搭接节点圆钢管桁架结构轴力计算模型

以平面K型圆钢管搭接节点的试验数据为基础,通过对试验桁架建立铰接、半铰接和刚接杆系有限元模型,计算受外荷载作用下试验桁架各杆件的轴力.有限元计算结果和试验数据对比分析可知,节点试件腹杆和弦杆轴力的试验平均值更接近半铰接模型的计算结果.进一步弹塑性分析表明,在一定的几何参数条件下,搭接节点腹杆轴力可以根据半铰接模型得到的腹杆内力比例和实际加载量确定.建议在后续的搭接节点试验中,可将非节点区域的腹杆壁厚加大,以便通过弹性方法直接反算杆件轴力.     

基于软化拉-压杆模型钢骨超高强混凝土框架节点抗剪承载力计算

钢骨超高强混凝土框架节点是一种新型组合结构.为计算钢骨超高强混凝土框架节点的抗剪承载力,基于钢筋混凝土框架节点软化拉-压杆模型,以钢骨和超高强混凝土为压杆,以钢骨、纵筋、箍筋为拉杆,建立了钢骨超高强混凝土框架节点软化拉-压杆模型,进行了框架节点抗剪承载力计算,并与试验值进行了比较,分析了轴压比和配箍率对计算值的影响.结果表明,抗剪承载力试验值与计算值的比在1.2左右,吻合较好,且计算值偏于安全;随着轴压比的增大,计算值增大;随着配箍率的增大,计算值亦增大.所提出的钢骨超高强混凝土框架节点软化拉-压杆模型很好地反映出轴压比和配箍率对抗剪承载力的影响.     

高桁架压杆模型及其临界荷载的计算

从高桁架压杆的稳定计算出发 ,介绍了一种具有弹性支承的压杆模型 ,并对其临界荷载进行了计算 ,其结果较以往模型准确 ,安全性好 ,可供相关设计选用     

钢筋混凝土牛腿抗剪承载力设计修正系数研究

为了研究钢筋混凝土牛腿的抗剪承载力,并评估我国和欧美规范牛腿设计方法的准确性和安全性,基于收集的209组牛腿竖向受剪试验数据对ACI 318-19、EC2、CSA A23.3-04和其他主要的牛腿抗剪承载力计算方法进行评估,发现欧美规范拉压杆模型方法较为保守,而软化拉压杆模型(softened strut-and-tie model,SSTM)能够较好地预测牛腿的抗剪承载力.在此基础上,设计了一系列满足我国规范要求的钢筋混凝土牛腿,主要变化的参数包括剪切跨度、混凝土强度、钢筋强度等,通过将牛腿的设计剪力与软化拉压杆模型计算得到的抗剪承载力进行对比,分析了不同设计参数下我国规范方法的准确性和安全性.并根据参数分析结果拟合了牛腿承载力修正系数的简化公式,并通过试验数据验证了简化公式的准确性和合理性.最后对牛腿在剪力作用下的设计方法提出了改进建议,可供钢筋混凝土牛腿设计参考.     

钢筋混凝土梁柱节点抗剪强度计算模型

对3个常用的节点核心区抗剪强度计算模型进行介绍和分析.计算结果表明：3个模型的理论计算结果的离散度较大,与试验结果不能很好地吻合.在斜压杆-桁架模型基础上,同时考虑开裂后混凝土强度软化和高强混凝土修正系数,得到一个改进的节点核心区抗剪强度计算模型.改进模型的计算结果与试验结果很接近,离散度小,且偏于安全,适用于普通混凝土节点及高强混凝土节点的极限抗剪强度计算.     

不同预应力度简支梁拉压杆模型

为研究预应力混凝土简支梁的传力路径及其拉压杆模型设计方法,提出一种改进的双向渐进结构优化算法.按照Von Mises应力准则,以单元应变能为结构性能指标,自行编制了单元生死并行的双向渐进结构拓扑优化程序,实现了混凝土结构拉压杆模型的自动构形.优化程序中引入单元生长与删除加速度因子,有效防止了无效拓扑的出现.通过把预应力等效为外部荷载,将寻找预应力混凝土梁拉压杆模型的问题转化为连续结构的拓扑优化问题.在此基础上讨论了不同预应力度下混凝土简支梁的受力行为并揭示了其合理的力学模型:钢筋混凝土梁可采用桁架模型,部分预应力梁可采用桁架-拱叠合模型,全预应力梁可采用拱模型或拱-桁叠合模型.     

荷载工况多目标下钢筋混凝土深梁的拓扑拉压杆模型设计

为了提高钢筋混凝土深梁构件配筋设计方法的合理性,选用遗传演化结构优化算法,并延伸出荷载工况多目标下的应用方式,同时基于拓扑解构建拉压杆模型,衔接拓扑优化与工程设计环节,建立荷载工况多目标拓扑拉压杆模型。采用两个深梁数值算例验证了该模型的可行性和稳定性。从建立拉压杆模型的角度以其力学特性出发,将荷载工况多目标优化的拓扑解分别与各荷载工况单目标优化解、其弹性叠加结果,以及所有荷载工况共同作用下的单目标优化解进行比较,证实了新模型更契合深梁类构件的受力特性,具有更佳的全局寻优能力。荷载工况多目标遗传演化结构优化可以有效解决多目标优化中的病态荷载问题,依据其建立的拉压杆模型直观可行,可以为钢筋混凝土深梁设计提供参考。     

后张锚固区抗劈裂配筋设计方法研究

根据主应力迹线构建出后张锚固区的拉压杆模型,在此基础上,利用拉压杆模型中节点力的平衡条件计算劈裂力大小,通过对比拉压杆模型法、美国AASHTO规范公式、以及有限元结果,表明拉压杆模型法考虑的影响因素更为全面,计算精度更高。最后,通过实例示范了抗劈裂钢筋的配筋设计方法。     

钢筋混凝土薄膜元裂缝角软化桁架模型

提出钢筋混凝土裂缝开展角计算公式和钢筋混凝土裂缝角软化桁架模型。这种模型满足二维应力平衡条件、莫尔应变协调条件和混凝土双轴软化本构关系。它不仅能预估钢筋混凝土的强度,特别是开裂后的剪切强度,而且能表达荷载—变形非线性关系的全过程。     

基于改进拉-压杆模型的预应力混凝土深受弯构件受剪承载力预测

以集中荷载下有粘结预应力混凝土简支深受弯构件为对象,建立了显式考虑有效预压力Fpe的改进拉-压杆模型,依据Kupfer-Gerstle双向拉压应力关系考虑了混凝土软化效应并推导了受剪承载力公式.该式也可用于分析无粘结预应力及钢筋混凝土构件.3种主要破坏模式压杆劈裂破坏、压杆或结点区压溃和拉杆屈服在公式中得到了体现.通过对4根和已有文献中39根试验梁的分析,得到试验值与预测结果的平均比值为1.15,变异系数为0.120,表明该公式预测结果精确、连续且偏于安全.     

稳健设计在梁柱外节点抗剪强度分析中的应用

介绍了稳健设计法的基本内容、一般步骤及其在梁柱外节点抗剪强度分析中的应用,引入信噪比。用软化桁架模型分析地震作用下钢筋混凝土梁柱外节点抗剪强度,并用稳健设计对影响钢筋混凝土梁柱外节点抗剪强度的因素进行分析,得出了各种影响因素的重要程度,其中竖向箍筋强度对外节点扰剪强度影响最为明显,混凝土标准抗压强度和水平箍筋屈服强度次之。为以后设计和施工提供了理论依据。     

钢筋混凝土板式构件抗扭机理分析

钢筋混凝土翼板是钢混凝土组合梁的重要组合部分,对组合梁、特别是开口截面组合梁的抗扭贡献很大。对4块钢筋混凝土板式构件进行了纯扭试验。采用变角软化桁架模型,研究了该类构件抵抗纯扭作用的机理。假设纯扭箱梁壁内的剪力流中心线位于有效壁厚中间,并根据有效壁厚定义纵筋和箍筋的配筋率,会低估板式构件的抗扭承载力。假设剪力流中心线与混凝土斜压杆的压应力合力作用线重合,并重新定义相关的配筋率。计算值与试验值吻合良好。在比较已有方法的基础上,回归得到了板式构件极限扭矩公式。     

基于裂缝控制的型钢混凝土深梁设计方法

针对内置钢构架型钢混凝土深梁力学性能优越,但是外包混凝土裂缝宽度不能满足正常使用限值的情况,为了有效控制外包混凝土的裂缝开展,对基于裂缝控制的型钢混凝土深梁设计方法进行了研究。基于软化拉—压杆模型建立了内置钢构架型钢混凝土深梁的剪切力学模型,讨论了基于裂缝控制的内置钢构架型钢混凝土深梁设计方法,给出不同裂缝控制要求的箍筋和腰筋面积以及型钢混凝土斜压柱的几何参数;讨论了型钢混凝土斜压柱破坏状况,并给出控制型钢混凝土斜压柱破坏的含钢率条件;给出内置钢构架型钢混凝土深梁发生适筋破坏的条件,为建立该新型内置钢构架型钢混凝土深梁抗剪承载力设计规范公式提供理论基础。     

钢筋混凝土弯扭构件的全过程分析

为了解决以扭为主和以弯为主的钢筋混凝土弯扭构件的分析模型不统一问题,建立了改进的空间桁架模型.该改进的空间桁架模型是由4个平面桁架或由3个平面桁架和1个顶部斜压板组成的空心方管形截面构件.以此模型比拟钢筋混凝土弯扭构件,建立了分析模型的平衡方程和变形协调方程,通过引入顶面混凝土的开裂强度条件和破坏强度条件,提出了钢筋混凝土弯扭构件受力的全过程分析方法.与试验结果的对比表明,该方法既适用于以扭为主,也适用于以弯为主的弯扭构件,解决了扭型破坏与弯型破坏的不连续问题,该方法可用于任何扭弯比情况下的弯扭构件的全过程分析.     

四桩承台冲切承载力分析

结合试验资料,以桩基承台空间桁架传力机理和破坏模型为基础,推导了钢筋混凝土四桩承台混凝土斜压杆承载力计算公式,本文公式值与试验结果吻合的程度比规程公式好.     

桩基承台和筏板的空间桁架设计方法研究

基于桩基承台的空间桁架传力机理,进行了承台斜压杆应力场的模拟试验。分析了承台及其斜压杆承载力的影响因素,导出斜压杆承载力计算公式,并提出了桩基承台和筏板的空间桁架设计方法及建议。