PSC桩抗震性能有限元分析

运用ABAQUS有限元分析软件对预应力离心钢管混凝土管桩（PSC桩）进行抗震性能有限元分析,根据有限元模拟结果对其破坏特征、滞回曲线以及骨架曲线进行初步分析,并通过改变钢管壁厚、混凝土壁厚以及预应力筋配筋率,分析其对抗震承载力的影响。结果表明,PSC桩破坏表现出明显的塑性特征,滞回曲线呈梭形,形状饱满,耗能能力好;随着钢管壁厚的增加,PSC桩的抗震承载力增加较为明显,随着预应力筋配筋率的增加,抗震承载力有一定程度提高,混凝土壁厚对PSC桩抗震承载力几乎没有影响.     

填芯SC管桩抗震性能参数分析

运用有限元分析软件ABAQUS对填芯SC管桩进行抗震性能有限元分析,考虑混凝土壁厚、钢管强度以及填芯材料3个因素对填芯SC桩抗震性能的影响.对比分析试件的滞回曲线和骨架曲线可以得出,随着钢管壁厚的增大,填芯SC桩的抗震承载力和耗能能力明显增大,而混凝土的壁厚、填芯材料对填芯SC桩抗震承载力的影响较小.     

离心钢管混凝土桩抗剪性能研究

针对离心钢管混凝土桩(普通SC桩),建立有限元横向受剪模型,并利用该模型进行参数分析,试件的参数包括材料的强度、钢管的壁厚、桩壁的壁厚和剪跨比.结果表明,剪跨比λ≤0.8的普通SC桩构件为剪切破坏,0.8<λ≤1.0的普通SC桩构件为弯剪破坏,λ>1.0的普通SC桩构件为弯曲破坏.根据有限元计算结果,拟合推导出离心钢管混凝土桩抗剪承载力的经验公式.     

土塞效应对不同壁厚大直径钢管桩竖向承载力的影响

通过对钢管桩单桩竖向极限承载力计算公式分析,发现计算公式中并没有考虑壁厚改变对钢管桩端部承载力以及土塞效应的影响。文章使用小泉法对钢管桩的土塞效应进行判断,在此基础上运用ANSYS有限元软件模拟分析在其他条件不变的情况下,不同壁厚的钢管桩对竖向承载力的影响。通过对不同尺寸钢管桩进行逐级加载绘制出钢管桩桩顶的荷载—位移曲线,从而得出不同尺寸钢管桩的竖向承载力。通过对钢管桩竖向承载力与钢管桩壁厚的变化趋势进行拟合分析可知钢管桩的竖向承载力与壁厚呈线性关系,可为今后涉及钢管桩壁厚改变时的竖向承载力计算提供参考。     

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.     

钢管混凝土短柱轴压力学性能分析及其数值模拟

钢管混凝土短柱是研究钢管混凝土最基本的构件,研究钢管混凝土短柱有助于了解钢管混凝土的力学性能,为研究其他构件提供了一个基础。对钢管混凝土短柱的力学性能进行了分析,归纳总结了短住轴压承载力理论计算公式,并采用有限元软件ABAQUS对不同壁厚钢管混凝土短柱进行轴心受压模拟。总结得出,随着壁厚的增加,钢管混凝土短柱的极限承载能力逐步提高,二者之间符合线性关系。将数值模拟软件计算求得不同壁厚短柱极限承载力与理论公式计算得出的值做出对比分析,校核发现两者较为接近,说明数值模拟计算效果良好。最后,总结分析位移荷载曲线,提出钢管混凝土短柱塑性破坏角概念。随着钢管壁厚的增加,短柱塑性变形能力提高,塑性破坏角变大,当壁厚达到11.185 1 mm时,短柱发生理想塑性变形。     

C50赤铁矿混凝土中栓钉的抗剪性能试验及有限元研究

针对核电厂钢板赤铁矿混凝土结构中栓钉抗剪性能的研究,进行了9个栓钉推出试验,同时采用Abaqus对其进行有限元分析,探讨了试件在C50普通混凝土和C50赤铁矿混凝土中破坏模式的区别、栓钉极限抗剪承载力、荷载-滑移曲线.分析了栓钉直径、栓钉长径比、栓钉屈服强度和赤铁矿混凝土强度对栓钉抗剪承载力的影响.研究结果表明：试验中以栓钉根部被剪断为主要破坏模式;栓钉在赤铁矿混凝土内的抗剪滑移量均小于6mm,具有脆性破坏特征.随着栓钉直径、栓钉屈服强度和赤铁矿混凝土强度的增加,其抗剪承载力均有所提高;栓钉长径比大于8时,其对抗剪承载力影响不大.进一步提出了栓钉在C50赤铁矿混凝土内抗剪承载力和荷载-滑移曲线,所提曲线与试验值和有限元值均吻合良好.     

高温后不锈钢方管柱的力学性能试验研究

为研究高温对不锈钢方管柱的影响,本试验以高温条件,长径比以及壁厚作为参数对不锈钢方管柱的力学性能进行了研究。通过试验得到了试件的失效模式、荷载—位移曲线以及荷载—应变曲线,并分析了高温、壁厚以及长径比对试件极限承载力、刚度以及延性的影响。研究结果表明:高温对试件的失效模式无明显影响,但会降低试件的极限承载力;高温后,壁厚较大的试件的延性会提高,而壁厚较小的试件的延性会降低;试件的极限承载力以及延性会随着壁厚的增加而提高。此外,本文还采用数值分析的方法对整个试验过程进行了模拟,通过与试验结果的对比,可以发现该有限元模型能够很好地对高温后不锈钢方管柱失效模式进行预测。     

钢管-水泥土组合桩的抗拔性能

针对传统抗拔桩承载能力的局限性,根据劲性搅拌桩施工及荷载传递特点,提出钢管-水泥土组合抗拔桩形式,并借助ANSYS数值模拟软件,分析钢管直径及壁厚对组合桩承载能力及破坏模式的影响。结果表明:钢管直径对组合桩的抗拔性能影响显著。钢管直径小于0.4 m时组合桩的承载力增幅很大,达到0.4 m时承载力接近极限值;钢管直径为0.3~0.4 m时组合桩破坏模式较合理。钢管壁厚对组合桩的抗拔性能影响较小。壁厚为10 mm时组合桩的极限承载力增幅较大,钢管壁厚宜取10 mm。钢管壁厚不影响组合桩的破坏模式,破坏均发生在钢管与外桩界面。该研究为改善水泥土搅拌桩的抗拔性能提供了参考。     

外包U型钢-混凝土组合梁与方钢管混凝土柱隔板贯通节点试验

对一种新型外包U型钢混凝土组合梁与钢管混凝土柱隔板贯通节点形式进行低周反复荷载下的试验研究,并用ABAQUS对该试验节点进行有限元分析.有限元模拟得出节点的破坏位置、应力分布、滞回曲线等抗震性能和试验得出的结果基本一致.在有限元基础上,考察U型钢梁壁厚、钢管柱壁厚、贯通隔板厚度对节点抗震的影响.结合试验破坏现象,对节点...     

空间复杂多支管柱节点受力性能研究

对钢管塔架中空间多支管柱节点进行了足尺模型试验,试验装置采用自平衡框架,共制作了2个试验试件.在试验结果的基础上,建立了非线性有限元模型,所得结果与试验结果相比,二者吻合良好,表明有限元模型的合理性,并进行了有限元参数分析.结果表明,试验模型节点主要发生主管压曲的变形破坏,且未出现支管和焊缝的破坏;加载至设计荷载值时,节点所有测点基本处于线弹性状态,表明节点设计较安全.主管径厚比对节点极限承载力影响显著,主管直径较大时,承载力随主管壁厚增大而上升较快;主管直径较小时,承载力随主管壁厚增大而上升较慢.受压支管直径及壁厚较小时,易发生自身弯曲失稳破坏.     

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.     

钻孔灌注桩桩底沉渣对桩承载性状影响

为了对沉渣影响桩的承载特性进行定量研究。根据现场检测试验资料,建立有桩底沉渣的钻孔灌注桩单桩桩土相互作用轴对称弹塑性有限元模型,从桩底沉渣厚度、物理特性以及长径比变化3个方面分析沉渣对桩承载性状影响进行研究。计算结果表明,沉渣的存在降低了桩极限承载力,沉渣厚度越大,沉渣对Q—S曲线影响也越大;当沉渣厚度大于300mm时,桩端阻力降低幅度明显;桩底沉渣一定程度上减少了桩身变形;在对桩底沉渣物理参数进行研究的结果表明,沉渣弹性模量和摩擦系数对桩极限承载力影响明显;长径比越大,桩底沉渣对桩承载力及沉降影响越小。根据上部荷载作用下沉渣变形特性分析,当沉渣性质较弱时,桩的破坏模式更多地表现为一种刺入剪切破坏,与现场测试结果一致。     

矩形钢管偏心相贯节点的平面外抗弯性能研究

为了研究十字形矩形钢管偏心相贯节点的平面外抗弯性能,进行了节点试验.根据试验的破坏特征建立了节点承载力的屈服线模型并推导出理论式,通过有限元参数分析对理论式进行改进,结合回归分析,建立节点平面外抗弯承载力的实用参数化计算式.结果表明:节点试验的破坏模式为主管表面屈服,节点承载力与主管截面高度和主管壁厚的平方成正比,支主管截面高度比对节点承载力的影响较大,支主管壁厚比和主管截面高宽比对节点承载力的影响较小,参数化计算式所得承载力与试验结果相差3.4%、与有限元结果的相差大多小于10%.     

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.     

基于GTS对单桩静载试验的有限元模拟分析

文章采用有限元对单桩极限承载力静载试验进行分析;该方法采用Drucker-Prager模型确定土体本构关系,在桩土之间设置Goodman接触单元;结合合肥地区的工程实例,利用GTS有限元分析工具,建立有限元模型,进行了基桩静载试验的数值模拟.结果表明,通过合理地设定计算参数,基桩静载试验的Q-s曲线实测值和计算值吻合较好.分析结果对于深刻理解桩土相互作用的机理有重要的意义,为确定单桩极限承载力开辟了新的思路.     

某外廊式框架ABAQUS拟静力模拟对比分析

目的研究外廊式钢筋混凝土框架的滞回曲线、耗能性能、延性、刚度退化等抗震性能.方法针对2008年汶川地震中某外廊式框架做ABAQUS拟静力分析,建立合理的有限元模型,对已有的试验结果进行对比及验证,并进一步分析该外廊式框架的抗震性能.结果试件在模拟的最后时刻,应力云纹均大量分布在柱子的顶端和底端,滞回曲线均较为饱满,峰值承载力具有对称性,最大承载力在150 kN左右,且与试验结果类似;骨架曲线也呈现出典型的纯框架特征,在达到极限承载力后平缓下降至最大承载力的85%;整体结构的刚度也在最后时刻下降到初始刚度的14%,耗能随着循环次数的增加而增加.结论该模型的有限元模拟的破坏位置与试验过程相类似;滞回曲线除了黏结滑移效应以外其他情况与实测情况具有较高的拟合度;骨架曲线表现出良好的延性,刚度也呈现出逐渐退化的特征,同时该结构具有较强的耗能能力.     

柱对筏板节点冲切性能非线性分析

考虑地基与基础的相互作用,采用Drucker-Prager地基模型,通过有限元软件ADINA对板柱节点进行了冲切模拟和非线性分析.结果表明:在冲切试验中要预防地基土先于板柱节点破坏;筏板厚度对板柱节点的影响非常明显,随着板厚的增加承载力也不断提高;地基模型选取对板柱节点的冲切性能有影响.     

厚填土区成桩质量对竖向荷载传递性状的影响

结合广西钦州港大型炼油项目装置区桩基试验工程,开展砂岩厚填土区单桩竖向静载试验及桩身内力试验研究,通过对2根冲孔灌注桩的孔径曲线、Q-s曲线及桩身内力分布曲线的研究,探讨了桩径变化对于砂岩厚填土区嵌砂岩短桩的承载力性状及荷载传递规律的影响.结果表明,对于砂岩厚填土区后压浆嵌岩桩,其变形特征为缓变型,其极限承载力的确定以位移控制,桩身轴力与桩径的变化密切相关,孔径随深度呈逐渐增大的"正八字形"的孔径变化不利于桩侧摩阻力的发挥,而"倒八字形"的孔径变化则有利于桩身荷载向桩周土中传递,60%以上的桩顶荷载由桩侧摩阻力承担,最后对2根试桩的桩侧摩阻力发挥程度进行了差异性分析.研究对类似地区桩基设计与施工具有参考价值.     

桥梁高桩承台基础抗震性能研究

文章通过3个钢筋混凝土群桩试件在低周反复荷载作用下的受力性能试验研究,讨论了群桩基础破坏形态及滞回特征,解释了其破坏机理,分析了土体参数、密实度及桩身自由段长度等对其延性的影响。结果表明,极限状态时,群桩结构受力模式会由地基梁模型转变为悬臂柱模型;减小自由长度和提高土体含水率都会增加其抗震性能。在OpenSees有限元框架中建立了群桩基础有限元模型,使用弹塑性纤维梁柱单元模拟桩体,采用非线性p-y单元模拟桩土相互作用;对模型进行了单调Pushover分析,并且对分析结果与试验结果进行了比较,结果表明该模型能很好地模拟试验数据。