半刚性连接钢框架内力及侧移的近似计算

考虑梁柱连接的半刚性及P-Δ效应,对结构力学中的弯矩二次分配法和D值法进行修正。采用三参数力学模型模拟半刚性钢框架梁柱节点梁的弯矩-转角性能,用螺旋弹簧模拟节点连接的半刚性,推导了杆端弯矩,转动刚度,传递系数的计算公式。对梁柱刚度进行修正,提出半刚性连接钢框架内力及侧移的近似计算方法。算例表明,梁柱连接的半刚性使结构的内力发生重分布,P-Δ效应使层间侧移增大,设计时必须考虑连接的半刚性及P-Δ效应的影响。本文方法简捷明了,满足精度要求,便于工程实际应用。     

梁柱外伸端板连接节点的计算模型

钢框架中普遍采用的外伸端板连接是典型的半刚性节点连接,其极限承载力和初始刚度受到多种因素的影响。根据节点的传力特点,分别计算各组件的极限承载力和初始刚度,提出了外伸端板连接节点极限承载力和初始刚度的理论计算方法;通过与试验和有限元结果对比表明该计算方法具有足够的精确性。采用已有的三参数模型,对节点的弯矩-转角关系进行模拟。并对影响外伸端板连接性能的各因素进行了深入的探讨,为工程设计提供参考。     

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。     

连续钢桁梁桥节点刚度对结构受力的影响研究

在大跨度钢桁梁桥设计中,杆件连接设计是一个重要环节.钢桥节点连接中各板件的尺寸较大,形成一种近似刚性的连接,节点的刚度对结构的受力有着不可忽略的影响.针对东新赣江大桥进行有限元分析,对节点铰接、节点刚接与考虑梁端刚域的情况进行了定量比较,得到节点刚度与结构受力的影响规律,并对其处理方式进行了初步探讨.     

混凝土开裂后连续组合梁刚度退化试验研究与数值分析

负弯矩区混凝土裂缝分布规律及开裂后主梁刚度退化是钢-混凝土组合连续梁变形和耐久性设计的关键问题。基于两跨连续梁模型试验,测试对称集中力作用下负弯矩区混凝土板的开裂特征、裂缝扩展和挠度变化规律。结合现有文献中负弯矩区混凝土裂缝分布的统计规律,构建考虑相邻裂缝间混凝土受拉加劲效应的裂缝模型。采用数值模拟方法对试验梁加载过程中混凝土板的开裂过程进行非线性分析,获得连续组合梁的刚度退化规律,探索钢-混凝土组合连续梁设计参数影响作用。研究结果表明：与现有规范相比,考虑裂缝间混凝土板作用计算的挠度值与试验值更接近,钢梁截面应力和纵筋的应力计算值与试验结果吻合较好,证明相邻裂缝间未开裂部分混凝土板对组合梁抗弯刚度有受拉强化作用。连续组合梁的刚度随荷载增大具有前期小幅退化、中期基本稳定、后期快速退化的规律,破坏前主梁刚度退化幅度最大约60%。钢梁高度对组合梁抗弯刚度的影响最大,钢梁腹板厚度次之,混凝土抗压强度和混凝土板内纵筋的配筋率有一定影响,而抗剪连接度的影响最小。研究成果可为钢-混组合梁连续梁设计和刚度计算提供参考。     

加槽钢作连接构件的空间半刚性梁柱节点有限元分析

基于半刚性梁柱弱轴端板连接一般将端板与柱的腹板连接或者将端板焊接于柱的2个翼缘间,端板与柱腹板连接对柱的腹板有削弱作用,端板焊接在柱的2个翼缘之间会因为柱翼缘板厚的限制而不易施焊,因此,提出一种既容易焊接,又对柱的腹板没有削弱作用的连接:加槽钢作连接构件的半刚性弱轴端板连接。运用用有限元软件ABAQUS建立强轴弱轴共存的空间半刚性梁柱端板连接节点的非线性有限元模型,采用合理的材料本构关系,在试验验证的基础上,分析了强、弱轴在5种荷载工况作用下的转动特性,以模拟实际工程中角柱、边柱和中柱上强、弱轴节点的实际受力状态。研究结果表明:加槽钢作连接构件的弱轴端板连接避免了对柱腰板的削弱,具有良好的变形能力,属于典型的半刚性连接;强弱轴同时加载时节点的承载力基本一致,但节点的初始刚度有较大区别;本文提出的结点构造可为实际工程提供参考。     

组合梁滑移和剪切变形双重效应的有限元分析

根据最小势能原理和变分法,定量研究组合梁界面滑移对构件性能的影响。滑移增大结构曲率,降低构件刚度,增加附加弯矩,从而引起挠度增大。建立考虑滑移效应和剪切变形双重作用下挠度和滑移控制微分方程。求得集中荷载条件下挠度和滑移的解析表达式。在解析表达式的基础上推导考虑双重效应的组合梁单元刚度矩阵。     

基于宏观建模方法的胶合木-钢夹板螺栓连接数值模拟

为解决胶合木-钢夹板螺栓连接三维有限元模型计算效率低、收敛性差的问题,采用一种有限元宏观建模方法进行胶合木-钢夹板螺栓连接的模拟,该方法通过非线性一维单元的组合,从而简化连接节点性能的有限元计算。同时,结合胶合木-钢夹板螺栓连接件抗剪性能试验,建立各连接节点的宏观模型和传统三维有限元模型。通过对比试验结果与宏观模型的计算结果,来验证该有限元宏观模型的计算效率及计算精度。研究结果表明:胶合木-钢夹板螺栓连接的宏观模型与连接件抗剪性能试验的荷载-滑移曲线是一致的,该宏观模型能够正确反映胶合木-钢夹板螺栓连接节点的剪切性能、滑移特性、滞回性能、刚度退化和失效特性。相比传统三维有限元计算方法,有限元宏观模型的计算成本相对较低,且收敛性较好。有限元宏观建模方法可有效提高具有大量连接的复杂结构非线性分析的计算效率。     

考虑界面滑移的多自由度钢-混组合箱梁空间有限梁段法

根据连续介质力学和组合箱梁力学行为特点,放弃周边不变形假定,采用局部自由度方法,建立考虑界面滑移影响的组合箱梁空间梁段有限单元法。将栓钉视为连续介质,组合箱梁各板件视为组合箱梁子单元,并将组合梁元端节点引入界面滑移及其一阶导数作为广义自由度,利用最小势能原理建立组合箱梁梁段单元刚度矩阵和荷载列阵。编制组合箱梁空间非线性计算程序。计算结果表明:该方法计算可靠,容易操作且网格划分灵活,适用于大跨度组合箱梁空间非线性计算分析。     

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。     

罕遇地震作用下高速铁路减隔震简支梁桥合理计算模型的探讨

以往在分析减隔震桥梁的地震响应时,由于考虑到桥墩和基础应保持弹性工作状态,在基于强度的设计中偏于安全考虑桥墩一般采用毛截面刚度建立弹性梁单元模型。实际上,在罕遇地震作用下,桥墩墩底截面虽然未达到屈服状态,仍然会出现保护层混凝土开裂,并导致桥墩刚度降低。此时,应考虑对桥墩刚度进行适当修正以估计桥梁的各项地震响应参数,这也有利于实现减隔震桥梁基于位移的抗震设计。结合西部高速铁路中典型的简支梁桥结构形式,分别采用弹塑性纤维梁柱单元、弹性梁柱单元、考虑刚度修正的弹性梁柱单元模拟桥墩建立3种计算模型,探讨适用于罕遇地震作用下的高速铁路减隔震桥梁的合理计算模型。结果表明,当罕遇地震作用下桥墩位移延性超过0.5时,考虑刚度修正的弹性梁柱单元模拟桥墩的计算模型能够较好地估计桥梁各项地震响应参数。     

变截面箱梁剪力滞及剪切变形效应近似计算方法

变截面箱梁因其抗弯刚度沿梁轴向变化,通常采用有限元法分析,本文基于等效刚度及等效刚度比法,提出了一种可同时考虑剪力滞效应及剪切变形效应的,适用于手算的变截面箱梁荷载作用下挠度及剪滞系数的近似计算方法.通过一变截面悬臂箱梁算例分析,与初等梁理论计算结果进行了比较.结果表明:不考虑剪力滞效应及剪切变形效应将使得挠度计算结果...     

基于混合有限元法的钢箱拱相关稳定分析

针对薄壁结构提出了一种混合有限元方法,对结构关心的部位采用板壳单元模拟,其他部位采用杆系单元模拟,根据平截面假定推导了2种单元在交界面处的约束方程,由此建立整体混合有限元模型。通过算例验证了该方法的可靠性,可以计算薄壁结构的整体稳定、局部稳定和整体局部相关稳定。用该方法对某座刚构-单肋钢箱系杆拱组合桥梁进行特征值和弹塑性稳定分析,得到了相应的稳定系数和失稳模态。实例显示,该方法既可以弥补梁单元模型无法计算构件局部屈曲的不足,又可克服局部板壳模型无法准确模拟其整体边界条件及工作环境的缺点,还可以避免全结构板壳模型产生过多单元数量和庞大结构刚度矩阵的弊端,计算可靠性和计算效率大大提高。     

基于车辆-轨道单元的无砟轨道动力特性有限元分析

根据CRTSⅡ型无砟轨道系统结构特点,建立列车-轨道-路基耦合系统动力分析模型,提出一种包含钢轨、扣件、轨下垫板、预制轨道板、CA砂浆层、混凝土支承层及路基的无砟轨道单元,并推导该单元刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵。运用Lagrange方程建立高速列车通过时无砟轨道动力特性分析的有限元数值方程。结合实例,研究无砟轨道轨下垫板、CA砂浆层、路基等结构参数对轨道振动的影响,并对有砟轨道与无砟轨道连接段动力特性进行分析,分析时考虑列车速度、轨道基础刚度等影响因素。计算结果表明:无砟轨道结构参数合理取值与刚度合理匹配可显著提高轨道整体工作性能;连接段轨道基础刚度变化对钢轨垂向加速度和轮轨作用力均有影响,其影响随列车速度提高而增大;连接段采取轨道刚度渐变过渡措施,可明显降低车辆-轨道结构冲击振动,有效改善行车品质。     

软弱富水Ⅵ级围岩隧道下穿道路及数值分析

研究目的:针对江门隧道软弱富水Ⅵ级围岩段隧道施工难题,为保证隧道施工安全及下穿段道路的运营安全,选择合适的超前预加固方式和隧道开挖方法。研究结论:(1)采用施作水平旋喷桩超前加固、大管棚超前支护和CRD工法进行开挖,保证了隧道下穿段的施工安全。(2)借助有限元计算软件,对隧道开挖过程进行全过程数值模拟,对开挖过程中围岩应力和位移变化趋势进行分析,确定施工控制和地表变形监测重点。(3)在施工过程中钢架需及时封闭成环,防止底部出现较大的位移,产生底臌现象。     

考虑细颗粒含量成层的客专粉砂地基固结问题传递矩阵解

基于现有成层地基固结问题求解的局限性及适用性,借助Laplace变换及逆变换法,将体现成层粉砂地基固结特性的参数作为刚度矩阵元素,以矩阵的形式在成层地基层间传递,求解出考虑不同分级加荷及边界条件下成层客专粉砂地基的固结解析解。结合不同细颗粒含量对客专粉砂固结特性的影响规律,研究不同细颗粒含量对成层客专粉砂地基的应力、孔压及位移的发展规律。同时,运用ABAQUS对成层粉砂地基的固结问题进行数值模拟分析,通过和理论解析解对比分析,进一步验证了传递矩阵法求解不同细颗粒含量成层客专粉砂地基固结问题的可靠性和适用性。     

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。     

温度荷载作用下大跨度桥梁与无砟道岔相互作用研究

将道岔、轨道板、梁体和墩台视为一个相互耦合的系统,建立了计算温度荷载作用下桥梁与无砟道岔相互作用的有限元力学模型。根据变分原理和形成矩阵的"对号入座"法则建立了模型求解的非线性方程组。研究了大跨度桥梁上铺设无砟道岔时,钢轨与墩台温度力与位移的规律。计算结果表明:无砟道岔铺设于大跨度桥梁上时,必须设置钢轨伸缩调节器;无砟道岔铺设于连续梁桥上并设置钢轨伸缩调节器时,岔区内钢轨位移增大;采用连续刚构桥,有利于减小岔区内钢轨位移。     

安哥拉客车转向架二系悬挂系统稳定性分析

在通过不同半径曲线时,对安哥拉全钢弹簧客车转向架二系高圆钢弹簧两端加橡胶垫悬挂系统的橡胶垫和圆柱形螺旋压缩高圆钢弹簧的水平方向位移、刚度和强度进行分析。基于经典材料力学方法开发的分析程序,在规定的运用工况下,通过分析和计算橡胶垫的强度,4种车型的高圆钢弹簧的刚度和强度,二系悬挂系统的稳定性均满足设计要求。