钢拉索拉-弯耦合效应受力性能研究

针对索撑节点处产生局部弯曲的连续索,采用ABAQUS建立了钢拉索拉-弯耦合效应下的精细化有限元模型,同时进行了高钒索拉-弯耦合效应下受力性能的试验研究,得到高钒索拉-弯耦合效应下的破坏模式、破断力、极限应变,并与拉索单纯受拉伸状态下受力性能数值模拟结果进行对比,验证了钢拉索拉-弯耦合效应精细化有限元模型的正确性.分析表明:拉索在索夹端部的弯曲导致局部钢丝挤压接触面积增大,影响整股钢丝传力,造成局部受力增大而率先发生破断;拉-弯耦合效应对拉索的受力不利,极限应变降低,将显著降低拉索的塑性变形能力,使结构发生脆性破坏,应优化索撑节点设计并注意施工过程安全.     

无粘结预应力板-柱结构抗连续倒塌模式研究

目的研究无粘结预应力混凝土板-柱结构的抗连续倒塌模式,为钢筋混凝土板柱结构防连续倒塌设计提供参考.方法采用有限元软件ABAQUS对一栋8层的无粘结预应力板-柱结构进行连续倒塌分析,探讨在柱失效工况和板-柱节点失效工况下板、柱以及板-柱节点的应力状况.结果两种失效工况下都以普通钢筋和预应力筋被拉断,板受拉薄膜力失效而宣告破坏;不同失效工况的板面破坏呈现模式存在差异,柱失效体现为屈服线破坏,节点失效体现为冲切裂缝破坏.结论在节点失效工况的初期,从增长速度上来说,无粘结预应力板柱结构普通钢筋和预应力筋应力增长速度较快,在连续倒塌前增长速度较慢;而柱失效工况则与之相反,在柱失效后的初始阶段,失效柱所在跨内其他节点处普通钢筋和预应力筋的应力增长速度较慢,随着连续倒塌极限状态的临近,增长速度逐渐加快.     

空间钢框架连续倒塌拟静力试验

为考察钢框架结构中一根框架柱失效后,剩余结构在倒塌过程中的受力和变形情况,采用MTS和千斤顶配合的方法对二层空间钢框架结构进行了拟静力试验。试验结果显示,在倒塌过程中,框架梁的受力方式从受弯为主向受拉为主转变,当竖向位移达到200 mm时,失效区域部分框架梁全截面受拉;当竖向位移接近250 mm时,梁柱连接节点处焊缝发生断裂。目前应用比较广泛的H型钢全焊接刚性连接节点延性不够好,在梁形成明显的悬链线效应之前即发生破坏。采用显式动力法以准静态的加载方式对试验过程进行了模拟,建议在对含有H型钢全焊接刚性连接节点的钢框架结构进行连续倒塌分析时,采用较精确的节点模型以真实反应节点的受力。     

钢框架栓焊连接梁柱子结构抗倒塌性能分析

对钢框架中栓焊连接节点的两跨三柱型梁柱子结构进行单调静力加载试验,分析了在连续倒塌条件下试件的破坏模式和抗连续倒塌机理.试验结果表明:试件破坏表现出多次、间断性破坏特征,先是失效柱梁柱节点处梁端受拉翼缘发生断裂,进而梁端受拉翼缘与边柱连接附近处发生断裂;试件因两跨梁协同工作在后期阶段可提供高于前期受弯阶段的承载力,表现出较为富余的后期强度储备.同时对影响钢框架梁柱子结构抗连续倒塌性能的边界条件(边柱刚度和周边构件约束)进行数值分析,若边柱足够梁端约束,则周边构件对结构抗倒塌承载力的提高影响较小.     

中柱失效下钢管混凝土柱梁节点力学性能分析

为研究钢管混凝土柱—H型钢梁下栓上焊节点在中柱失效模式下钢梁的传力性能,设计了腹板连接板处开圆孔和长圆孔的2根试件,进行了静力加载试验研究,分析了钢梁的传力特性和不同机制对竖向荷载抗力的分担。结果表明:该新型节点远端钢梁试验时始终处于弹性状态,可采用相关公式计算钢梁内力;在贯通隔板范围内钢梁受其抗弯性能影响较大。试件屈服前主要由钢梁抗弯机制提供竖向抗力,屈服后转由悬索机制提供,整个试验过程钢梁抗弯机制并未消失,破坏前一直处于拉弯状态;腹板连接板开设长圆螺栓孔可以提高节点转动能力,更有利于钢梁轴力提供竖向抗力。同时,提出并验证了该新型节点形式在框架结构中刚性连接的假定,给出了极限面荷载参考值。     

螺栓球柱节点单向受弯性能有限元分析

为研究螺栓球柱节点的受弯性能,基于2个单向受弯节点试验,采用ABAQUS建立了螺栓球柱节点的有限元模型,得到了节点的破坏模式、螺栓内力及荷载-位移曲线.通过对比发现,数值分析结果与试验结果吻合良好,验证了数值模型的可靠性.随后对螺栓球柱节点的数值模型进行了合理简化,并分析了正、负弯矩作用下节点的受力特性.建立了46个数值模型,对影响螺栓球柱节点受弯性能的因素进行了详细的参数分析.结果表明,增大圆柱筒壁直径及壁厚可显著提高节点的受弯性能;节点的抗弯刚度及承载力随杆件宽度、弧形垫片厚度、螺栓尺寸及间距的增加而提高,且节点受正弯矩时提高更为明显;设置加劲肋可显著提高节点受弯性能.     

Q235B钢螺栓球柱节点的受拉承载力

基于3个单向受拉螺栓球柱节点的试验,采用ABAQUS软件建立单向受拉螺栓球柱节点的数值模型,并将数值分析结果与试验结果进行对比,验证了数值模型的有效性。随后建立了87个数值模型对螺栓球柱节点的单向受拉承载力影响参数进行了分析,定义了节点单向受拉极限承载力的取值准则。数值计算结果表明,圆柱筒径越小、壁厚越厚、筒壁高度越高,节点的单向受拉承载力越高;增大螺栓间距和尺寸对节点的刚度和强度有一定提高;增设加劲肋可提高螺栓球柱节点的刚度和承载力;当螺栓拧入深度不足时,节点易发生螺栓拔出破坏,实际工程中建议螺栓拧入弧形端板的深度大于螺栓直径。基于理论分析,拟合得到了螺栓球柱节点单向受拉承载力的实用计算式。拟合算式计算结果与有限元分析结果及试验结果的相对误差均在10%以内。     

瓜柱柱脚直榫节点受弯力学模型研究

为了研究古木结构中瓜柱柱脚直榫节点的受弯性能,设计了3个不同尺寸的缩尺试件模型.通过单调加载试验,获得了节点的弯矩-转角关系以及最终破坏形态.运用大型有限元分析软件,采用实体单元对节点的受弯性能进行数值模拟.结合试验研究和数值模拟结果,在一定简化假定的基础上建立了节点受弯时的简化力学模型.研究结果表明:瓜柱柱脚直榫节点的主要破坏类型为脱榫破坏;受弯时节点的抵抗力矩主要由柱顶轴压力对转动点来合成;节点的弯矩-转角曲线可以简化为带下降段的双折线模型.     

铸钢件连接钢框架梁柱节点初始转动刚度计算

提出了一种铸钢件连接钢框架梁柱节点初始转动刚度计算的方法．静载试验研究获得节点变形特性,根据变形特性提出了铸钢件受拉、受弯以及连接的刚度计算模型．采用ANSYS软件进行参数分析,验证该方法的适用性．结果表明：连接的转动变形主要由铸钢件、柱翼缘、柱腹板、螺栓的变形组成,其中铸钢件变形包含受拉和受弯2部分．本方法所得结果与...     

复式钢管混凝土柱-钢梁节点受力机理及承载力

为研究新型复式钢管混凝土柱-钢梁连接节点的力学性能,采用模型试验与有限元分析相结合的方法得到了钢梁翼缘受拉模型,通过分析竖向肋板和锚固腹板的传力机理,得到了竖向肋板与锚固腹板连接构造参数对节点受力性能的影响,提出了该新型节点设计改进建议,根据钢梁翼缘受拉模型推导出梁端极限承载力计算公式,并将计算结果与反复荷载试验得到的承载力进行了比较。研究结果表明:翼缘传来的拉力主要依靠竖向肋板和锚固腹板进行传递,可忽略钢管和核心混凝土的贡献;该新型节点能可靠地传递梁端弯矩、轴力和剪力,符合节点更强、整体性好的设计原则;理论计算与模型试验所得结构承载力的误差在2.16%~4.14%的范围内,证明了该模型适用性,但计算值偏保守;研究成果可为该新型节点今后的工程应用提供依据。