直接法推导考虑滑移及剪切变形的组合梁单元

本文回顾了已有分析组合梁的杆系单元模型,采用直接法推导了考虑接合界面滑移及剪切变形的两节点8自由度组合梁单元.单元模型简单明确,可方便的用于组合梁设计中各种参数调整计算.同时,基于此种单元可进一步考虑混凝土板收缩、徐变、预应力效应及组合截面温差效应,有一定的实用价值     

钢-混凝土组合梁考虑剪力滞和滑移的一阶自振频率

根据结构中钢梁与混凝土板的相对滑移、钢梁翼缘和混凝土板的剪力滞效应以及结构的挠度情况,假设结构的纵向位移函数,得到结构的能量泛函;基于能量变分原理,推导结构的运动微分方程;针对简支钢-混凝土组合梁,考虑简谐自由振动的特征,得到了有阻尼振动的一阶自振频率;依此分析了剪力滞和滑移以及结构的几何参数对频率修正系数的影响.     

简支组合梁混凝土翼缘剪力滞后效应分析

为了研究钢混凝土组合梁混凝土翼缘中的剪力滞后规律,对于不同类型荷载作用下的简支单向组合梁板体系,采用解析法并根据薄板理论,分别建立了翼缘板中面内应变和挠度的偏微分方程。根据简化的边界条件,得到了面内应变和弯曲应变的级数解,进而求得剪力滞后系数。通过算例分析和与有限元分析结果的对比,证明了该方法的收敛性和精度。参数分析结果表明,剪力滞后现象主要存在于面内应变中,滞后程度主要取决于板的宽跨比和荷载类型等参数。     

部分充填式钢箱-砼组合梁考虑滑移和剪切变形的变分解法

为研究滑移和剪切变形对部分充填式钢箱-混凝土组合梁变形影响,基于Timoshenk两广义位移理论和能量变分原理,提出组合梁变分计算模型和假定.利用最小势能原理并结合边界条件,分别推导考虑双重变形模式的简支组合钢箱梁负弯矩区滑移微分方程、挠度及附加弯矩的联合弹性解析解.对比两根不同抗剪连接程度组合梁的实测值及理论公式计算值,分析结果表明:在弹性阶段运用变分法推导的挠度及其滑移计算值与实测值相吻合,从而证明了理论公式的有效性.     

剪力滞后剪切变形对薄壁箱梁的振动影响

建立了薄壁箱型梁桥在任意荷载作用下考虑剪力滞剪切变形影响的振动分析理论体系,为分析薄壁箱型桥梁等结构振动时的剪力滞剪切变形效应提供了计算手段.采用变分原理,推导了考虑剪力滞剪切变形效应的薄壁箱梁振动控制微分方程、边界及初始条件,探讨了方程的解法,建立了方程解的差分格式,并论证了差分格式的稳定性、收敛性,最后提供了简支梁算例,计算结果验证了方法体系的可行性.同时表明:在薄壁箱梁振动时,剪力滞效应和剪切变形使跨中位移明显增大,应力集中现象明显,且剪力滞的影响比剪切变形的影响要大.     

考虑滑移的钢-混凝土组合梁有限单元法

利用考虑滑移的钢混凝土组合梁单元,建立了考虑滑移的钢混凝土组合梁有限单元法.在粘结剪力和滑移微分控制方程的基础上,建立了关于组合梁单元杆端未知力的力法方程.在力法方程的基础上,给出了组合梁单元的刚度矩阵、杆端位移向量及杆端荷载向量并建立了刚度方程.为验证有限单元法的正确性,对试验梁进行了跨中挠度、沿梁高应变分布及梁端滑移的计算分析.计算结果表明,所建立的考虑滑移的钢混凝土组合梁有限单元法与试验值吻合较好,计算结果可靠.     

钢-混凝土组合梁考虑长期效应影响下的挠度计算与分析

钢-混凝土组合梁截面的应力和挠度会受到组合梁翼缘剪力滞效应的影响.综合考虑组合梁的剪切变形、层间滑移、剪力滞效应及混凝土的长期受力特性,利用能量变分原理推导了钢-混凝土组合梁在长期荷载作用下挠度控制微分方程.通过建立短期荷载作用下的ANSYS有限元模型(FEM)与长期荷载作用下的MIDAS FEM,提取MIDAS FEM计算结果中关于混凝土收缩变形和徐变作用下组合梁挠度数据,叠加至ANSYS FEM计算出的短期荷载作用下组合梁的挠度值,即可得到长期荷载作用下钢-混凝土组合梁的总挠度值,其结果与本文理论挠度计算值吻合度良好.为了进一步分析剪力滞效应的影响,引入简支组合梁的试验算例,分析了是否考虑剪力滞效应组合梁挠度的变化情况.最后以简支组合梁为例,分析组合梁支点与跨中处混凝土板的有效宽度系数受宽跨比的影响程度,并与中国规范计算方法进行比较.结果表明：混凝土板的有效宽度系数随宽跨比的增大而减小,支点处的有效宽度相对于跨中处较小,计算值与规范值误差不超过5.12%.     

钢-混凝土连续组合梁界面滑移效应研究

滑移效应是组合梁的研究和应用中必须重视的问题。考虑组合梁各部分的材料特性和交界面的滑移效应,运用ANSYS 12.0模拟建立了适合于钢-混凝土组合梁非线性分析的有限元模型。分析了钢-混凝土连续组合梁荷载-滑移曲线的变化规律及组合梁的变形情况,并且在此基础上研究了剪力连接度对界面滑移及挠度的影响。计算结果表明,剪力连接度对界面滑移及挠度均有一定影响,当剪力连接度大于0.5时,剪力连接度对界面滑移及挠度的影响可以忽略。     

考虑节点变形的RC框架梁单元模型

现有结构弹塑性分析软件大部分都是假定钢筋混凝土框架节点完全刚性,不发生任何损伤和破坏.但对于某些工程而言,当遭遇中震或大震时,节点处梁筋的粘结滑移及节点开裂或破坏就变得在所难免,这就不符合节点刚性的假定.本文根据已有的实验结果和结构理论分析了相应的节点变形,最后探索性地提出了一种考虑节点变形的RC杆件单元模型概念,以供在混凝土框架结构弹塑性地震反应分析中参考.     

考虑界面滑移效应的钢-混凝土组合梁新型非线性纤维梁单元模型

目的 提出一种新型的考虑钢-混凝土组合梁界面滑移效应的非线性纤维梁单元理论模型,用于此类结构加载至破坏全过程中弹塑性力学行为的高效分析.方法 根据钢-混凝土组合梁的结构特点,在传统纤维梁单元理论的基础上,引入钢梁与混凝土板之间的相对滑移变形模式,推导出考虑界面非线性滑移效应、钢梁与混凝土板材料非线性行为的新型纤维梁单元...     

组合梁滑移特性分析及连接单元改进

通过试验分析了组合梁的滑移特性，提出了一种新的栓钉模型。实测结果表明，当栓钉沿梁纵向均匀布置时，解析法和数值法得出的结果与实测值较吻合。但当栓钉沿梁纵向非均匀布置时解析法得出的数值与实测值偏差较大，而数值法则与实际更吻合。由于栓钉模型考虑了组合粱偏载时栓钉的横向抗剪作用，比单一考虑纵向抗剪模型更符合实际受力情况。因此，有限元方法在处理栓钉的分布及荷载作用时较解析法具有更大的灵活性和实用性。     

考虑相对滑移钢-混凝土结合梁内力分析

钢-混凝土结合梁在荷载作用下,混凝土板和钢梁之间将产生相对滑移,导致结构内力的重分配,需考虑相对滑移的影响.采用伽辽金法计算结合梁考虑相对滑移的静力响应,采用正交函数作为位移函数,通过推导出形常数与载常数的计算公式,最后用渐近法计算分析并比较连续结合梁的内力.结果表明:计算简单精度较高.     

钢与高强混凝土连续组合梁连接件的布置方式

采用ANSYS通用有限元软件,针对钢与高强混凝土连续组合梁本身结构及受力性能的复杂性,考虑材料非线性,提出了一个对钢与高强混凝土连续组合梁从加载到破坏的全过程非线性分析模式,对钢与高强混凝土连续组合梁连接件设计进行分析.研究连接件的布置方式对连续组合梁的影响,完善钢与高强混凝土连续组合梁中抗剪连接件的设计理论.     

部分剪力连接钢-混凝土组合梁曲率的理论分析

本文对受均布荷载作用的部分剪力连接的简支钢－混凝土组合梁的在考虑滑移效应情况下的梁的曲率分布及其与剪力连接程度系数之间的关系，结果与结构在弹性阶段的实验相当吻合，对组合梁挠度的精确计算有很高的指导意义。     

具有可变形剪切连接件的连续复合梁的结构行为

对原型双跨复合梁的结构行为给出了详细的有限元研究．由于基本上认为剪切连接件是非刚性的,在高等有限元模型中采用弹簧单元可以将它们的非线性荷载一滑移性质考虑在内．对各种原型双跨复合梁进行了参数研究,并提出了主要的研究结果．主要的结构参数包括剪切连接件在正弯矩和负弯矩区域内的变形韧性和变形程度．总共比较和讨论了9个具有不同类型和剪切件数目的复合梁的结构行为,对目前的设计缺陷进行了鉴定．由于提出的有限元模型对详细调查复合梁的结构行为非常有效,有效地利用所提出的模型将对更具有改善结构精度和效率的细化设计准则的发展有帮助．     

考虑滑移效应的薄壁型钢-混凝土组合梁抗弯承载能力分析

分析滑移对冷弯薄壁U型钢-混凝土组合梁抗弯性能的影响通过对组合梁进行理论分析和ANSYS分析,建立考虑滑移效应的弹性和极限抗弯强度计算公式,计算简支冷弯薄壁U型钢-混凝土组合梁抗弯承载力理论计算值与试验结果对比表明,考虑滑移效应的弹性弯矩计算值和极限弯矩计算值与试验值吻合较好,滑移对组合梁弹性抗弯强度的降低不能忽略;考虑强度极限状态时,钢梁部分截面进入应力强化阶段的有利影响,滑移对极限抗弯强度的影响可以忽略不计.     

桥面板徐变对曲线组合梁桥剪力钉受力性能的影响

钢-混组合梁桥中桥面板与钢主梁通过剪力键连接,混凝土板徐变效应会对剪力键内力产生影响。为探究这种影响,以某座钢-混组合曲线梁桥为背景,使用ANSYS建立精细化实体有限元模型,按金属蠕变原理模拟混凝土板徐变效应,在考虑施工阶段的基础上研究混凝土板徐变效应下剪力钉的力学行为。研究表明：钢纵梁处剪力钉横桥向徐变内力约为顺桥向2.0倍,但徐变内力变化趋势均相同即每跨跨中向两侧支点逐渐递增,徐变内力极值均出现在支点湿接缝附近剪力钉上。钢横梁剪力钉横桥向、顺桥向内徐变内力均由横截面中线向两侧逐渐增加,但受“弯扭耦合”影响,横梁内、外侧剪力钉徐变内力相反。徐变影响下全桥剪力钉顺桥向徐变滑移分布较横桥向更加均匀,绝大多数剪力钉顺桥向徐变滑移量仅为横桥向的30%～50%。混凝土板徐变效应对剪力钉内力影响随时间的增加而减弱,内力影响最大是成桥初期3个月;增加混凝土板预制龄期可显著降低成桥时剪力钉的徐变内力,推荐采用龄期为180 d的桥面板,并计入10年徐变效应可满足工程要求。