SC桩抗震性能有限元分析

文章利用Abaqus软件对SC桩在低周往复荷载作用下的抗震性能进行有限元模拟,根据有限元模拟结果对其破坏特征和骨架曲线进行初步分析,并通过改变壁厚,分析其对S C桩承载力、刚度产生的影响.结果表明,S C桩的破坏表现出明显的塑性特征,塑性变形能力强;滞回曲线形状饱满,耗能能力好;随着钢管壁厚的增加,承载力近似呈线性增加;混凝土壁厚在一定范围内对SC桩承载力有较大影响.     

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.     

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.     

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, 对节点构造不足之处加以改进. 结果表明: U 型钢梁壁厚对节点抗震性能有显著影响, 钢管柱壁厚、贯通隔板厚度对抗震性能影响较小; 相比于单一地提高材料尺寸, 合理的构造措施可以更有效率地提高节点的抗震性能, 充分发挥组合材料的优越性, 提高材料利用的效率, 节约工程成本.     

预应力混凝土空心桩与承台连接结构抗拔研究

针对预应力混凝土空心抗拔桩与承台连接强度不够的问题,采用空心桩内壁刻槽的方法改善桩头连接性能。开展预应力混凝土空心抗拔方桩填芯混凝土拉拔试验,结果显示方桩内壁光滑时填芯混凝土直接被拔出,而方桩内壁有螺纹时,填芯混凝土在所受持载达到800 kN的情况下与空心桩内壁之间的连接仍能保持良好,在空心桩内壁刻槽是提高桩与承台结构连接强度的有效方式。研究桩内壁与填芯混凝土的黏结性能,分析2种桩壁与填芯混凝土之间黏结作用机制和影响因素,发现方桩内壁光滑时由于填芯混凝土与空心桩内壁之间的黏结力不足导致试验中填芯被拔出,而桩壁有内螺纹时,内填芯混凝土受拉承载力主要取决于桩壁螺牙抗剪切强度。在此基础上,结合相关规范,对填芯混凝土设计进行探讨,为进一步研究提供参考。     

考虑耐久性的PHC管桩抗震性能研究

针对预应力高强混凝土管桩在地震作用下的受力特性问题,考虑耐久性影响,应用Midas/GTS有限元分析软件,模拟分析了地震作用下PHC管桩桩身弯矩及应力的变化规律,研究了管桩的弹性模量、壁厚、填芯混凝土长度等影响因素变化时的情况,提出了增强管桩抗震能力的措施,为更好地研究预应力高强混凝土管桩的抗震性能奠定了基础.     

基于延性性能圆形钢桥墩內填混凝土补强填充高度的简易计算方法

目的探明圆形钢桥墩内填混凝土补强填充高度的计算方法及长细比和钢管径厚比参数对圆形截面钢桥墩承载力、延性等抗震性能的影响.方法在确定有限元分析与试验结果吻合的基础上,采用ABAQUS有限元软件对9组60个不同填充混凝土桥墩模型进行非线性数值模拟分析.结果与空钢管桥墩柱相比,部分填充混凝土圆形钢桥墩具有良好的抗震性能.随着混凝土填充率的增加,该类桥墩的延性和承载力均有所提高,超过最适填充率后,持续增加混凝土填充率,模型的承载力提高但延性下降.结论拟合出的混凝土填充率、承载力及延性与长细比和径厚比的关系公式为圆形钢桥墩内填混凝土补强填充高度的设计提供了依据.     

预应力增强的芯管连接组合柱抗震性能试验

针对预制钢管-混凝土组合柱的连接可靠性问题,提出了预应力增强的芯管连接方案,其采用锚入柱预埋钢管内部的Q420高强芯管连接,并通过结构通高设置的后张无黏结预应力筋进行压接增强. 为探讨该新型连接组合结构柱的抗震性能,对1个现浇对比试件和3个采用不同规格芯管连接的装配式试件进行低周反复水平荷载试验,通过对比各试件的破坏形态、滞回曲线与骨架曲线、承载力、刚度、位移延性等,综合评价其抗震性能. 基于试验结果,开展了芯管直径及壁厚、芯管长度、连接盖板厚度、预应力筋张拉控制应力等有限元参数分析. 试验及参数分析结果表明,装配式试件总体上可实现“等同现浇”的抗震性能,但应考虑刚度提高导致结构地震力效应增大的不利影响;随着芯管截面规格的增大,其承载力、刚度及延性性能逐渐提高,采用D152 mm×16 mm芯管的装配式试件为推荐方案;芯管连接件截面积相当时,建议选用惯性矩更大的截面,黏结长度可按3倍直径设计,连接盖板厚度可按构造确定;对于本次设计试件,预应力筋张拉控制应力建议在0.3~0.6倍预应力筋屈服强度标准值范围内确定.     

锈蚀圆钢管混凝土柱伪静力性能研究

目的研究酸雨对钢管混凝土构件的抗震性能影响.方法笔者设计了12根圆钢管混凝土柱进行低周反复加载试验.分析轴压比和锈蚀程度对试件滞回曲线、骨架曲线和刚度退化曲线的影响规律.结果随着锈蚀程度的加深,滞回曲线不断捏拢,试件的侧向承载力、刚度、延性都不同程度的减小;同一锈蚀程度,随着轴压比的增大,试件承载力和延性都会增大.所有试件的延性系数和阻尼黏滞系数随锈蚀程度的增大明显减小,随轴压比的增大上下波动,增大趋势并不明显.结论利用ABAQUS对钢管混凝土的抗震性能进行数值模拟,模拟结果与试验结果吻合良好,证实了有限元模型的有效性和可行性.锈蚀程度对抗震性能的影响比轴压比的影响要显著.     

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.     

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。     

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.     

填芯混凝土轴拔试验及桩端应力分析

文章以规格PTC65-400b型的预应力薄壁管桩为例,开展了预应力管桩填芯混凝土轴拔试验。通过试验分析,得出填芯混凝土与桩壁的粘结性能良好以及填芯混凝土有横向膨胀效应的结论,为管桩设计提供试验依据和理论基础。     

不同间距设置芯柱-纤维石膏速成板组合墙体抗震性能有限元分析

在对不同间距设置芯柱-纤维石膏速成板组合墙体试验研究的基础上,利用ADINA有限元软件建立不同间距灌芯形式组合墙体的三维有限元模型,结合试验结果验证有限元计算模型的合理性,分析组合墙体的变形破坏特征和抗震性能.通过对组合墙体的数值模拟计算,讨论混凝土灌芯情况和墙体高宽比对组合墙体承载力的影响,结果表明:增加钢筋混凝土芯柱的数目可以有效加强组合墙体的抗侧承载力,组合墙体的破坏模式由弯剪破坏向剪切破坏转变;随着高宽比的增大,组合墙体的开裂荷载和极限承载力降低.     

钢套法加固方钢管混凝土柱抗震性能试验研究

针对方钢管混凝土柱加固后的抗震性能进行了6根柱的低周反复荷载破坏试验,研究了外套钢套法和外包钢套法两种加固方法以及钢套壁厚、施焊和加固高度对加固效果的影响,分析了相应的加固机理。通过对试件的滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力、承载力及刚度退化系数等参数的分析可知:钢套法合理加固保证了混凝土柱"强剪弱弯"抗震延性设计目标,其破坏形态均表现为压弯破坏;外套钢套法加固提高柱的承载力作用有限,但极大提高了混凝土柱的延性性能,使其抗震性能明显提高;外包钢套法加固显著提高了混凝土柱的承载力、刚度,使其延性性能有所改善,抗震性能显著提高。     

玻璃细集料混凝土柱的抗震性能有限元分析

为了研究骨料替代率、长细比、轴压比和偏心距等变化参数对玻璃集料混凝土柱的抗震性能影响,采用ABAQUS有限元分析软件创建21组玻璃集料混凝土柱模型,进行拟静力试验数值模拟;分析了各构件的滞回性能、水平承载力、延性、耗能及刚度退化情况。结果表明:各试件的滞回曲线均呈梭形且较为饱满;100%骨料替代下玻璃混凝土柱的抗震性能良好,与自然集料混凝土柱相近,且优于50%骨料替代下的玻璃混凝土柱;随轴压比的增加,构件承载力无明显变化,但能量耗散有小幅下降;随长细比增大,试件承载力及抗震性能明显降低;随偏心距增大,滞回曲线呈整体下移趋势,对能量耗散无明显影响。综上所述,细骨料替代率为100%时,废弃玻璃混凝土柱抗震性能良好,满足实际工程中抗震性能的要求。     

不同填芯材料的预应力高强度混凝土管桩拟静力试验研究

对采用不同填芯材料的PHC管桩进行了拟静力试验研究。试验通过对普通型填芯PHC管桩和劲性型填芯PHC管桩两组试件的变形、延性、刚度退化等抗震性能指标进行分析。研究了不同填芯材料对PHC管桩的抗震性能的影响。试验结果表明,采用型钢填芯的PHC管桩抗震性能优于采用普通纵筋填芯的PHC管桩,可为工程设计提供一些参考。     

不同填芯材料的PHC管桩拟静力试验研究

对采用不同填芯材料的PHC管桩进行了拟静力试验研究。试验通过对普通型填芯PHC管桩和劲性型填芯PHC管桩两组试件的变形、延性、刚度退化等抗震性能指标进行分析,研究了不同填芯材料对PHC管桩的抗震性能的影响。试验结果表明,采用型钢填芯的PHC管桩抗震性能优于采用普通纵筋填芯的PHC管桩,可为工程设计提供一些参考。     

钢板剪力墙抗震性能的有限元分析

为明确钢板剪力墙的抗震性能,利用经试验验证的有限元数值模拟方法分析了在低周往复荷载作用下内填板高厚比对滞回耗能、单位体积墙板耗能、能量耗散系数和墙板中心点平面外最大位移的影响,并给出了板平面外的位移滞回曲线.通过骨架曲线进一步分析了高厚比对水平承载力、抗侧刚度和延性的影响.结果表明:随着加载位移的增加,薄墙板的耗能效率越来越高于厚墙板;薄墙板的抗侧刚度和水平极限承载力小于厚墙板,但延性高于厚墙板.建议剪力墙板的高厚比取为300.     

预应力混凝土管桩受剪承载力非线性有限元分析

文章采用非线性有限元方法,对2根预应力混凝土管桩试件的受剪承载力进行了模拟分析,并对分析结果进行了对比.分析结果表明,填芯混凝土对承载力提高有一定的影响,提高值大约为空心管桩承载力的30%.