翼缘削弱的型钢混凝土框架试验与有限元分析

通过对一榀两跨三层型钢混凝土框架模型的低周反复荷载试验,研究了翼缘狗骨式削弱的型钢混凝土框架的抗震性能。框架按＂强柱弱梁＂的原则设计,且对节点核心区附近梁端工字形型钢的上、下翼缘采取狗骨式削弱,并适当增加了梁端根部到型钢翼缘最大削弱部位纵向钢筋的配筋量。试验结果表明：框架的变形能力、承载能力、延性、耗能能力等受力性能均满足延性框架的抗震要求;这种构造措施能将塑性铰从梁端根部转移到翼缘削弱部位从而有利于型钢混凝土框架形成梁铰耗能机构,增强其耗能能力。采用ANSYS参数化程序设计语言（AP-DL）编制了命令流,对模型框架在低周反复荷载作用下的抗震性能进行了非线性有限元分析。计算结果与模型试验结果吻合较好,验证了基于分离模量理论计算的翼缘削弱的型钢混凝土框架结构全过程分析方法的可行性。     

钢管混凝土外加强环节点抗震性能有限元分析

钢管混凝土结构节点的抗震性能的研究一直受到人们的重视,低周反复加载试验结果指出,加强环式节点滞回曲线饱满且稳定,但同时也发现,在节点域会出现鼓胀现象.为了解释这一现象,对加强环式节点进行了低周反复加载非线性模拟分析.分析内容包括节点的滞回耗能指标、节点域变形及节点域塑性扩展三部分.研究指出:(1)节点的滞回曲线饱满稳定,耗散系数都在2.0以上,表明节点整体延性很好;(2)腹板焊缝孔开孔过大,节点滞回曲线有不重合现象,可见腹板焊缝孔尺寸需要控制;(3)节点域柱壁有明显的变形,规律与滞回曲线相似,表明节点滞回曲线主要是由柱壁变形而非梁端塑性变形贡献的;(4)在反复荷载作用初期,环板就出现了贯穿的塑性带,而在相隔相当长的荷载循环之后,梁面上才有塑性出现.由于在反复荷载作用下,节点域发生了明显的变形,且在环板上形成贯穿的塑性带.     

梁柱T型钢连接节点有限元分析

采用通用有限元程序ANSYS,对T型钢连接节点进行了非线性分析,讨论了连接节点在各级荷载下的应力分布及发展情况,分析了节点各组成要素对节点受力性能的影响.分析结果表明:T型钢连接节点属于半刚性连接节点,具有良好的延性;柱翼缘厚度、T型钢翼缘厚度和梁截面高度对节点的极限承载力和初始刚度均有很大影响;为T型钢半刚性连接在工...     

改进型高层钢框架节点非线性有限元分析

基于以往的研究成果提出了一种改进型节点——焊接孔扩大型狗骨节点，利用通用有限元程序Ansys5．7对其进行了受力分析和抗震性能分析。结果表明，焊接孔扩大型狗骨节点兼有焊接孔扩大型节点和普通狗骨节点的优点，其塑性变形远远大于两者，应力集中程度得到明显改善，是一种值得进一步研究的节点形式。     

拉压斜腹杆钢管桁架焊接节点试验研究

结合实际工程中钢管焊接节点的受力特点,采用有限元软件MSC.Marc建立1∶1实体有限元模型,进行静力荷载试验,研究焊接节点的受力性能及变化情况。对试件焊接节点在荷载作用下的应力分布进行有限元分析,将有限元计算的理论结果与试验结果进行比较,验证设计的正确性。试验结果表明:节点强度大于杆件,满足整体结构受力要求,有限元分析能较好地模拟试验现象,但节点区域受力较复杂,应力集中比较明显。     

新型装配式UHPC华夫型上翼缘组合梁受力性能

为综合解决传统钢-混凝土组合结构中混凝土桥面板自重偏大和负弯矩区易开裂的问题,引入超高性能混凝土（ultra high performance concrete,UHPC）华夫板代替普通混凝土桥面板,提出一种新型组合梁—装配式UHPC华夫型上翼缘组合梁. 以某典型3跨连续梁桥为研究对象,分别建立3跨连续梁整体和中支座区域梁段的有限元模型,研究了不同荷载工况下新型装配式UHPC华夫型上翼缘组合梁的受力性能,分析了UHPC华夫型上翼缘关键设计参数对该新型组合梁力学性能的影响规律,对比研究了组合榫型剪力槽与栓钉型剪力槽对该新型组合梁受力性能的影响. 研究结果表明:在恒 + 活组合作用下,中支座负弯矩段华夫型上翼缘纵肋底缘和面板最大拉应力均小于配筋UHPC的抗拉强度设计值;当UHPC华夫型上翼缘纵、横肋宽90 mm、高200 mm,纵肋间距700 mm,横肋间距600 mm,面板厚60 mm时,UHPC华夫型上翼缘受力较为合理;组合榫型剪力槽更适用于新型装配式UHPC华夫型上翼缘组合梁.      

火灾下外伸端板连接的局部屈曲

为深入揭示端板及加劲肋厚度对节点在火灾下失效模式的影响,采用弹塑性理论对端板承拉区的受力状态进行了分析,得到了形成2组及1组塑性铰的条件,并用非线性有限元分析方法进行了验证．研究表明,端板较薄时,随温度升高,将在其承拉区形成2组塑性铰,产生塑性弯曲大变形,导致梁的大转动和受压翼缘严重局部屈曲;端板较厚且加劲肋较薄时,将形成1组塑性铰,加劲肋屈曲导致节点失效．火灾下节点塑性铰形成的条件与常温下相同,但破坏方式更多地表现为严重的局部屈曲．因此,应适当增大端板及加劲肋厚度,以防止或减少局部屈曲的发生。提高节点的耐火极限．     

斜拉桥锚拉板受力特性及参数影响研究

锚拉板式索梁锚固结构中,锚拉板局部区域和焊缝位置处存在明显的应力集中现象,易发生塑性破坏,导致锚固区承载能力下降。为改善锚拉板的受力性能,通过精细化有限元仿真及参数影响分析,明确了锚拉板结构的受力机理,提出了其合理构造形式和改进措施。研究结果表明,参数优化得到的局部构造明显改善了锚拉板的受力性能,有效降低了应力集中现象的发生概率。     

圆管翼缘钢-混凝土新型组合梁极限抗弯承载力与延性

为研究圆管翼缘组合梁的抗弯性能, 进行了3根圆管翼缘组合梁静力加载抗弯破坏性试验, 分析了试验梁的抗弯破坏过程与破坏特征; 考虑混凝土损伤塑性本构及栓钉滑移与断裂, 建立了圆管翼缘组合梁非线性数值模型, 基于试验结果分析了数值模型的适用性; 以钢梁下翼缘宽度、混凝土翼板厚度与圆管管径为主要结构参数, 计算了48根正交设计的圆管翼缘数值模型组合梁的力学性能; 依据试验梁与数值模型梁的抗弯受力性能, 提出了基于简化塑性理论的圆管翼缘组合梁极限抗弯承载力计算公式; 应用数值模型梁位移延性系数计算结果, 回归得到了圆管翼缘组合梁位移延性系数计算公式。计算结果表明: 数值模型组合梁与试验梁承载力比值为0.99~1.03, 挠度比值为0.87~1.09, 因此, 弯矩-挠度计算曲线与试验曲线吻合良好, 可采用数值模型组合梁准确模拟圆管翼缘组合梁的抗弯全过程受力行为; 圆管翼缘组合梁极限抗弯承载力随钢梁下翼缘宽度、混凝土翼板厚度的增大而增大, 随圆管管径的改变变化较小, 位移延性系数随混凝土翼板厚度与圆管管径平方的增大呈线性增大, 随钢梁下翼缘宽度的增大呈线性减小; 不同塑性发展程度的各类模型梁位移延性系数为3.16~7.19, 体现了较好的延性; 采用极限抗弯承载力简化计算公式与圆管翼缘数值模型组合梁计算的极限抗弯承载力比值为0.91~1.09, 平均比值为0.98, 因此, 公式计算结果准确; 为使圆管翼缘组合梁具有一定延性, 建议位移延性系数大于3.5。      

单线铁路栓焊钢桁梁桥病害整治及加固技术研究

以沪昆线南山河3×64 m上承式栓焊桁梁大桥为工程背景,介绍此类铁路桥的病害整治及加固技术。加固前,对病害处A0A1节间主要杆件以及加固角钢进行应力测试;加固后,增加对病害处A0A1节间对称位置A23A24节间相同杆件进行应力测试。通过对病害处加固前、后2次现场荷载试验,验证加固效果。通过实测数据对比分析:加固后A0A1节间纵梁和横梁有效连接,横梁上翼缘不再出现扭转和局部应力集中现象,横梁受力趋于均匀,A0A1与A23A24节间纵横梁受力情况一致且应力水平相当,病害处纵梁腹板裂缝发展和横梁上翼缘扭转得到有效控制,加固效果良好。     

关节车端横梁裂纹原因分析及改进方案

为了对关节车端横梁裂纹产生的原因进行分析,采用有限元分析方法及Palmgren-Miner累积损伤法则,基于ⅡW标准进行了分析计算.结果表明：集装箱锁座处纵向惯性力导致孔边产生很高的应力集中,当关节连接器存在连接间隙时,关节连接器的纵向冲击将很快传导到端横梁位置,这种较高的交变载荷引起了端横梁的疲劳裂纹.为有效控制裂纹的再次发生,对多种改进方案进行了对比分析,其中端梁上盖板孔上侧及下侧均搭接5 mm补强板方案,工艺易于实现,抗疲劳性能良好,因此选择该结构为最终改进方案,并制定了可行的工艺实施方法.     

钢框架梁柱端板连接腹板开孔型节点的受力特性

对梁柱端板连接标准型和腹板开孔型节点进行了非线性有限元分析,研究了腹板开孔参数对节点区应力分布、屈服时应力应变发展变化及节点的弹性极限承载力的影响,对不同开孔尺寸节点的力学性能进行了分析比较,探讨了端板厚度、螺栓、开孔参数对端板上应力分布的影响．结果表明,梁柱端板连接腹板开孔型节点的细部构造对其受力影响较大,采用合理的细部构造形式有利于降低应力集中．改善节点的应力分布,使之受力均匀合理．     

大跨度网壳结构铸钢球节点实体试验研究

通过对重庆奥林匹克体育中心体育场网壳结构铸钢球节点结构的实体试验，获得了球节点表面各测点应力值．结合理论计算和实体试验，对铸钢球节点的受力特点及传力路径进行了分析，指出其应力从管身到球体的变化规律．根据试验得到的铸钢球节点实际应力分布情况，按Mises强度理论对其承载能力进行了评价．将铸钢球节点管身应力与管脚应力的比值作为反映应力集中程度的重要指标，对此比值进行了分析并指出，大型铸钢球节点设计时，可以通过控制该应力比值优化应力传递路径．     

水域沉管隧道地震响应的影响因素分析

为分析隧道接头和上覆水对沉管隧道地震响应的影响，采用沉管隧道振动台试验和ADINA有限元软件模拟两种方法进行相关研究. 沉管隧道试验模型材料主要为微粒混凝土，模型缩尺比为1∶30，采用层叠剪切箱装填砂土构成场地，采用黏弹性人工边界和等效荷载输入方法对模型进行仿真分析. 研究结果表明:在同一深度土层，柔性接头沉管隧道的土层加速度放大系数小于刚性接头沉管隧道；当土层发生液化时，其加速度放大系数小于1；当沉管隧道接头剪切刚度（G）减小为0.10G和0.01G时，隧道截面剪应力减小20%和33%，截面轴应力峰值最大值减小16%和30%，截面剪应变峰值分别增加了60%和140%；上覆水使场地加速度放大系数变小，是由于水的存在加大了土层表面的阻尼；在P波作用下，上覆水水深从10 m增长到40 m时，沉管隧道截面剪应力峰值、轴向应力峰值和应变峰值最大值分别以3%～5%、30%～40%和12%～17%的幅度增加.      

正交异性板桥面铺装受力影响因素分析

采用有限元方法,分析了正交异性板桥面铺装在结构和荷载因素变化时受力状态的变化规律;比较了有无纵隔板、桥面板厚度、加劲肋板厚度对受力的影响;分析了竖向、水平荷载对铺装层受力的影响。结果表明:有纵隔板时的横向拉应力为全桥面的铺装拉应力控制指标;增大桥面板厚度有利于减少桥面刚度不均,减小铺装层内的应力;加劲肋厚度的变化对加强结构刚度有利却对桥面铺装的受力不利;超载对应力状态极为不利,紧急制动产生的水平力会导致很大的纵向拉应力。     

Semirigid analysis of extended end plate connections based on correlation and sensitivity

Traditionally, semi-rigid analysis of extended end plate connections is assumed to be deterministic parameters. Most of the moment-rotation models of the joint are determined by curve-fitting and statistically regressed with the test data. Parameters of these models have little physical meaning, and the effect of correlations in the parameters is neglected. This paper deals with a semi-rigid joint of extended end plate connections based on correlation and sensitivity analysis. A numerical study was carried out and the finite element analysis was validated compared with the experimental results. The relative moment-rotation model was concluded based on correlations in parameters and probabilistic sentivity analysis. The relationship between height and width of steel beam was partial correlation. The relationship between thickness of steel beam flange and thickness of steel beam web was also partial correlation. Height and width of steel beam, and distance of upper bolts to axle wire of steel beam section were important sensitive parameters for the extended end plate connections.     

地震作用下盾构隧道环缝单向振动防水性能试验

为研究盾构隧道管片接缝弹性密封垫在地震作用下的防水性能，以在高烈度地震区修建的大断面海底盾构隧道——苏埃通道工程为依托，根据隧道环缝防水指标，研制了可模拟地震作用下的管片环缝单向振动防水试验装置，通过不同环缝张开量下单向振动防水试验，与未考虑地震作用时对应的张开与错动工况下静态防水试验结果进行对比，得出了张开量增大对密封垫防水性能的影响，并提出了弹性密封垫振动防水与静态防水的对应指标. 结果表明:单向振动作用下弹性密封垫发生渗漏时，水呈喷射状而非缓慢流出，张开量的增大较错动量增大更易使弹性密封垫防水性能显著降低；随着环缝张开量的变化，单向振动耐水压值为0.2～1.4 MPa，静态耐水压值为0.1～1.1 MPa；单向振动作用下环缝弹性密封垫的防水性能约为静态时防水性能的45%～78%.      

钢-混凝土混合拱桥接头应力传递规律研究

钢、混凝土有效结合并共同受力的可靠性特别重要,作为钢-混凝土混合拱桥的关键构造,接头设计的合理性直接决定了施工安全与使用性能。通过有限元仿真比较分析了3种钢-混凝土接头设计方案的应力分布,研究了应力在钢箱-混合接头-混凝土箱区段的传递规律。结果表明:在钢-混凝土接头中增加加劲肋数量及加大混凝土箱末端横截面积、承压板面积,可以逐级、有效地把钢箱高应力状态向混凝土箱低应力状态传递、分散,从而降低钢-混凝土接头局部区域的应力集中程度。     

钢-混凝土混合拱桥接头应力传递规律研究

钢、混凝土有效结合并共同受力的可靠性特别重要,作为钢-混凝土混合拱桥的关键构造,接头设计的合理性直接决定了施工安全与使用性能。通过有限元仿真比较分析了3种钢-混凝土接头设计方案的应力分布,研究了应力在钢箱-混合接头-混凝土箱区段的传递规律。结果表明:在钢-混凝土接头中增加加劲肋数量及加大混凝土箱末端横截面积、承压板面积,可以逐级、有效地把钢箱高应力状态向混凝土箱低应力状态传递、分散,从而降低钢-混凝土接头局部区域的应力集中程度。