钢管混凝土斜交网格平面相贯节点轴压承载力计算公式及有限元分析研究

相贯节点是钢管混凝土斜交网格结构设计的一个关键问题。针对两种新型节点构造形式,通过分析带不同厚度钢板的钢管混凝土短柱轴压承载力,提出了相贯节点轴压承载力计算公式,计算值与试验结果较为接近。本文采用有限元分析方法对节点静载试验进行了模拟,并分析了斜交角度、椭圆拉板厚度、衬板厚度、环向加强板和法兰板厚度等参数变化对节点承载力的影响。结果表明,有限元分析与试验结果吻合较好。节点中椭圆拉板的设置经济合理,衬板和环向加强板可提高对核心混凝土的约束效应。随着斜交角度、椭圆拉板厚度、衬板厚度的增加,节点承载力有所提高,而环向加强板或法兰板的厚度对节点承载力影响不大。总体而言,计算公式能较准确地估计节点的承载力,可用于工程实践。     

新型穿心暗牛腿钢管混凝土柱节点试验研究及分析

提出取消环梁仅带环筋的穿心暗牛腿钢管混凝土柱节点型式，该类节点外形与普通钢筋混凝土梁柱节点类似且能很好地满足建筑及装饰设计要求。通过对中节点与边节点的试验研究，验证了板放射筋和环筋具有较理想的控制裂缝的能力和螺纹套筒连接主筋在往复荷载作用下的实际工作性能满足抗震设计要求，分析了该节点形式的变形、应变、裂缝开展、破坏形态及最终承载能力。基于试验结果，应用有限元程序对试件进行非线性模拟，进一步分析了此节点的受力机理。     

约束扭转状态下钢管混凝土抗扭承载力的有限元建模及参数分析

随着建筑结构跨度的不断增加以及形式的多样化发展,使建筑物抗扭性能的研究变得尤为重要.运用大型有限元通用软件ANSYS建立约束扭转状态下钢管混凝土构件的有限元实体模型,模拟其受扭全过程的荷载-位移曲线,并对该有限元模型进行验证.在此基础上,选取含钢率、钢材屈服强度、混凝土强度和长细比作为参数进行有限元参数分析,探讨这4个参数与抗扭承载力的相关关系.结果表明:长细比对约束扭转状态下的钢管混凝土抗扭性能有一定的影响,混凝土强度和钢材强度对抗扭承载力的影响基本是独立的,而混凝土对钢管混凝土抗扭承载力的影响不能忽略.     

新型钢管混凝土板柱节点抗冲切性能的试验研究

通过对新型钢管混凝土板柱节点抗冲切性能的试验结果进行分析,借鉴混凝土结构设计规范,提出了该节点抗冲切的计算公式和设计建议.该节点保持平板楼盖的连续性,在柱头附近局部加厚楼板形成柱托板,并在托板内设置环向钢筋,避免节点区因钢管不连通而受到削弱.     

初应力钢管混凝土压弯扭构件统一理论的研究

基于三向复杂应力状态下的钢材和混凝土的本构关系,首次对有钢管初应力的钢管混凝土压弯扭构件工作性能进行了非线性有限元全过程分析,推导出实用的相关方程,提出了有初应力时钢管混凝土构件统一理论的设想．     

考虑楼板组合作用的钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能研究

为研究在楼板组合作用下钢管混凝土节点的抗震性能,本文按照1:2比例制作了两个不同梁柱线刚度比的带楼板钢管混凝土柱钢梁节点试件。试验利用MTS液压加载系统对节点梁端施加循环往复荷载进行拟静力试验,并利用ABAQUS软件建立有限元模型进行数值模拟分析。通过试验与有限元模拟,得到了节点的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、强度退化和刚度退化等性能参数。结果表明：两个节点试件在楼板组合作用下,滞回曲线饱满,节点表现出良好的抗震性能;在轴压比不变的情况下,随着梁柱线刚度比的增加,节点的延性、强度和刚度均有所提高;有限元模拟结果与试验结果吻合较好,验证了有限元模型的准确性,为参数分析提供了依据。     

新型钢管混凝土节点的非线性有限元分析

提出一种新型钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的节点形式,在节点区中断外钢管,加设芯钢管,使钢筋混凝土梁中的钢筋在节点直通、节点与所连接构件的混凝土成为一体,解决梁的内力在节点传递的问题。为验证新型节点的合理性和可行性,在合理选择材料本构关系、破坏准则的基础上,采用通用有限元工具ANSYS,建立一个三维有限元模型,对芯钢管中柱节点模型的外钢管应力、芯钢管应力、混凝土应力、节点区裂缝进行了分析。结果表明,有限元分析结果与模型试验结果吻合良好,节点的承载力大于被其连接的构件的承载力,满足"强节点、弱构件"的抗震设计原则,证实了新型节点的合理性和可行性。     

大跨度钢管混凝土拱桥动力特性分析

桥梁结构的动力特性（固有频率和振型）是结构动力分析和抗震分析的重要参数。以东莞水道特大桥（主桥）为研究对象,通过建立空间结构模型,计算分析了钢管混凝土拱桥的动力特性,为该类桥梁的抗震设计研究提供了分析的基础。计算结果表明：该种桥型横向刚度较竖向刚度弱,桥梁低阶以拱肋横向振动为主。     

核心型钢混凝土柱抗震性能试验及数值模拟

在低周反复荷载作用下,对1个钢筋混凝土柱和8个核心型钢混凝土柱进行试验,研究核心型钢配钢率和轴压比对试件抗震性能的影响.研究结果表明,试件抗震性能随着核心型钢配钢率的增加得到显著改善.采用有限元软件ADINA对试件进行非线性有限元全过程分析,计算得到的试件骨架曲线、应力应变分布和裂缝发展情况与试验结果吻合良好.     

钢管混凝土平面相贯节点轴压承载力理论研究

针对两种新型节点构造形式,通过分析带不同厚度钢板的钢管混凝土短柱的轴压承载力,提出了相贯节点轴压承载力的计算公式.同时,采用有限元方法对节点静载试验进行了模拟,并分析了斜交角度、椭圆拉板厚度、衬板厚度、环向加强板和法兰板厚度等参数对节点承载力的影响,有限元分析与试验结果吻合较好.结果表明:节点中椭圆拉板、衬板和环向加强板可提高对核心混凝土的约束效应;随着斜交角度、椭圆拉板厚度、衬板厚度的增加,节点承载力有所提高,而环向加强板或法兰板的厚度对节点承载力影响不大;计算公式能较准确地估计节点的承载力,可用于工程实践.     

新型哑铃形钢管混凝土拱肋极限承载力计算方法

新型哑铃形钢管混凝土构件能有效地解决传统哑铃形钢管混凝土构件在施工过程中出现的爆管问题,这一截面形式已逐渐应用于实际的拱桥之中,然而对实际的新型哑铃形拱肋极限承载力的验算尚未见报道.基于某一新型哑铃形拱桥的设计数据,利用3种不同的验算方法对该新型哑铃形拱肋进行极限承载力验算比较,最终提出了适用于新型哑铃形截面钢管混凝土...     

新型钢管混凝土柱-平板节点的非线性有限元分析

在选择合理的材料本构、破坏准则和裂缝模型的基础上，建立一个三维非线性有限元计算模型，进一步分析新型钢管混凝土柱—平板节点在轴压情况下的裂缝形态和受力性能等．分析结果表明，有限元模型计算结果与试验结果吻合良好．     

矩形钢管混凝土树状节点受力分析

钢管混凝土树状节点是由钢管混凝土Y形柱与双十字形梁柱节点组合而成的复杂节点.采用ANSYS对该类节点进行非线性有限元计算分析.计算模型考虑材料,几何和接触非线性.粱端荷栽位移曲线以及滞回曲线与试验吻合较好,并能准确模拟出节点的破坏形态.分析有限元计算结果表明:梁端加劲肋使拉压应力能有效传递到内隔板,中间孔洞的存在对内隔板的传力影响较小,反复荷载作用下节点核心区混凝土对角区受压,对梁端压应力的传递有较大贡献.     

非贯通式钢管混凝土柱-梁节点偏压性能

为研究柱钢管不全贯通式钢管混凝土柱—梁节点的偏压性能,探讨了偏压试验中的节点试件的破坏形态、极限承载力及变形能力等情况,并采用DIANA软件进行参数化非线性有限元方法分析。试验及分析结果表明,节点具有较好的延性,节点方案是可行的。有限元分析可较好地模拟偏压试件的变形及极限承载力、裂缝开展以及钢筋应变分布规律。偏心距的增大会使得偏压试件承载力降低,配筋率的增大会使得偏压试件承载力提高,偏压构件的环筋应变沿受压侧向受拉侧衰减,形成不均匀的约束力。     

新型钢管混凝土板柱结构中柱节点抗震性能试验研究

对5个新型钢管混凝土板柱结构中柱节点的模型试件进行了低周反复荷载作用下的试验研究,分析并评价了不同配筋方式对其破坏形态、滞回特征及延性等抗震性能的影响.试验结果表明：新型钢管混凝土板柱节点在低周反复荷载作用下具有良好的受力性能,其构造方式能够满足＂强柱弱板＂的抗震设计原则;在柱上板带配置抗冲切箍筋能有效提高节点的抗震性能;无论是否配有抗冲切箍筋,弯曲破坏时节点的塑性变形能力和抗震性能均优于发生冲切破坏的节点.     

钢管混凝土系杆拱斜吊杆试设计研究

以钢管混凝土系杆拱桥--郑州黄河公路二桥为背景工程进行斜吊杆试设计.采用有限元分析方法,研究了在不同吊杆布置形式下拱桥结构内力和挠度的变化.分析结果表明,斜吊杆的夹角对桥梁内力影响较大,设计时吊杆夹角的选取是一个重要的问题;采用斜吊杆替代直吊杆,可使拱肋和系梁弯矩减小,桥面挠度减小;在3种斜吊杆布置形式中,以径向吊杆布置的性能最佳.     

加强型单边螺栓连接节点静力性能有限元分析

以钢管混凝土柱-钢梁单边螺栓连接节点往复加载试验研究为基础,采用ABAQUS软件建立非线性有限元模型,探讨节点核心区构造措施对节点弯矩-转角曲线的影响规律.研究结果表明:节点核心区外焊槽钢或内置短H钢能显著提高节点抗弯承载力;加强型单边螺栓连接节点为半刚性连接、部分强度节点;增大外槽钢厚度、外槽钢强度、内H钢厚度、内H钢强度均能有效提高节点抗弯承载力.     

下承式钢管混凝土拱桥力学性能分析

根据郑州黄河公路二桥主桥———下承式钢管混凝土拱桥的结构特点,利用大型通用有限元程序ANSYS对该桥的静力特性、动力特性及稳定性进行了详细分析和探讨,计算结果可为该桥的设计、施工提供参考,也可为该桥梁在运营过程中的健康检测和维护提供基础性数据,以及对于改进同类拱桥的结构布置和设计都具有重要的意义.     

钢管混凝土拱—钢腹板PC箱型系梁组合桥梁

为减轻钢管混凝土拱梁组合体系桥的自重,提出了采用钢腹板(平钢腹板或波纹钢腹板)代替PC箱形系梁的混凝土腹板,从而形成钢腹板PC箱形系梁。以一座已建成的钢管混凝土拱梁组合体系桥为原桥,进行了钢腹板PC箱形系梁的试设计研究。结果表明,试设计桥由于减小了自重下的内力,降低了面内自振频率,从而改善了原桥的静力和抗震性能。此外,试设计桥经济性好且方便施工,说明钢管混凝土拱—钢腹板PC箱型系梁组合桥梁是可行的。     

大跨度刚架系杆拱桥自振特性的模态分析

采用大型通用有限元程序ANSYS对一座两跨钢管混凝土刚架系杆拱桥建立了空间有限元计算模型,采用模态分析方法对桥跨结构的自振特性进行了分析,计算了桥梁前10阶的自振频率,得出了该桥成桥状态振动形态的基本特征.通过对主要设计参数的对比分析,得出了矢跨比及拱肋刚度对刚架系杆拱桥自振性能的影响规律,可为该类桥梁的设计、研究、健康监测和维护提供参考.