钢-混凝土组合框架结构的地震弹塑性时程分析

利用非线性有限元软件ABAQUS,对由钢柱和钢-混凝土组合梁构成的组合框架结构进行三维动力特性和地震作用下的弹塑性时程分析。通过研究该类结构在地震反应全过程中各个时刻的位移、速度、加速度反应及内力,从而确定结构屈服的时间和顺序,发现应力和塑性变形集中的部位,判明结构的屈服机制、薄弱环节以及可能的破坏类型。将分析结果与同刚度的钢筋混凝土框架结构的计算结果进行对比分析,结果表明,钢-混凝土组合框架结构具有良好的抗震性能。     

钢-混凝土组合框架地震弹塑性时程分析

通过对钢-混凝土连续组合梁、钢管混凝土柱的荷载-位移滞回曲线试验结果的分析,提出了简化的适用于组合结构刚度退化三线型恢复力模型;根据所提出的恢复力模型及滞回规则,编制了地震弹塑性时程响应分析程序;结合算例,用所编制程序的计算结果与相关文献中的钢筋混凝土框架结构的计算结果进行了比较,验证了所编制程序的正确性。计算表明,此恢复力模型及程序能应用于钢-混凝土组合框架的弹塑性时程反应分析中,具有较高的工程应用价值。     

跨座式单轨独柱大悬挑钢-混组合框架高架车站抗震设计探讨

针对跨座式单轨独柱大悬挑钢-混组合框架高架车站结构抗震冗余度低,在高烈度地区应用较少,为更好地分析高架车站抗震受力全过程,以某跨座式单轨独柱大悬挑钢-混组合框架高架车站工程实例为背景,根据建筑规范和城市轨道交通规范要求设定合理的抗震性能目标,并研究构件抗震受力历时过程中的受力情况。采用大型有限元Midas作为主要计算软件,选取合理的地震波,进行多遇地震和设防地震有限元计算时采用弹性时程分析方法,且对振型分解反应谱法地震作用进行相应的放大,结果分析构件满足抗震性能目标要求。进行罕遇地震计算时,为更好地模拟工程实际情况,计算模型考虑桩土共同作用,采用结构-承台-桩基整体计算建模方法,进行弹塑性时程分析,关键构件采用截面纤维模型进行计算,能够反映关键构件在大震作用下进入破损阶段之后的行为,可以查看关键构件截面混凝土的开裂和压碎历史,钢材或钢筋的屈服和硬化过程。研究结果表明结构构件均满足抗震性能目标：(1)关键构件的钢材纤维受拉受压均未超过屈服强度,保持弹性工作状态,混凝土纤维受拉开裂,受压未达到屈服强度,同时延性系数D/D1小于1,均说明关键构件满足抗震性能为压弯、抗剪不屈服的目标;(2)桩...     

基于滞回耗能的钢-混凝土组合框架抗震性能分析

基于能量抗震设计方法对某三层两跨钢-混凝土组合框架进行有限元动力时程分析。根据现有实验得出的简化适合组合结构刚度退化三线型恢复力模型,建立组合框架的能量反应公式,利用有限元软件模拟组合框架在地震荷载下的动力响应。综合考虑地震动三要素和结构的自身动力特性,通过对结构的地震反应能量计算,分析组合框架在地震荷载下滞回耗能层间的滞回能量分配及受各种因素影响的具体变化耗散规律。对比钢筋混凝土框架的滞回耗能分析,结果表明组合框架具有更强承受大震的耗能能力,同时为组合框架在预测地震可能发生时的抗震性能分析提供理论依据。     

钢框架-桁架新型结构体系抗震性能分析

为改善钢框架-支撑结构体系中支撑易屈服问题,简化钢框架-钢板剪力墙结构体系中剪力墙的受力,结合钢框架-钢板剪力墙结构体系中钢板剪力墙"拉力带"受力特性和两侧开缝钢板剪力墙简化模型,提出了一种新型结构体系——钢框架-桁架结构体系。对钢框架-桁架新型结构体系进行了介绍,通过SAP2000建立了钢框架-桁架结构体系模型,对这一新型结构体系进行了模态分析、反应谱分析和线性时程分析并与钢框架-钢板深梁结构体系和纯钢框架结构体系进行了对比。分析结果表明钢框架-桁架结构体系有较高结构抗侧刚度;在地震作用下,钢框架-桁架结构体系与钢框架-钢板深梁结构体系具有相似的动力特性,在一定条件下利用钢框架-桁架结构体系简化和等效钢框架-钢板深梁结构体系是合理的。     

高层钢-混凝土混合结构的弹塑性时程分析

采用ABAQUS通用有限元软件分析钢-混凝土混合结构在地震作用下的动力特性及动力时程反应,得到了结构在不同地震烈度下的顶点位移时程、加速度时程、楼层位移及层间位移角反应;并研究了地震作用下混合结构的开裂、屈服与破坏情况。研究结果表明:混合结构的楼层侧移呈弯剪综合的变形特性;结构的最大层间位移角发生在结构的中下部楼层,且随地震烈度加大,最大层间位移角出现的楼层位置呈下移趋势;混凝土核心筒的连梁先于底层剪力墙发生破坏而成为结构的薄弱环节。     

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.     

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。     

广州新光大桥主拱钢混凝土纵梁设计研究

广州新光大桥为新光快速路上跨越珠江的3跨连续刚架钢桁拱桥,其主拱桥面系采用钢混凝土组合结构。介绍桥面系的构造细节,讨论荷载横向分配系数的相关理论和实用计算方法,从而将桥面系空间结构转化为平面结构进行分析,重点介绍钢混凝土组合结构受力分析过程中的要点;并运用钢混凝土组合截面、换算单一材质钢截面两种计算模型进行分析对比。     

基于一阶优化方法的钢-混凝土组合索塔锚固区结构设计

研究了斜拉桥内置式钢锚箱钢-混凝土组合索塔锚固区的结构优化设计。建立以索塔锚固区典型节段的建造成本和水平承载力为综合目标的多目标优化模型,以索塔混凝土塔壁的厚度、钢锚箱侧板尺寸、塔壁配筋为设计变量,建立设计变量与满足塔壁裂缝宽度、塔内钢筋配筋率、钢锚箱屈服强度要求的状态变量之间的约束关系,采用一阶优化分析方法确定钢-混凝土组合索塔锚固区最优结构尺寸,得到了钢-混凝土组合索塔锚固区设计的最优方案。优化结果显示:针对索塔锚固区的钢锚箱侧板与混凝土塔壁形成的组合结构承受斜拉索水平力的特点,建立以建造成本和水平承载力为综合目标的优化模型是合理的,充分发挥了钢材和混凝土两种不同材料的性能,有效的控制塔壁混凝土裂缝产生。     

采用铅芯隔震橡胶支座的连续梁桥地震能量反应分析

基于多自由度桥梁体系地震能量反应方程,以一座铅芯橡胶支座隔震连续梁桥为例,选取5条具有代表性的地震波利用有限元的方法对全桥进行非线性动力时程分析,研究地震动峰值加速度、支座铅芯屈服力和屈服后刚度对桥梁结构地震能量反应的影响。分析结果表明:地震动峰值加速度对桥梁结构地震能量反应的影响较大,但对支座耗能比及阻尼耗能比的影响较小;支座铅芯屈服力及屈服后刚度对桥梁结构地震能量反应的影响较大,铅芯屈服力及屈服后刚度越大,支座耗能比越小,阻尼耗能比越大,反之亦然。增大支座铅芯屈服力及屈服后刚度不利于支座的滞回耗能,因此,在保证强度及位移要求的前提下应尽量采用铅芯屈服力及屈服后刚度较低的铅芯隔震橡胶支座。     

某大跨度钢桁架桥抗震分析

大跨度多功能的地标性桥梁建筑在城市桥梁建设中频繁出现,其抗震性能的分析计算成为控制设计的主要因素,传统的桥梁结构的抗震设计不考虑固定支座破坏的非线性力学性能,但该假定是不切合工程实际的。以某大跨度钢桁架桥为例,采用MIDAS CIVIL有限元软件,分别采用地震反应谱和非线性时程分析方法,对考虑固定支座破坏与否的情况下桥梁结构的地震反应进行了对比分析,分析表明,考虑支座破坏分析后桥墩水平地震力大大减小,上部钢桁架与桥墩均未屈服,摩擦摆支座位移符合规范要求,非线性时程分析结果更符合工程实际。     

夹层橡胶垫基础隔震框架结构非线性时程分析

采用大型有限元分析软件ANSYS,对基础隔震与传统抗震的多层钢筋混凝土框架结构进行了地震反应时程分析。对比基础隔震与传统抗震结构在同一地震波输入下的动力反应,研究2种结构模型的加速度、层间剪力、层间位移以及阻尼比对减震效果的影响。研究结果表明:钢筋混凝土框架结构采用基础隔震技术之后,结构地震反应明显降低。     

用ANSYS分析高层钢-混凝土混合结构的地震反应

依据抗震设计规范,采用三维有限元ANSYS软件,对钢框架-混凝土核心筒的混合结构动力特性和地震时程反应进行分析.通过计算,得到该类建筑物的自振特性以及在地震作用下的位移和加速度反应.通过地震动的影响因素分析,明确了结构各类参数的变化对结构反应的影响,为结构的合理设计提供参考.所提供的分析方法为此类结构的抗震性能研究提供了一种有效的途径.     

钢-混凝土组合梁耐久性初步研究

针对钢-混凝土组合结构,对其耐久性影响因素综合考虑,包括环境、材料、构件和结构四个层次;总结了部分钢-混凝土组合结构耐久性的研究成果,包括环境作用、混凝土碳化、氯离子在混凝土中的扩散、酸雨对钢-混凝土组合结构的腐蚀、钢筋锈蚀、钢梁和混凝土板二者连接界面的侵蚀、构件性能退化规律和结构耐久性的评估;并阐述了提高钢-混凝土组合结构耐久性的方法。     

波纹钢腹板PC组合箱梁抗弯性能的理论分析

波纹钢腹板箱梁是一种新型的钢-混凝土组合结构,与传统混凝土腹板箱梁相比,其抗弯性能的研究中腹板的刚度可以不计.在满足"平截面假定"和"变形协调条件"的基础上,用能量变分法对波纹钢腹板PC组合箱梁的抗弯性能、波纹钢腹板的弯曲及轴向变形特性进行了理论分析,讨论了在跨中截面单点对称荷载作用下,上、下混凝土翼缘板的纵向正应力分布规律,并与试验结果进行比较,结果表明,采用能量变分法对波纹钢腹板组合箱梁进行理论分析是合理有效的.     

基于不同基础模拟方式的钢-混凝土组合高架独柱车站抗震分析探讨

高架车站是一种"站桥合一"的结构,它既是建筑,也是轨道交通结构的一部分。对于独柱长悬臂高架车站而言,其结构抗震冗余度低,抗震分析尤为重要。钢-混凝土组合独柱车站结构是一种新型结构体系,其构件尺寸小,自重轻,有更强的抗震变形能力,它在地震作用下的具体表现值得研究。民用建筑设计规范和城市轨道交通设计规范对高架车站计算中的基础模拟有不同规定,有必要对不同基础模拟方式下的抗震分析结果进行探讨。通过具体的工程实例,建立多个比较分析模型,分析不同基础模拟方式之间的计算结果差异,给出设计建议。其一,由于独柱结构在地震作用下的扭转效应,需要特别关注边部构件的设计;其二,基于独柱结构的特殊性,设计应考虑桩土共同作用,对于土弹簧的不同取值应进行包络设计;其三,对于独柱结构的主要构件应进行抗震性能化设计,独柱墩的性能目标建议为大震斜截面弹性、正截面不屈服。     

钢-混凝土叠合板组合桥面的徐变和应力重分布研究

以某特大跨度拱桥的钢-混凝土叠合板组合桥面为工程背景进行有限元分析,探讨了活载和恒载作用下不同龄期混凝土弹性模量的取值;研究了预制板不同加载龄期、混凝土板是否采用叠合板等因素对大跨度钢-混凝土叠合板组合结构徐变的影响,以及钢-混凝土叠合板组合梁截面由于徐变引起的内力重分布效应。研究结果表明:钢-混凝土叠合板组合结构中,由于预制混凝土板和现浇混凝土龄期不同,从而收缩徐变和变形模量不同,在运营过程中,会引起现浇混凝土、预制混凝土板和钢梁三者之间发生应力重分布。与全部一次现浇混凝土组合梁相比,采用叠合板梁可以减少混凝土的收缩徐变。     

钢—混凝土组合桁架节点非线性分析

运用大型有限元程序MIDAS-FEA,对西平铁路中1-80 m钢—混凝土组合桁架结构的节点模型进行了非线性分析,绘出了各部位应力等值线、荷载—应力曲线、应力—应变曲线,分析结果对确定钢—混凝土节点的构造及结构设计有一定指导意义。     

扬长避短协同工作--铁路桥梁上的钢-混凝土组合结构

钢-混凝土组合结构是指将钢与混凝土连成一体，共同工作的结构，它能充分利用钢与混凝土的材料性能，扬长避短，协同工作，具有一系列的优点。同传统的混凝土结构相比，可以减小构件截面尺寸，降低建筑高度，增大建筑使用空间，大大减轻结构自重，减少现场混凝土浇注量，加快施工速度，缩短施工周期，增强结构的延性和抗震性能