一般半刚性节点连接框架结构分析方法

研究对象为任意节点连接和任意支撑的平面框架。一般梁单元由等截面直杆及其杆端的轴向弹簧、切向弹簧和转动弹簧组成,推导得到此类单元的刚度矩阵、单元在8种基本荷载作用下的等效节点荷载。采用Matlab语言编写了适用于一般节点非线性连接框架的静力分析程序,非线性形式为指数函数或多项式函数,可以得到结构不同连接刚度下的节点位移、杆端位移和杆端力。算例显示出节点柔度对结构受力和变形的影响。     

PBL加劲型矩形钢管混凝土受拉节点热点应力集中系数计算方法

考虑了PBL加劲型矩形钢管混凝土支管受拉节点支主管宽度比与厚度比和主管宽厚比,建立了热点应力集中系数有限元模型,计算了支主管节点热点应力集中系数;基于最小二乘法对计算结果进行拟合,给出不同几何参数下节点热点应力集中系数计算公式,对比了矩形钢管节点和PBL加劲型矩形钢管混凝土节点应力集中系数和荷载幅。计算结果表明:采用有限元模型计算的热点应力集中系数曲线与静力试验曲线基本一致,支主管交汇处各位置热点应力集中系数有限元计算结果与CIDECT规范公式计算结果平均比值分别为1.006、1.007、1.013、1.015和0.987,两者差值小于15%,因此,有限元模型可靠;PBL加劲型矩形钢管混凝土支管受拉节点热点应力集中系数变化规律基本一致,随支主管宽度比呈抛物线变化,在0.6~0.8之间达到最大值,随主管宽厚比和支主管厚度比增大而增大,与CIDECT规范中矩形钢管节点计算结果一致;拟合得到的PBL加劲型矩形钢管混凝土节点热点应力集中系数公式计算结果与有限元计算结果的平均比值为1.011,均方差为0.222,变异系数为0.219,说明了拟合公式准确;采用应力集中系数计算公式,将PBL加劲型矩形钢管混凝土节点与矩形钢管节点进行对比,PBL加劲型矩形钢管混凝土节点支管热点应力集中系数下降了68%以上,主管热点应力集中系数下降了61%以上,在2.0×106循环次数作用下,容许荷载幅提高到3倍以上。     

移动荷载作用下连续粘弹性基础支承无限长梁的有限元分析

把无限长梁、连续粘弹性基础和移动荷载视为一个系统，并将该系统进行有限单元离散，梁单元的弯曲形函数采用Hermitian三次方插值函数，利用弹性系统动力学总势能不变值原理，得到单元的刚度矩阵、质量矩阵、阻尼矩阵和节点荷载列阵，建立该系统的振动方程组；再用Wilsonθ法求解该振动方程组，得到梁中点的位移时程曲线。举例分析了基础的粘弹性特性和梁的抗弯刚度对梁动力响应的影响。计算结果表明：增大基础的弹性系数、阻尼系数和梁的抗弯刚度都有利于减小梁的动力响应。     

侧向干扰下双层门式刚架静力屈曲的计算机模拟

用ANSYS有限元软件,对柱脚固接、在不规则竖向荷载和三种侧向荷载作用下的双层门式刚架的屈曲进行了计算机模拟,得到了不同大小的侧向干扰力作用下的双层门式刚架的临界屈曲荷载,以及结构的屈曲模态。模拟结果表明:在侧向集中干扰力的作用下,双层门式刚架的临界屈曲荷载随着作用力的大小和作用点的不同发生变化;在侧向三角形荷载干扰下,双层门式刚架发生了明显的屈曲变形,结构的右侧柱子中点处发生较大的位移,并且首先发生屈曲,影响了结构的整体稳定性。模拟结果对工程应用有一定的参考价值。     

哈密地区膨胀性泥岩膨胀特性研究

研究哈密地区某高速铁路地基膨胀泥岩的膨胀特性.一方面,在室内确定土体基本力学参数基础上,针对原状泥岩样进行了膨胀力及无荷载情况下膨胀位移试验,获得膨胀力及膨胀位移过程变化曲线;并进行不同含水率、不同干密度情况下重塑土的膨胀力及膨胀位移试验,针对重塑土的膨胀力及膨胀位移的变化规律曲线进行公式拟合,并与原状泥岩的测试数据进行对比分析;另一方面,通过将膨胀力转换为体力加载的方式进行有限元分析计算,模拟计算室内环刀的膨胀位移,并与理论计算结果相互对比.结果表明:膨胀力拟合公式基本能反映泥岩膨胀力值,膨胀位移拟合公式误差较大,转换膨胀力的有限元分析方法可用于室内膨胀位移计算、膨胀力的反算及试验验证.     

一种榫卯连接方钢管组装框架模型的荷载-位移曲线试验研究

提出一种榫卯连接方钢管组装框架结构。对两个方向的平面框架模型进行受力性能试验。介绍试验概况,给出框架模型的竖向荷载与挠度和水平荷载与水平侧移曲线,这些曲线介于刚节点框架和铰节点框架之间,属于半刚性节点框架的范畴。     

桥梁动载试验及其有限元简化模拟研究

根据移动荷载识别结果,将车辆荷载简化模拟为线性三角形荷载函数,且通过将该荷载在不同时间作用于有限元模型的各个节点来模拟车辆的移动,并将车速的变化反映在荷载到达节点的时间上,通过对一简支梁的有限元模拟分析和理论分析结果对比,验证该简化方法的有效性和稳定性.并将该方法用于一座实际连续箱梁桥的动载试验模拟,模拟计算得到的频率及不同车速跑车情况下的动挠度曲线与试验结果吻合.模拟计算可得到冲击系数随车速的变化以及动应变等更多信息,为采用动载试验数据进行桥梁评估提供了更多途径.     

外伸式端板连接M-θ关系曲线控制参数的研究

针对低、多层钢框架中常用的外伸端板螺栓连接节点的受力性能在以往的试验数据和数值仿真分析的基础进行了深入研究，在此基础上提出了采用极限模态控制法的三参数M—θ曲线方程，其计算结果与试验结果有着较高的吻合性，并可依据此方程，在知道连接节点的几何参数和材料性能的情况下计算出节点的M—θ曲线，为工程设计实践提供依据．     

重复荷载作用下砂土永久变形预估模型

为预估路基的永久变形,在万能材料试验机上对砂土进行了重复加载动三轴试验,得到了砂土永久变形的发展曲线,建立了塑性应变和荷载作用次数之间的关系式,使用最小二乘法拟合出该式中的系数与含水量和回弹模量之间的回归公式,并对回归公式进行了可靠性分析。当荷载作用次数为10000次时,现有路基土永久变形模型预估结果与试验结果相对误差最小为52%,最大高达376%;而系数与含水量和回弹模量之间的回归公式相关系数最小值为0·31,平均值为0·41,大于临界值0·28,试验曲线与理论曲线相关系数大于0·99。分析结果表明:建立的砂土永久变形预估公式可靠性较高,而现有预估模型不适用于砂土。     

钢-混凝土组合桁梁节点静载力学性能试验研究

钢-混凝土组合桁梁桥节点的力学性能研究和优化设计是组合桁梁桥设计的关键,以某高速铁路桥下承式组合桁梁上节点为原型,设计制作了1∶2节点缩尺模型,对节点进行静力特性试验和有限元分析,研究钢-混凝土组合桁梁桥节点的静力力学性能.对组合节点的荷载-位移曲线、应变发展规律、极限承载力以及节点的破坏模式进行研究.研究表明:该类型组合节点具有刚度大、承载力高以及传力明确等特点,组合节点满足设计要求;节点薄弱区位于弦杆与拉压腹杆相交焊缝区域;节点破坏模式为杆件相交处开裂破坏及拉压腹杆屈曲.     

具有拼接钢主梁的钢混双面组合梁受力性能研究

研究对象为具有拼接钢主梁的钢与混凝土双面组合连续梁,钢主梁段采用翼缘板和腹板盖板由高强螺栓拼接。理论分析了拼接截面的弹性、塑性极限承载力及其受力变形特征;通过有限元分析软件ANSYS建立拼接节点的实体模型,得到拼接节点的弯矩转角曲线。依据得到的拼接节点本构关系,分别建立拼接钢主梁的两跨连续组合梁和无拼接的两跨连续组合梁的有限元模型,分析对比二者的变形能力及承载性能:当荷载较小时,两种不同拼接方式的连续组合梁具有相同的结构刚度;随荷载的增加,克服高强螺栓提供的摩擦力后,拼接节点开始表现出半刚性特性,拼接组合梁刚度将逐渐减小。结果表明,在满足组合梁结构强度和刚度的前提下,合理的钢主梁半刚性连接设计可用来增强组合梁结构的变形能力。结论可供高强螺栓拼接钢主梁的钢与混凝土组合梁设计计算参考。     

薄钢板PEC柱-削弱截面钢梁框架层间抗震试验研究

为研究薄钢板组合PEC柱(强轴)-削弱截面钢梁组合框架的层间抗震性能,设计制作1榀组合框架中间层子结构1∶2缩尺试件并对其进行水平循环往复荷载抗震试验.基于试验现象和测试数据整理,得到了试件破坏模式与滞回特征曲线,并对试件水平抗侧刚度、耗能性能和变形模式等进行了分析.研究结果显示:采用梁端截面削弱方式可通过梁端塑性铰形成位置偏离节点区以满足"强节点"的抗震要求;试件整体与层间中间层位移延性系数分别大于4.05和4.81,对应等效粘滞阻尼比最大值分别为0.288和0.286;试件结构水平抗侧刚度沿高度均匀分布,侧移变形呈理想倒三角弯剪型侧移变形模式;试件结构破坏模式为梁端削弱截面充分屈服形成塑性铰的理想塑性破坏机构,且其承载力下降到极限承载力85%时,对应试件整体与层间侧移角分别为0.043 3 rad和0.039 4 rad,相应超过框架结构大震层间侧移限值0.035 0 rad,说明试件结构具有良好的抗震延性.     

植筋连接形成框架节点的抗震性能研究

通过对3组由无机锚固料植筋形成的框架节点和1组整体浇筑框架节点足尺模型进行低周反复荷载试验,研究其抗震性能,对节点在低周反复荷载下的滞回曲线、承载力、延性和耗能能力等方面进行了深入分析,得出:无机锚固料植筋连接形成框架节点的抗震性能较好、承载力较整浇节点有所提高、具有很好的延性,可以满足抗震性能要求。     

减振结构刚度特性对随机振动响应的影响

对典型的减振结构建立等效的质量-刚度集中参数模型,推导在基础随机激励下该模型的振动响应谱解析公式,并对它们在不同刚度参数下的振动响应变化特点进行了分析.通过分析可知在质量和阻尼一定的情况下,减振结构的刚度越小,对高频的过滤作用越明显;无论系统或减振结构刚度如何变化,其位移响应谱总均方根值主要都集中在低频段,因此对于需严格控制线位移或角位移的系统,应重点考虑低频段减振问题.     

高效预应力叠合框架柱受力变形特征分析

根据两榀高效预应力叠合框架和一榀整浇框架的实测资料,对预应力叠合框加柱和整浇框架柱的受力性能进行了对比研究,分析了叠合框架柱在水平底周荷载作用下进行弹塑性阶段后,受拉区钢筋出现应变超前的本质原因,提出了水平低周反复荷载下叠合框架节点刚度弱化现象及加强节眯刚度的构造措施,对高效预应力叠合框架在高地震区的应用具有现实意义。     

工程结构分析中的变截面梁单元

针对工程结构中广泛应用的变载面构件,提出了一个变截面平面梁单元,推导了其单元刚度矩阵和等效节点荷载公式。该单元应用于截面高度呈线性变化的构件时将得到准确解。文中给出了一个变截面悬壁梁算例,其变形计算结果表明,若用通常的分段刚度单元进行近似计算,必须使用较多的单元数才能趋近于采用一个变截面单元的结果（准确解）。     

钢框架梁柱端板连接有限元分析

针对不同细部参数的梁柱端板连接节点进行非线性有限元分析,研究端板厚度、螺栓直径、螺栓排距和梁截面高度等因素对节点受力性能的影响.结果表明：增大端板厚度、螺栓直径、梁截面高度,减小螺栓排距,则节点的初始连接刚度和极限弯矩承载力均有显著提高,但转动能力降低.文中还运用正交试验设计的方法,分析各因素在不同水平组合下对节点初始转动刚度和极限弯矩承载力的影响程度,得出各因素的最优水平组合,针对正交试验的各因素进行回归分析,得出初始转动刚度和极限弯矩承载力与影响因素相关关系的近似经验公式.     

新型GFRP组合梁桥荷载横向分布系数参数分析

对于新型GFRP组合桥梁，通过考虑GFRP桥面板与工字型钢纵梁组合共同受力，分析了跨长、纵梁间距、主梁尺寸及横撑刚度等各参数对桥梁横向荷载分布系数的影响。通过不同工况有限元数值分析，可知纵梁间距、跨长、纵梁位置及纵梁尺寸对荷载横向分布系数有重要的影响，横撑的刚度对跨度小于20m桥梁的横向分布系数有一定的影响。此结论对新型GFRP组合梁桥横向荷载分布系数确定有重要参考价值，并为桥梁设计提供了有效依据。     

箱梁横向框架内力的程序计算分析

运用平面框架分析的基本方法,对箱形截面梁的横向框架内力进行分析。为了解桥梁沿长度方向上各个截面的横向内力,在梁长度方向截取单位长度的框架,然后用能量原理推导出横向框架单元刚度矩阵及相应等效节点力,并用FORTRAN语言编制相关程序,最后得出在各级荷载组合下箱梁桥横向内力的变化规律。该方法对横向内力的计算比较简便,对找出横向内力最不利作用位置以及横向预应力配筋有参考意义。     

钢-混凝土双面组合连续箱梁负弯矩区有限元分析

钢-混凝土双面组合箱梁是由两个H型钢作钢骨架,并与上下两块混凝土板组合形成的箱形截面,可用于连续梁的负弯矩区。推导得到了负弯矩区截面弹性刚度和塑性极限弯矩的计算公式。建立集中力作用下双面组合连续箱梁负弯矩区的Ansys分析模型,得到了组合梁的荷载挠度曲线、截面应力和应变变化曲线以及钢与混凝土交界面的纵向滑移分布。与双主梁组合梁和普通组合箱梁的受力性能做比较,显示了双面组合箱梁承载能力和变形能力的优越性。