曲失效特性及影响因素.通过试验验证,真空玻璃板最大应力分布在中心部位,其应力分布特征可按四边简支理论计算.根据试验结果,给出风载荷作用下真空玻璃的强度设计计算公式及持久应力作用下玻璃的强度设计值.研究结果表明:真空玻璃内外片变形一致,2片玻璃承载比例按其剐度分配,当2片玻璃厚度相同时,其抗外力强度最大;由于真空玻璃存在非均匀内应力,其承载能力约相当于同等厚度普通玻璃的85%;设计真空玻璃承载强度时,必须考虑其表面附加张应力的影响.     

双层集中荷载作用腹板开孔混凝土简支箱梁模型试验研究

为揭示面向双层交通混凝土箱梁抗弯受力性能,对1/6比例腹板开孔、单箱三室混凝土箱梁模型,在弹性范围内进行了上下集中荷载抗弯受力性能试验研究.试验重点测试了不同荷载工况下的特征截面的应变分布及挠度变形;通过试验研究与分析,初步揭示了同样大小集中荷载作用在底板较顶板挠度大10%左右;截面应变分布不均匀,存在集中加载处应变较截面平均应变大20%~40%的现象.试验研究成果可为双层交通混凝土箱梁设计提供试验依据和参考.     

板式橡胶支座摩擦滑移抗震性能试验研究

为了研究板式橡胶支座摩擦滑移后桥梁的抗震性能,完成了5个试件在不同竖向荷载作用和往复荷载作用下的拟静力试验,分析了支座摩擦滑移前后的滞回曲线、骨架曲线、支座变形、滑移位移、强度和刚度退化规律以及耗能能力等抗震性能指标.试验结果表明,加载位移较小时,支座主要发生弹性剪切变形,滑动位移较小.当支座剪切变形达到73%~110%时,发生明显滑移,滑移位移与支座所受的竖向荷载和支座规格有关.支座与钢板之间的摩擦系数与施加竖向荷载成反比,摩擦力与竖向荷载成正比,支座加载和卸载刚度基本不变,等效刚度退化明显,但退化到一定值后基本稳定.板式橡胶支座橡胶层厚度的增加会导致支座摩擦耗能性能改变,加载位移相同时,支座自身的剪切变形随之增大,摩擦滑移位移和摩擦耗能则随之减小.     

钢-竹组合箱形梁抗弯性能试验

采用2根冷弯薄壁U型钢作为箱形骨架,型钢外表面用结构胶黏剂黏结4块竹胶板,形成钢-竹组合箱形梁。以竹胶板厚度、薄壁型钢厚度及U型钢截面尺寸为控制参数,对6根组合箱形梁试件进行抗弯性能试验,测量各级荷载作用下型钢、竹胶板应变与挠度发展,分析破坏过程与破坏机制,探讨组合梁的抗弯刚度、正常使用极限荷载、承载能力极限荷载等抗弯性能。试验结果表明,组合梁整体工作性能优良,型钢与竹胶板黏结可靠,竹胶板厚度与U型钢截面尺寸的增大有利于提高组合梁的抗弯刚度与极限荷载,型钢厚度的增大有利于增强延性性能与极限荷载。研究表明,钢-竹组合箱形梁的破坏具有明显的延性特征,具有良好的安全储备,能够作为受力构件用于建筑工程。     

多片弹性块周向紧箍带力学性能分析

针对多片分离结构弹性块在大型圆柱外圆周上的紧箍问题,根据力学平衡原理,建立了理想情况下紧箍带受力计算基础模型,分别推导了考虑弹性块重力、紧箍带与弹性块之间摩擦力等因素时紧箍带受力计算修正模型。以某弹性块的紧箍为例进行了数据验算,比较分析了弹性块重力、摩擦力、紧箍操作方式等因素对紧箍带受力与角度关系的影响,从工程应用角度揭示了多片弹性块周向紧箍过程中紧箍带的受力规律。研究结果可为多片弹性块周向紧箍带的选材与设计提供理论依据。     

波形钢腹板箱梁的腹板受力性能及桥面板横向内力分析

通过对一片波形钢腹板单箱双室试验梁的弹性阶段试验,对沿桥面板横向不同位置荷载作用下的腹板竖向变形、纵向变形及桥面板横向应变进行了观测.分析了该组合梁的腹板受力性能及腹板支撑下的桥面板横向受力特征,得到了边腹板和中腹板的变形特征及腹板与顶板线刚度比对桥面板横向受力的影响.结果表明:不同横向位置荷载作用下,波形钢腹板单箱双室箱梁的中腹板与边腹板在变形及对桥面板的支撑上存在一定差异,即中腹板的纵向应变、竖向应变在荷载作用下的变化趋势不同于边腹板;波形钢腹板箱梁的桥面板横向应力随着腹板与顶板线刚度比的变化基本呈线性变化.     

铝合金夹心板甲板结构荷载横向分布作用及其试验研究

根据铰接板理论,分析了横向荷载作用下,铝合金甲板结构中铝合金夹心板的互相作用及其荷载分布,并与试验结果进行了对比分析.理论和试验研究表明,铝合金夹心板拼接形成的甲板结构,在横向荷载作用下具有明显的相互作用.分析计算甲板的受力性能时考虑横向荷载分布的影响,能比较好地反映甲板的整体受力性能,对甲板的优化设计具有重要的作用.     

考虑层间滑移效应的组合梁解析计算

将双层组合梁的接触面模拟成Goodman弹性夹层,用Goodman弹性夹层法分析双层组合梁在弹性工作阶段的滑移、内力及挠度与荷载之间的关系.分别针对简支梁、悬臂梁在多种荷载作用下,根据边界条件计算出梁在该荷载约束条件下的内力、滑移和挠度分布规律,通过“滑移附加弯矩”引入层间相对滑移对组合梁的影响.该理论公式既能描述组合...     

含型钢边缘构件混合连肢墙弱节点受力性能有限元分析

为研究含型钢边缘构件混合连肢墙弱节点的受力性能,采用有限元分析软件ABAQUS建立模型,分别按照考虑和不考虑型钢边缘构件与混凝土之间的摩擦滑移进行了模拟计算,将分析结果和试验结果进行了比较。对比结果表明,对弱节点在考虑摩擦滑移时能较好的模拟其受力性能。     

成层地基中倾斜受荷群桩的非线性有限元分析

针对轴、横向荷载共同作用或倾斜荷载作用下群桩基础受力问题的复杂性，引入无厚度型接触面单元和“无拉力”分析方法，采用非线性有限元法对倾斜受荷群桩的受力变形特性进行探讨，开发考虑材料非线性、桩-土-承台共同工作机理、桩周地基土体的分层性及不同桩项荷载形式等因素的计算程序，并由此讨论初始应力场及桩项荷载大小、倾角变化对桩身内弯矩与轴力分布的影响曲线。研究结果表明：刚性承台顶的荷载不变而倾角增大时，中桩桩项的弯矩逐渐增加，边桩的弯矩则逐渐减小；当荷载倾角不变而荷载增加时，承台下各基桩的弯矩变化规律则随荷载倾角的不同而变化。     

圆形水池底板与池壁的相互作用

考虑圆形水池池壁剪切变形的影响,基于底板对池壁的径向约束作用和弯曲约束作用,将圆形水池底板与池壁的相互作用简化成端部受切向弹性约束和转动弹性约束下的弹性地基Timoshenko梁.利用自编程序和Ansys对底板环形简支的圆形水池在均布荷载作用下的受力进行分析,比较考虑以及不考虑池壁剪切变形影响、底板与池壁相互作用共4种工况的受力状态.研究结果表明:圆形水池底板与池壁的相互作用明显,对内力和变形影响巨大,池壁剪切变形影响较小.     

钢桥面板U肋对接焊缝位置对疲劳受力性能的影响分析

从疲劳受力特征角度分析钢桥面板U肋对接焊缝设置位置的合理性.建立正交异性钢桥面板局部有限元模型,施加移动车轮荷载,确定U肋对接焊缝位置对该细节作用范围的影响,计算U肋对接焊缝上典型部位的纵向应力分布、横向应力幅变化,对比不同U肋对接焊缝位置下的疲劳应力特征.结果表明:不同U肋对接焊缝位置的影响范围一致,但疲劳应力特征显著不同:当U肋对接焊缝与横隔板之间距离的增加时,应力幅增加,且拉应力作用范围明显扩大,同时应力比发生了显著的改变.U肋对接焊缝布置在靠近横隔板一定范围内时,其抗疲劳性能相对于布置在两横隔板中间位置时更好.     

基于Pasternak双参数模型的滑坡段埋地管道受力分析方法

为改进基于Winkler模型的弹性地基梁法固有缺陷,提高计算精度,引入Pasternak双参数模型,考虑土弹簧间相互作用,提出一种考虑轴向载荷的滑坡段埋地管道受力分析方法,通过参数分析讨论轴向载荷、地基反力系数及地基剪切刚度对滑坡段管道受力变形性状的影响。研究结果表明:基于Pasternak双参数模型的滑坡段管道受力变形分析方法比基于Winkler模型的弹性地基梁法具有更高的精度,更符合工程应用;轴向载荷对滑坡段管道受力变形影响显著,在管道强度设计和校核中不能忽略;地基反力系数较大时,荷载对临近单元体的传力性减弱,管道受力变形性状主要受地基反力系数影响;地基剪切刚度较大时,荷载对临近单元体的传力作用较强,减弱土体对管道的约束作用,影响管道受力变形性状。     

ETFE双层气枕计算分析及比较

基于U.L.格式的非线性有限单元法,编制了ETFE双层气枕找形分析、受荷分析的计算程序,并选取圆形、正六边形、正三角形、菱形及正方形5种工程中常用的气枕作为计算模型进行对比分析.在找形分析时,将矢高、内压和初始张力作为控制参数进行计算并依次给出了三者之间的相互关系.在受荷分析时,考虑6种给定的荷载工况,计算了ETFE气枕体积、内压的变动以及膜面的主应力.数值计算结果表明,形状与圆形相差较大的双层气枕其力学性能变化明显.在气枕的体积和内压变化不大时,可直接根据气枕上层膜面的主应力判定气枕的工作状态.     

横隔板对悬臂钢箱梁受力性能影响

应用有限元计算程序,研究横隔板间距及偏心集中荷载作用位置对悬臂钢箱梁受力性能的影响规律.研究结果表明,截面畸变效应对薄壁钢箱梁纵向正应力的影响较大,分析无横隔板的薄壁钢箱梁受力性能时,截面畸变效应不能忽略;分析布置横隔板的薄壁钢箱梁受力性能时,应重点分析扭转荷载作用下横隔板对薄壁钢箱梁受力性能的影响.最后,提出了偏心集中荷载作用下悬臂钢箱梁受力性能的简化分析方法.     

不同摩擦系数的少片变截面钢板弹簧性能分析

采用不同材料的板簧垫片,簧片间摩擦系数亦有所不同,因此设计钢板弹簧时仅考虑钢与钢的接触摩擦将造成其性能分析结果的不准确.针对这一问题,利用ANSYS软件的接触非线性功能,对少片变截面钢板弹簧的等效应力及刚度特性进行分析,得到不同摩擦系数下的VonMises应力分布和载荷-变形曲线,重点讨论了摩擦系数对钢板弹簧应力及刚度特性的影响;同时对钢板弹簧进行相应的性能试验.结果表明:少片变截面钢板弹簧的应力计算值和测试值误差较小,刚度仿真计算值和试验测量值基本吻合,相对误差小于5%,说明有限元分析能精确地模拟各簧片间的接触和摩擦问题,真实反映钢板弹簧的受力和变形情况,可用于研究簧片间不同摩擦系数对钢板弹簧应力及刚度特性的影响.     

工字形柱弱轴盖板连接边框节点滞回性能影响因素分析

为了使盖板可以应用于工字形柱弱轴连接,提出了一种新型的节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接形式.首先,对盖板节点在循环荷载作用下的受力性能进行有限元模拟和试验对比验证;然后,对新型弱轴盖板连接边框节点进行低周反复荷载作用下的一系列有限元变参数分析,研究各种因素的变化对该类节点滞回性能的影响.研究结果表明:新型弱轴盖板连接节点在低周反复荷载作用下,塑性转动能力可达0.03 rad,塑性铰出现在盖板末端的梁截面上,节点域基本处于弹性状态,能较好地满足"强柱弱梁"和"强节点域"的抗震设计理念.建议新型弱轴连接节点选用矩形盖板,盖板最大长度取0.5倍梁截面高度,盖板厚度取0.5倍梁翼缘厚度,且设计中宜控制钢柱的轴压比不超过0.6.