地下工程中钢管混凝土柱-RC梁节点选型及力学性能研究

归纳了地下工程中钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁连接节点的常用形式,并对每种节点的优缺点进行了比较,以方便工程应用中进行合理选择.结合某交通枢纽轨道换乘中心采用的典型钢管混凝土柱-RC梁单梁及双梁节点模型试验结果,分析了单梁及双梁节点在单调荷载及往复荷载作用下的破坏特征,讨论了不同构造对其承载力、共同工作性能、破坏模式的影响,并对地下工程中该类节点设计提供了相关建议.     

外端板加强式钢管混凝土柱梁焊接节点受力性能分析

针对方形钢管混凝土柱与钢梁穿芯螺栓-加劲端板节点在反复荷载作用下易发生螺栓松动甚至断裂的问题,提出外端板加强式柱梁焊接节点。基于外端板加强式钢管混凝土柱-钢梁焊接节点抗震性能试验结果,运用ABAQUS对其抗震性能进行有限元分析,并与试验结果进行对比,进而对影响该类型节点受力性能的因素予以分析。研究结果表明:有限元分析的节点破坏模式、滞回曲线与试验结果吻合较好;加劲肋对节点的破坏模式、承载力与变形能力影响较大;柱子轴压比与钢梁腹板厚度对节点的承载力与变形能力有一定影响;混凝土强度与外端板厚度对节点承载力与变形能力影响较小。试验研究与有限元分析结果均表明,该类型节点承载力与变形能力等抗震性能指标良好,可在地震设防区应用。     

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。     

矩形钢管混凝土柱新型节点技术的应用

传统的钢管混凝土柱和混凝土梁的连接节点处采用的环梁,构造复杂,施工难度大。将柱梁节点优化为无环梁的新型节点,施工起来方便、简洁,既能保证工程质量,又能加快施工速度。     

钢骨混凝土T形截面柱节点抗震性能研究

为研究钢骨混凝土T形截面柱节点的构造措施及抗震性能,对6个钢骨混凝土T形截面异形柱节点及2个混凝土T形截面异形柱节点进行试验,考虑单、双向荷载作用下节点低周反复荷载作用,测得了节点梁端荷载-位移曲线和骨架曲线以及各阶段的荷载和位移值,并分析了节点的延性、耗能、抗剪性能、功比指数及破坏形态。试验研究表明,该节点形式具有很好的延性和能量耗散能力,证明配有钢管和型钢的钢骨混凝土T形柱和钢筋混凝土梁连接方法是可靠的,节点能够有效传递弯矩和剪力。由于柱为钢骨混凝土柱,节点核心区的抗剪承载力有了较大的提高。双向荷载作用下试件的屈服荷载、极限荷载及破坏荷载相对单向情况下的均较小。     

预应力型钢混凝土梁-钢管混凝土柱节点变参数受力分析

预应力型钢混凝土梁-钢管混凝土柱的可靠性是保证框架结构安全的关键。以呼和浩特东站站房为例,采用ADINA有限元软件建立了节点有限元模型,通过变参数分析,研究了节点区加强环板设置方式、厚度及预应力筋截断位置对节点受力性能的影响。结果表明:同时设置内外加强环板并进行圆弧过渡可有效降低环板的应力集中;预应力筋在2. 5倍型钢梁高以外截断时,预应力筋的截断位置对节点的受力影响不大;在设计荷载作用下节点呈非线性弹性变化,具有很好的承载力和刚度,且梁内箍筋最大应力值出现在梁端加强区以外。     

带抗剪环的钢管混凝土柱脚节点受力性能的试验研究

提出一种新型的钢管混凝土柱和钢筋混凝土基础梁连接的柱脚节点形式。在钢管混凝土柱外,加焊环形钢筋抗剪环埋入基础梁中,一次浇筑混凝土形成刚性节点。通过2个缩尺模型试验,研究在竖向荷载作用下,柱脚的破坏过程、破坏形态和极限承载力,以验证节点构造的合理性。与不加抗剪环的节点相比,有抗剪环的节点承载力明显提高,随抗剪环数量增加,节点的破坏形式由冲切破坏转变为剪切破坏。破坏时,基础梁内大多数钢筋达到屈服状态。节点施工方便,构造简单,可推荐用于实际工程。     

耳板式钢-混凝土组合桁架节点力学性能试验研究

钢-混凝土组合桁架梁上弦端节点受力复杂,是组合桁架结构受力的关键部位.以西平铁路桥梁钢-混凝土组合桁架节点为原型,设计制作了3个耳板式节点的1:2缩尺模型,进行水平静力性能试验和有限元分析,研究钢-混凝土组合桁架节点的应变发展规律、极限承载力、破坏模式和荷载-位移曲线等力学性能.研究表明:耳板式钢-混凝土组合桁架节点极限承载力和刚度满足设计要求;PBL连接件具有较好的抗剪能力;节点的薄弱部位为弦杆核心区混凝土;节点的破坏模式主要有弦杆混凝土开裂破坏、腹杆屈曲破坏、腹杆与耳板连接处屈服等,因此提高混凝土强度和节点配筋率,增加腹杆厚度有助于提高整个节点的承载力.     

外接式钢—混组合桁架铁路桥端节点试验对比分析

通过多组缩尺比例为1∶3的外接式钢—混凝土组合桁架与钢桁—槽型梁组合结构的单调静力试验,研究节点在加载过程中的失效模式、极限承载力和破坏机理。研究结果表明:外接式钢-混凝土组合桁架破坏模式有混凝土开裂,节点板受压部位局部屈曲,螺栓滑移,节点板被拉断,混凝土与节点板接触面应力集中;钢桁-槽型梁组合结构破坏模式有腹杆失稳破坏,混凝土与节点板接触面应力集中;腹杆加固后钢桁-槽型梁组合结构破坏模式有螺栓滑移,节点板被拉断,混凝土与节点板接触面应力集中。应用有限元软件ABAQUS对各节点进行模拟分析,试验与模拟分析均表明:增加混凝土高度以及节点板尺寸的钢桁-槽型梁组合结构承载力要明显高于节点部位尺寸较小的外接式钢-混凝土组合桁架,在整体尺寸不变的情况下,可通过改变各部件所占整体的刚度比来达到控制节点破坏模式的目的。     

地铁高架车站型钢混凝土转换短梁试验研究

高架车站"桥-建组合式"中的转换梁与建筑结构中的转换梁受力特点有所不同,设计理论尚待完善。结合重庆某高架车站工程项目,对型钢混凝土和型钢高延性混凝土转换短梁进行试验研究,为其合理设计提供建议。采用缩尺静力试验对比二者在破坏形态、抗剪承载力、变形能力等方面的不同,并总结单跨两侧带悬臂型钢(高延性)转换短梁的承载力设计方法。结果表明:采用现行规范设计的型钢混凝土转换短梁可以满足承载力和延性要求;其他条件相同时,型钢高延性混凝土转换短梁比型钢混凝土转换短梁的抗剪承载力略高,但可显著提高抗剪耗能能力、有效降低破坏时的损伤程度。     

包头站站台雨棚结构设计研究

包头站站台雨棚采用分叉式钢管混凝土柱与双向正交钢梁组成的钢框架结构体系,钢管混凝土分叉柱为雨棚梁提供了更多的支撑点,有效地减小了雨棚梁的计算跨度,使得结构更加合理。介绍该工程的结构布置、结构分析及重要节点设计。对分叉式钢管混凝土柱的受力性能进行分析研究,得出分叉柱的支撑角在35O~50O变化时,分叉式钢管混凝土柱与雨棚梁形成的结构体系可达到最优的受力状态,使得结构最为经济、合理。     

高强混凝土T型梁极限承载力计算与参数分析

高强混凝土的强度和变形特性与普通混凝土的相比有较大差别。考虑高强混凝土材料非线性影响,采用三维8节点的加筋混凝土实体单元模拟钢筋混凝土的结构,进行预应力高强混凝土T型梁的全受力过程仿真分析。分析结果表明:预应力高强混凝土T型梁的受力全过程可以划分为预加力反拱、混凝土开裂、钢筋屈服、混凝土破坏4个阶段;T型梁达到极限承载力时的荷载—挠度曲线接近水平线。对影响预应力高强混凝土T型梁极限承载力的主要参数进行分析,给出不同标号高强混凝土T型梁的配筋率、高跨比及预应力度的建议值,并建议预应力高强混凝土T型梁设计成预应力钢筋少、张拉控制应力大、配置普通钢筋的“部分预应力混凝土”结构。     

机制砂与河砂混凝土30m T梁足尺模型混凝土性能对比试验研究

以"28 d龄期同强度等级"为目标优选配合比,开展了C50机制砂与河砂混凝土30 m T梁足尺模型试验,对比研究机制砂与河砂混凝土的力学性能、耐久性能、实体结构的抗裂性能。研究结果表明:机制砂混凝土通过优选配合比,具备不劣于河砂的良好的施工性能;机制砂混凝土比河砂混凝土在力学性能方面优势明显;机制砂混凝土的抗氯离子渗透性能及实体梁的抗裂性能与河砂混凝土相近;用机制砂配制的海工混凝土用于实体结构是可行性的。     

预应力混凝土槽形梁静力行为研究

为了解槽形梁静力行为,进行了一片预制预应力混凝土槽形梁的模型试验,分别考虑跨中最大弯矩及梁端最大剪力两种荷载工况对试验模型进行加载,测试了试验模型的控制断面的应力、变形.并采用非线性有限元分析方法对槽形梁的力学特性进行了研究.试验和研究得到了如下结论:该槽形梁的剪力滞效应较为突出,具有明显的开口薄壁杆件特征,底板的空间板效应明显,在设计荷载作用下结构处于线弹性状态,具有一定的安全储备.     

波纹钢腹板预应力混凝土箱梁弯曲性能试验研究

通过对波纹钢腹板预应力混凝土箱梁10 m模型试验梁的设计及制作,介绍该类型箱梁的制作过程,试验梁成型后对其进行加载试验,用试验结果分析波纹钢腹板预应力混凝土箱梁的弯曲受力性能,结果表明:在弹性范围内,箱梁挠度值与荷载增长呈线性关系;采用带孔嵌入型连接的腹板与上下混凝土翼缘板的连接效果较好;翼板之间的变形符合平截面假定;集中荷载作用下,箱梁呈现典型的剪力滞效应;弯矩主要由顶板与底板承担,腹板只承受剪力.同时,研究成果能为下一步的工程应用提供参考依据和实践经验.     

双层吊车钢结构厂房柱子系统研究

从柱截面形式、柱构造分析等方面对双层吊车钢结构厂房柱子系统进行全面研究。此类钢结构厂房适合采用格构柱、实腹钢梁和钢桁架屋盖排架结构。重点利用ansys有限元进行肩梁节点分析,柱肩梁采用适当的加劲肋可以较好传递大吨位吊车荷载,有效实现强节点、弱杆件设计原则。     

混凝土板分段浇筑的曲线结合梁施工阶段受力性能研究

为了对钢-混凝土曲线结合梁施工阶段的受力性能进行准确分析,进行了混凝土浇筑过程中简支曲线结合梁的模型试验,采用ANSYS有限元计算软件分析了栓钉连接件时变抗剪强度对模型梁施工阶段受力性能的影响。分析结果表明:从一端向另一端分段浇筑混凝土板时结合梁的应力和变形均比一次性整体浇筑时小,且沿梁轴不对称;自各节段之间的浇筑时间间隔为6h起至7d之内,均应计入钢梁与混凝土板之间的早期组合作用,且需考虑这种组合作用随混凝土龄期而增长的时变特性。在对混凝土板浇筑过程中的结合梁进行受力分析时,必须考虑已浇好硬化的梁段中钢梁与混凝土板结合面上的相对滑移,否则会使计算结果偏于不安全,出现工程安全隐患。     

银西高速铁路渭河特大桥钢腹杆组合结构总体设计

银川至西安高速铁路渭河特大桥主桥设计方案受既有公路桥、防洪评价、美观性等多因素控制,上部结构首次采用3×60 m及4×60 m等跨度钢腹杆组合连续梁结构,参考既有类似结构尺寸并结合本桥实际情况拟定出钢腹杆组合结构的桁高、桁式、节间长度、节点形式等总体构造。根据施工方案采用有限元构建全桥杆系模型和实体模型,对该新型结构进行静力计算、实体分析,从总体上把握该结构受力性能。采用大比例缩尺模型试验对节点承载能力和破坏形态进行模拟。研究结果表明:采用钢腹杆组合结构能有效减轻结构自重,减小桥墩尺寸,其刚度指标、局部应力及节点区钢结构和混凝土协同工作能力均满足规范要求,结构受力性能优越,是一种值得推荐的桥型。     

铁路超细粉煤灰预应力混凝土梁疲劳性能试验

通过9组32m铁路预应力混凝土标准梁的缩尺模型,对掺用超细粉煤灰的预应力混凝土梁在重复荷载作用下的力学性能进行研究,探讨粉煤灰掺量,混凝土等级以及养护条件等因素对铁路桥梁粉煤灰预应力混凝土梁力学性能的影响.试验结果表明:经200万次重复加载后,模型梁静力及动力特性与加载前相比基本不变,超细粉煤灰的合理掺用对梁体疲劳性能没有不利影响,为铁路桥梁粉煤灰预应力混凝土设计参数的选取及应用提供技术支持.     

钢—混凝土组合桁梁桥节点受力特性有限元分析

组合节点是组合桁梁桥中的重点部位,是梁体传力的核心环节。本文以大西线晋陕黄河特大桥钢桁加劲组合结构为例,通过有限元软件对该组合结构关键节点区域的试验模型进行计算分析。分析得出:在节点进入屈服阶段之前,结构整体受力特性良好,屈服点荷载约在4 400 kN左右;弦杆混凝土、钢构件及斜腹杆的应力分布基本符合受力规则,节点处受力较为复杂,左右腹杆受力基本对称。分析结果可与模型试验结果相互验证。