轴心受压方形截面钢管混凝土叠合柱耐火性能

为探讨轴心受压方形截面钢管混凝土叠合柱的耐火性能,对4根轴心受压方形截面钢管混凝土叠合柱进行了试验研究,并对火灾荷载比、截面含管率和截面边长等对耐火性能的影响进行了有限元分析.研究结果表明:当火灾荷载比减小、截面含管率和截面边长增大时,火灾作用下试件的轴向膨胀变形增大,轴向压缩变形减小;在相同的升温曲线和火灾时间作用下,截面边长增大时,柱内温度降低;含管率变化对柱内温度场影响较小.火灾荷载比、截面边长和长细比是影响轴心受压方形截面叠合柱耐火性能的主要因素;含管率、纵筋配筋率和材料强度变化对轴心受压方形截面叠合柱耐火性能的影响较小.      

钢管混凝土拱肋水化热作用下温度场分析

通过对钢管混凝土拱肋缩尺寸模型在水化热作用下温度场的连续试验观测,分析水化热作用下钢管混凝土温度场的分布规律及变化规律,试验结果表明钢管混凝土拱肋成型过程中水化热的影响不可忽视。     

四肢桁式钢管混凝土拱肋日照温度场及温度效应分析

以曹娥江大桥为工程背景,利用有限单元法对三种工况下的四肢桁式钢管混凝土拱肋截面在夏季各个时刻的温度场进行较为详细的分析,对截面有限元模型进行温度场函数拟合,并对拱肋在非线性温差作用下的结构行为进行探讨,得出的相关结论可用以指导该类结构的设计。     

喀兰古大桥0#段温度场及温度效应分析

为分析高温差地区混凝土箱梁的温度场及温度效应,利用ANSYS通用有限元软件,建立了喀兰古大桥0#段有限元模型,分析了0#段在竖向温度梯度模式下的温度场分布规律及其温度效应。结果表明：箱梁结构内由于温度作用产生了较大的应力和位移,因此在高温差地区,该类结构在设计、施工时应考虑温度作用对结构产生的影响。     

钢管混凝土模型拱动力特性分析

通过振动台试验，获得了钢管混凝土模型拱结构的自振频率．利用结构分析软件SAP2000，采用三维梁单元，视钢管混凝土为组合材料，对结构动力特性进行了有限元计算，获得了结构的频率和振型，计算结果与试验结果吻合较好．为了扩大研究的范围，进一步分析了模型拱在不同条件下的动力特性．通过改变拱肋的刚度、横撑数目以及支撑条件，研究了结构频率和振型的变化，分析了影响钢管混凝土拱结构动力特性的因素．结果表明，加强横撑有利于提高结构的横向自振频率，拱肋刚度对结构自振频率影响不大．     

钢管自应力混凝土徐变对承载力影响的有限元分析

钢管混凝土能充分发挥钢管和混凝土两种材料的作用,具有优越的力学性能。但这种结构还存在着一些缺点,为了解决钢管混凝土脱空问题,自应力混凝土被用于钢管混凝土结构中。自应力混凝土在硬化过程中会产生体积膨胀,在钢管的约束下核心混凝土在加裁前就处于三向受压状态,使钢管自应力混凝土的力学特性较普通钢管混凝土有所提高,也在一定程度上提高构件的极限承载力,文中采用ANSYS有限元程序分析徐变对承载力的影响。     

三塔自锚式悬索桥主缆抗火性能评估方法

提出了一种简易的桥梁结构抗火性能评估方法。首先,通过开展构件传热分析,获取了车致火灾下构件温度场时程曲线;建立了全桥热-结构耦合作用模型,对全桥结构高温下静力响应及安全性进行了分析与评估。然后,以某钢-混简支梁试件为对象,数值模拟分析了火灾下构件温度场及静力响应,并将分析结果与试验结果进行对比以验证所建模型的准确性。最后,以某悬索桥为工程背景,开展了油罐车、货车、客车及小汽车等4种车型发生火灾工况下构件传热分析及结构响应分析;根据自定义缆索损伤评估标准,采用所提出的评估方法对主缆局部损伤状况进行了评估。研究表明：油罐车发生火灾对结构的危害最严重,主缆最高温度可达830℃,虽然跨中挠度仅增加160 mm,但主缆产生了严重的不可逆损伤;所提出的评估方法可用于大跨径缆索承重桥梁结构抗火性能及安全性分析。     

材料强度与名义弹性模量退化对桥梁结构抗震性能影响的分析和比较

钢筋混凝土桥梁服役期间,混凝土与钢筋材料会不可避免地产生劣化,两种材料的劣化都会对结构的抗震性能造成影响。使用地震作用下结构位移响应的大小来评价结构劣化后的抗震性能,依据不同性能水准下的目标位移,通过有限元分析软件Open Sees建立桥梁墩柱模型,分别改变材料的参数设置,利用Pushover方法分析结构在地震作用下墩顶位移的响应,结果表明:随材料性能的劣化,在地震力作用下,墩顶位移响应逐步增大,遭遇罕遇地震时,相比于材料弹性模量,材料强度对结构抗震性能的影响较大;相对于混凝土材料,钢筋材料的劣化对结构抗震性能的影响更为显著。     

关于沥青混凝土黏弹性模型的探讨

为了研究不同黏弹性模型对于沥青混凝土材料的适用性,通过MTS810力学性能试验机在20℃、45℃、60℃3种温度下对沥青混凝土进行蠕变试验,得到不同温度下的蠕变曲线,并应用4种黏弹性模型对蠕变曲线进行拟合,得到其黏弹性参数。结果表明,Maxwell模型、Kelvin模型不能完全体现沥青混凝土材料的黏弹性能,Burgers模型和四单元五参数模型可以表征沥青混凝土的常温黏弹性能,但对于含高温损伤的蠕变曲线的拟合,则出现误差较大或黏弹性参数为负数的矛盾现象。针对该缺陷,通过引入损伤因子对Burgers模型进行改进,得到损伤Burgers模型,并对该模型对沥青混凝土的高温蠕变曲线进行拟合,结果表明损伤Burgers模型可以较好地表征沥青混凝土的高温损伤蠕变性能。     

基于CA温度模型混凝土结构截面承载力研究

钢筋混凝土结构在火灾作用下,材料受到不同程度的损伤,,导致构件的承载力、可靠度不断降低。研究高温下的钢筋混凝土结构截面承载力有利于规避风险。通过建立元胞自动机温度扩散模型,了解温度场的分布,分析材料的损伤。本文通过三面受火梁以及四面受火柱,研究受火后正截面与斜截面的剩余承载力。通过与有限元计算比较,证明本文运用的剩余承载力计算模型的准确性。     

钢管混凝土拱桥非线性地震响应分析

以某中承式钢管混凝土系杆拱桥为研究对象,采用双单元法建立的空间结构有限元分析模型,可用于计算和分析该桥的动力特性,同时可运用时程分析法计算出钢管混凝土拱桥的非线性地震响应,从而有助于分析研究其几何非线性、材料非线性及几何材料非线性对结构地震响应的影响。     

核心混凝土对钢管混凝土受剪性能影响的试验

在钢管轻集料混凝土抗剪性能研究的基础上,进行了核心混凝土对钢管混凝土抗剪性能影响的试验．从抗剪试件的变形和应变变化过程的特征人手,分析了不同混凝土类型、不同混凝土强度试件以及空钢管的受力性能差异,对比了核心混凝土在抗剪受力过程中粘结滑移的影响．试验结果表明：钢管混凝土构件在受剪时,钢管对混凝土提供了套箍作用,而核心混凝土填充于空钢管中,可显著提高空钢管的抗剪性能．在参数相同的情况下,钢管轻集料混凝土与钢管普通混凝土构件的受剪性能相当,混凝土的强度对钢管轻集料混凝土构件的抗剪性能影响不明显．钢管混凝土构件在受剪时,核心混凝土与钢管之间存在微小滑移,对抗剪性能的影响可忽略．     

圆中空夹层钢管混凝土纯扭构件工作机理研究

圆中空夹层钢管混凝土是在两个同心放置的圆钢管中间灌注混凝土而形成的一种新型组合结构。已有学者对其在轴压、压弯、纯弯等方面及在往复荷载下的力学性能进行研究,当被用作构筑物独立柱、输电塔杆、发电风车支架时其抗扭性能是十分重要的,但目前还未见对这方面研究的报道。利用有限元软件ABAQUS建模对钢管混凝土纯扭构件进行计算,数值模拟结果的正确性得到了试验结果的验证。在此基础上,对圆中空夹层钢管混凝土纯扭构件的扭矩-转角全过程曲线进行了计算。计算结果表明,扭矩-转角曲线可分为三个阶段:弹性段、弹塑性段和塑性强化段,通过对这三个阶段中内外钢管和混凝土的应力分布云图及其相互作用的分析,揭示了圆中空夹层钢管混凝土在扭矩作用下的工作机理。     

圆钢管自密实混凝土纯弯力学性能

基于合理的钢材和核心混凝土拉压本构模型,利用截面分层法对钢管混凝土纯弯构件弯矩-曲率进行全过程分析,建立了钢管混凝土实用组合抗弯刚度、极限抗弯承载力等计算式和钢管混凝土组合梁单元弯矩-曲率全曲线实用计算方法,通过3根钢管自密实混凝土和1根钢管普通混凝土受弯构件的试验研究,考察了混凝土强度和含钢率对构件纯弯性能的影响。试验结果表明,受弯构件受压区钢管对混凝土产生约束套箍作用,受拉区钢管处于双向受拉应力状态,提高混凝土强度对提高极限弯矩作用不明显,而增大含钢率对提高极限弯矩作用较明显,并且与分层法相比,组合单元法在保证精度的前提下,减少了截面分层,提高了程序的计算速度。     

四肢变截面钢管混凝土格构柱恢复力模型计算方法

提出了四肢变截面钢管混凝土格构柱抗震性能有限元分析方法, 应用OpenSEES通用程序对试件进行建模, 计算了格构柱荷载-位移滞回曲线与水平峰值荷载; 以柱肢坡度、轴压比、长细比、支主管面积比、柱肢钢材强度、混凝土强度、缀管布置形式等为拓展参数, 研究了各参数对变截面平缀管式和斜缀管式钢管混凝土格构柱荷载-位移骨架曲线的影响规律; 借鉴等截面钢管混凝土格构柱骨架曲线统一算法的计算框架, 采用等效长度法, 拟合得到四肢变截面钢管混凝土格构柱骨架曲线各特征值(弹性刚度、水平峰值荷载、峰值荷载位移与下降段刚度) 的计算公式; 结合骨架曲线计算模型, 推导了恢复力模型的计算公式, 并进行了实例验证。研究结果表明: 轴压比、长细比、柱肢坡度、支主管面积比和材料参数是影响变截面格构柱抗震性能的关键参数, 且与等截面格构柱影响规律具有共性, 数值相差不超过20%;各试件特征值计算结果与有限元分析结果均吻合良好, 两者之比为0.990~1.029, 均方差为0.105~0.153, 误差基本控制在15%内; 四肢变截面钢管混凝土格构柱恢复力模型计算误差小于12%, 计算结果可靠。      

大跨度钢管混凝土拱桥施工阶段稳定性分析

以新龙门大桥为工程依托,考虑钢管和混凝土的三向受力本构关系,利用ANSYS建立了空间有限元模型,从特征值屈曲、几何非线性失稳、几何材料双重非线性失稳3个方面分析了该桥整个施工阶段的稳定问题。结果表明:钢管混凝土拱桥在整个施工过程中受稳定性影响较大,稳定系数有不断下降的趋势,考虑双重非线性的稳定系数与特征值屈曲分析相比差别较大,最大可达30%。     

大跨度钢管混凝土拱桥施工阶段稳定性分析

以新龙门大桥为工程依托,考虑钢管和混凝土的三向受力本构关系,利用ANSYS建立了空间有限元模型,从特征值屈曲、几何非线性失稳、几何材料双重非线性失稳3个方面分析了该桥整个施工阶段的稳定问题。结果表明:钢管混凝土拱桥在整个施工过程中受稳定性影响较大,稳定系数有不断下降的趋势,考虑双重非线性的稳定系数与特征值屈曲分析相比差别较大,最大可达30%。     

车速对大跨度钢管混凝土拱桥车桥耦合振动的影响分析

钢管混凝土材料在桥梁工程中已经得到了广泛的应用．随着研究的深入展．钢管混凝土拱桥在车辆荷载作用下的振动特性研究也备受关注。以依兰牡丹江钢管混凝土拱桥为例．通过编制程序以及对计算结果的分析．讨论了车速对此桥梁结构的车桥耦合振动的影响。并提出相关意见。为大跨度钢管混凝土拱桥的设计提供参考。     

纵向初应力作用下圆钢管混凝土轴压短柱受力机理

应用连续介质力学,确立钢管在纵向初应力作用下的圆钢管混凝土同心圆柱体钢管和混凝土受压时的计算模型,推导了初应力作用下的钢管混凝土组合弹性模量计算公式和组合应力-应变关系全曲线的表达式,分析了不同初应力系数下钢管混凝土加载过程中的钢管轴向应力-应变关系、环向应力-应变关系以及核心混凝土的轴向应力-应变关系、径向应力-应变关系的变化情况,探讨了初应力系数对钢管混凝土力学性能的影响。分析结果表明:随着钢管纵向初应力的增大,核心混凝土的纵向刚度、径向压应力、纵向强度与钢管环向拉应力也有所降低,而相应的钢管纵向压应力有所增加,套箍约束作用和极限承载力也有所降低,但对组合弹性模量影响不大。