钢框架结构塑性分析法的模型实验研究

基于塑性分析法的特点和钢框架结构的性能,通过英国通用的比尺模型试验TQ试验,模拟了钢框架结构在荷载作用下被破坏的全过程,验证了钢框架结构遭破坏过程中的荷载-变形关系,并找出在不同荷载作用下,钢框架破坏时塑性铰的位置,以及破坏的形式特点。将试验结果与塑性分析法得出的塑性弯矩进行对比,以此来验证塑性分析法设计钢框架结构的精确度与可靠度。结果表明:对于较好的应变硬化性能的钢材可以很好地利用其塑性,在进行钢框架结构设计时采用塑性分析法比弹性分析法更能省时省材,并且塑性法的精确度也较高。     

钢-混凝土组合深梁填充钢框架动力弹塑性分析

钢-混凝土组合深梁填充钢框架是一种新型抗侧力结构体系.用有限元分析软件SAP2000对6层钢框架和6层钢框架填充组合深梁进行了动力非线性时程分析,得到结构的顶点位移、基底剪力、层间位移角、楼层位移及塑性铰发展情况.通过对比分析发现,钢框架内填深梁以后,结构刚度和承载能力增强,且深梁首先破坏,保证钢框架安全,充分起到了抗震第一道防线的作用.     

晋蒙黄河大桥引桥横向地震位移分析

求解双柱、多柱墩横桥向地震容许位移时,目前规范推荐的方法是依据截面的塑性铰特性采用Pushover分析法得到。而塑性铰特性与截面承受轴力相关,现行规范并未明确轴力如何取值。笔者认为《城市桥梁抗震设计规范》中求取超强弯矩时确定轴力的方法既易于理解又较为合理,在求取塑性铰特性时可以参照此方法。结合工程实例,利用Midas软件建立有限元分析模型,进行E2地震作用下三柱式桥墩横向Pushover分析并验算了桥墩的横向位移。     

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。     

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．     

梁腹板开圆孔节点的分析模型

在距柱表面一定距离的梁腹板上开设一定大小的孔洞是改善钢框架结构抗震性能的一种有效手段,文中结合试验结果提出了梁腹板开圆孔节点的分析模型．为了能够在结构的弹塑性分析中考虑梁腹板开圆孔节点的影响,除在梁端、柱端设置塑性铰外,还应在腹板孔削弱处增设塑性铰．新增塑性铰位于腹板削弱区域最危险截面处,其弯矩一转角关系与普通实腹式钢梁一致,仅屈服点存在一定的差异．利用该模型对梁腹板开圆孔节点的拟静力试验及含梁腹板开圆孔的钢框架抗震性能试验进行了模拟,其结果能满足工程要求．     

按塑性理论设计四边支承的双向板

考虑了不同的支座条件及不同的长宽比的双向板在破坏时,支座条件及长宽比对塑性铰线的影响,假定塑性铰线划分的板块为绝对刚体,利用刚体的极限平衡条件及虚功原理推导出了双向板考虑塑性时的内力计算公式.     

基于塑性铰体外预应力混凝土梁的简化计算

在承载能力极限状态下,可把简支梁的跨中区段视为1个等曲率塑性铰(塑性区段),其余梁段可视为直线并处于绕塑性铰刚性转动的位置.利用这一概念,建立了直接通过塑性铰区长度和曲率半径求体外预应力筋应力和梁极限弯矩的简化公式,用简化公式对国外有关6片体外预应力梁进行了计算,并与试验结果进行对比,证明本研究中的简化公式具有较好的精度,值得推广.     

部分预应力混凝土梁塑性铰区长度的研究

为了研究部分预应力混凝土梁塑性铰区长度，进行了简支梁和连续梁模型试验。试验结果表明，部分预应力比率Rppc愈大，跨中处和中间支座处的塑性铰出现愈晚，净配筋指标对M－φ曲线的形状有很大的影响。给出了适用于变截面和不同配筋情况的PPC连续梁铰区长度计算公式，计算验证表明本计算公式简易可行。     

钢筋混凝土框架结构基于性能的塑性设计方法

为预测和控制钢筋混凝土框架结构在罕遇地震作用下的非弹性性能,基于功能平衡原理,提出了一种钢筋混凝土框架结构基于性能的塑性设计方法.该方法预先选定目标侧移和屈服机制,根据功能平衡方程即可得到结构的设计基底剪力;采用塑性设计法设计框架构件和节点,以达到预期的屈服机制和性能.采用此方法对一幢8层钢筋混凝土框架结构进行了设计,并采用动力时程分析法验证了该方法的可行性.研究结果表明,采用基于性能的塑性设计方法设计的钢筋混凝土框架结构最终呈现预期的屈服机构,非弹性性能沿结构高度分布均匀合理.      

梁内塑性内力重分布的浅析

说明了用塑性理论调整超静定梁弯矩分布的基本概念,指出用弹性理论和塑性理论进行设计时的利弊。     

钢桥塑性设计中的自应力设计法

首先介绍塑性设计中若干基本概念，重点解释了我变载荷作用下结构的自适应；接着讨论钢桥生设计中载荷地和自应力设计法的内容及其区别，并举一算例进行说明；最后介绍了钢桥塑性设计法的发展动态。     

塑性变形对氢在钢中扩散行为的影响

用阴极电解渗氢法研究了塑性变形对低碳钢中溶氢和逸氢过程的影响。结果表明：氢的溶解扩散系数比逸出扩散系数大,且随着塑性变形量的增大,溶氢时扩散系数增大,逸氢时的扩散系数减小。     

侧向荷载下钢筋混凝土圆形桥墩抗裂性能研究

在分析钢筋混凝土构件抗裂性能材料力学原理的基础上,对比研究了截面抵抗矩塑性影响系数γ的计算方法和取值;考虑混凝土截面开裂时截面高度对其塑化系数α影响,根据圆形截面上力和力矩的平衡原理,推导了圆形钢筋混凝土桥墩在横向静载作用下的压弯模型开裂荷载计算公式;基于撞击荷载作用下材料动态本构关系,提出桥墩动态抗裂性能分析模型与开裂荷载计算方法;通过钢筋混凝土圆形桥墩模型的侧向静载及撞击试验对该方法和计算公式进行了验证,并讨论了轴向力对钢筋混凝土圆形截面抗裂性能的影响。     

某超高层钢骨混凝土结构的设计

介绍了一幢高层钢骨混凝土结构设计,着重介绍层模型弹塑性时程分析、钢骨柱计算.     

考虑表面微观粗糙度的轮轨接触弹塑性分析

采用接触单元方法,结合初应力法,采用测量获得的表面微观粗糙度,对轮轨弹塑性接触问题进行了研究,获得了轮轨的表面接触压力分布等结果。结果表明,轮轨表面微观粗糙度度使得接触区的峰值接触压力大大高于平整接触表面的接触压力,会造成轮轨表面出现塑性变形。对含表面粗糙度的轮轨接触问题,进行弹塑性分析是必要的。     

ABAQUS损伤塑性模型损伤因子计算方法研究

大型通用有限元软件ABAQUS广泛应用于钢筋混凝土结构非线性分析中,损伤塑性模型是其非线性分析的主要混凝土本构模型。总结该本构模型的基本原理和特点,着重分析推导了该模型的损伤因子计算方法,给出计算示例并将该参数计算方法应用到一简支梁有限元分析实例中,验证了该方法的可靠性,可为实际工程计算分析提供参考。     

循环荷载作用下路基土体塑性变形研究

在分析岩土体在重复荷载作用下永久变形产生和发展的规律,以及对常用重复荷载作用下土体永久变形计算方法的基础上,采用单元强度随机生成的有限元方法对重复荷载下岩土体永久变形规律进行了数值仿真,得出以下主要结论:采用单元强度随机生成的有限元方法模拟方法能够较好的表现土体永久变形的基本规律,路基岩土材料的强度变异性是土体在重复荷载下累积变形表现与其他材料差别的主要因素;红层软岩路堤在不同大小的车辆荷载作用下塑性累积变形逐渐发展;当汽车荷载较小,路基在车辆荷载作用下的变形可以稳定。当荷载较大,则沉降渐进发展而且不能稳定,会出现路基土体移动,路基脱空等病害。     

碳纤维布在某运河大桥箱梁加固中的应用

碳纤维材料(CFRP)加固混凝土结构技术是一项新型结构加固技术。介绍了某运河大桥利用碳纤维布进行抗剪加固的设计方法、施工工艺及施工过程中的质量控制。通过加固前后的动载试验表明加固取得了理想的效果。     

双曲面本构中单轴棘轮描述的塑性模量研究

开展了两种材料在不同应力水平和不同应力幅值下的单轴棘轮效应实验,进行了实验结果的塑性流动特性分析;揭示了单轴应力循环下的棘轮效应特征和塑性模量在正、反向加载时所遵循的不同演化规律,分析并指出了现有双曲面本构模型无法正常描述棘轮效应的实质。在此基础上,引入了新的塑性模量演化公式,并开展了数值模拟,通过与实验结果比较发现,两者吻合较好,从而验证了塑性模量演化公式的合理性。