钢-混凝土组合桁架外接式节点优化分析

钢-混凝土组合桁架外接式节点由钢腹杆和上下混凝土弦杆组成,节点板包括内置混凝土部分和外露部分。采取荷载位移曲线对是否考虑钢节点板内置部分与混凝土之间的粘结效应进行对比分析。利用弦杆近加载端荷载位移曲线对影响节点承载力的单因素进行分析。采用数理统计中的正交试验方法对影响节点承载力的因素进行多因素多水平正交分析,同时讨论因素之间的交互作用并给出最优解。在特定弦杆截面尺寸下,研究结果表明:钢节点板厚度和钢腹杆壁厚对节点的承载力影响较大,二者间存在明显的交互作用。研究成果可为以后实际工程设计以及理论研究提供帮助。     

钢-混凝土混合结构在大跨度连续刚构桥中的应用

重庆石板坡公路长江大桥采用填充混凝土后板式钢—混凝土接头。在轴力、弯矩和剪力的作用下,钢—混凝土接头处将产生轴向压应力、拉应力和剪应力。压应力由承压板及PBL剪力键共同传递,拉应力、剪应力主要由PBL剪力键传递。计算得到钢—混凝土接头的最不利荷载组合内力。在钢—混凝土接头附近截取18m长的1个梁段,将混凝土与贯穿钢筋进行耦合、贯穿钢筋与PBL板进行耦合,采用实体单元、板单元和梁单元,建立钢—混凝土接头有限元模型,利用有限元软件ANSYS进行仿真分析,得到钢—混凝土接头各部分的应力分布。结果表明:结构各构件在设计荷载下并未出现超出材料强度的应力峰值;剪力主要靠腹板上的PBL剪力键传递;有效的预应力体系是钢—混凝土接头可靠性的根本保证。     

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－混凝土组合曲线梁桥的时效分析

综合考虑曲线梁桥的弯扭耦合、混凝土收缩徐变、钢梁的松弛、钢与混凝土之间的应力应变重分布等多种因素的影响,建立了一种钢-混凝土组合曲线梁桥时效行为的分析方法,可以对组合曲线梁桥从施工到成桥,以及成桥后任意时刻的应力和应变状态进行分析,为这种桥式的设计和施工提供参考.     

波形钢腹板曲线箱梁桥静力特性

建立了考虑不同力学因素的有限元模型,对不同曲率半径的波形钢腹板曲线箱梁桥的静力特性进行计算,分析了结构主要部位在活载作用下的内力、变形和应力分布随其曲率半径的变化规律。研究结果表明:波形钢腹板使得曲线箱梁桥抵抗翘曲的能力减弱;波形钢腹板箱梁截面正应力横向分布不均匀,钢腹板和混凝土板相交处正应力发生突变;钢腹板剪应力沿腹板高度分布不均匀。     

预应力混凝土连续刚构桥施工监测与仿真分析

预应力混凝土连续刚构桥有其自身的结构特点和施工技术,结合河南水磨湾大桥工程实例,探讨了预应力混凝土连续刚构桥的施工监测与仿真分析方法。通过建立有限元仿真分析模型,分析了预应力损失以及混凝土收缩徐变对箱梁应力状态的影响,计算了桥梁各个施工阶段应力和变形状态,与施工现场的实测数据进行了对比分析。经分析比较,可知对箱梁各节点不同施工阶段应力路径影响比较大的荷载有:施工荷载包括重力、挂篮、混凝土湿重等;预应力钢束一次张拉荷载;收缩一次作用以及徐变一次作用。施工荷载和预应力钢束张拉对顶、底板节点的影响是相反的,而其他荷载对它们的影响是同向的。得出了桥梁关键部位在荷载作用下随施工阶段的应力变化路径和挠度,使悬臂施工的梁桥达到了设计要求的合理成桥状态,总结了施工监控的规律。     

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。     

CFRP约束混凝土圆柱的应力-应变关系研究

通过对不同情况的混凝土圆柱体应力—应变关系研究,测得混凝土、CFRP约束混凝土、CFRP约束受损混凝土圆柱体在轴压作用下的应力、应变数值,得出了混凝土圆柱体在受损后用CFRP约束的应力—应变关系曲线及模型,为实际工程的加固设计提供了试验依据。     

方钢管混凝土界面黏结强度试验研究

通过9根方钢管混凝土短柱的推出试验,研究了宽厚比、水灰比等参数对方钢管混凝土界面黏结强度的影响.绘制了各试件的荷载—滑移曲线,并对不同受力阶段的构件内部变化特征进行了分析,探讨了钢管应变和黏结应力的分布规律.研究结果表明:钢管宽厚比越大,钢管混凝土界面黏结强度越小;极限黏结强度随钢管壁厚的增加而明显增大;核心混凝土水灰比越大,界面黏结强度越小;随着外荷载的不断增加,钢管加载端的应力和应变始终最大且增长迅速.     

高层斜交网格结构斜交柱节点抗震性能研究

以钢管混凝土(CFST)斜交交点为原型,利用ANSYS建立三维实体模型,对其进行往复荷载作用下非线性分析。分析在不同加载阶段钢管、加强环、竖向连接板、核心混凝土等各部件的应力分布情况,研究斜交节点的水平力-位移滞回曲线及横向刚度的退化。选取钢管内的核心混凝土强度等级、钢管的宽厚比D/t、竖向连接板厚度和2个斜柱夹角等4个控制参数,研究其对斜交节点的抗震性能的影响。研究结果表明:不同加载阶段各个部件的最大应力出现位置不同;钢管内的混凝土在初始压力以及钢管套箍的作用下表现出较高的延性与强度;斜交节点的滞回曲线饱满,初始刚度较大,且加载过程中横向刚度退化较为平缓,表明钢管混凝土斜交节点的抗震性能良好;钢管的宽厚比D/t、斜柱夹角可直接影响斜交节点的极限荷载、滞回性能及刚度退化,而核心混凝土强度等级、竖向连接板厚度对斜交节点的极限荷载、滞回性能及刚度退化影响较小。     

钢节点加腋前后的有限元分析

建立了钢框架加腋节点的三维有限元模型,对其进行了非线性分析。绘制了加腋节点中关键部位的应力分布图,对比地分析了加腋节点和普通节点中各种应力分布规律;并利用ANSYS立体切片显示功能,沿着定义的路径来分析应力分布,判断加腋后对节点应力的影响。     

2种不同构造形式的钢-混组合桁架节点试验研究

钢-混凝土组合桁架是一种由钢腹杆和混凝土弦杆组成的新型结构形式。进行了2种不同构造的节点模型试验,介绍了试验方法和结果,描述了节点在加载过程的力学行为,对比了不同节点的受力性能、承载力和破坏模式。试验结果显示节点的失效模式可能有:混凝土开裂破坏、节点板屈曲和受拉钢腿螺栓滑移。应用有限元软件ABAQUS对试件进行全过程数值模拟分析,对比不同的有限元分析结果,明确了不同节点的薄弱部位。研究成果可以为该实际工程和同类工程节点设计提供试验参考和理论依据。     

碳纤维约束混凝土圆柱本构关系参数确定方法研究

通过收集和分析国内外大量圆形截面碳纤维约束混凝土试件的试验数据,发现不同文献在碳纤维约束混凝土试件破坏时的实测拉断应变存在较大的系统偏差,从而导致由约束强度fl来确定其强度和应力—应变表达式中的有关参数取值不具有通用性。认为,碳纤维对试件的约束刚度Cj和混凝土特性决定了应力—应变曲线的形式,而碳纤维拉断应变仅决定了曲线的终点。     

新老混凝土本构关系理论分析研究

通过对31组共62个试件的普通混凝土、新老混凝土、高性能快速修补混凝土棱柱体全过程受压试验,测得了掺PFAC的高性能快速修补混凝土、普通混凝土、新老混凝土的应力应变全曲线并进行了理论分析和比较,结果表明:新老混凝土的应力应变全曲线中变形的变化率是基本一致的.同时建议了高性能快速修补混凝土、普通混凝土、新老混凝土的应力应变全曲线的统一数据表达式,试验曲线与理论曲线吻合较好.     

圆钢管套箍混凝土轴压短柱受力机理分析

应用连续介质力学理论,建立圆钢管套箍混凝土同心圆柱体混凝土受压计算模型,建立圆钢管套箍混凝土组合弹性模量理论计算公式和组合应力—应变关系全曲线理论表达式。编制相应的计算程序,进行圆钢管套箍混凝土受力全过程数值分析。从圆钢管套箍混凝土加载过程的钢管环向应力—应变关系以及核心混凝土的轴向应力—应变关系、径向应力—应变关系等方面,探讨圆钢管套箍混凝土和圆钢管混凝土力学性能之间的差别,并用试验结果验证。分析结果表明:与钢管混凝土力学性能相比,钢管套箍混凝土中核心混凝土的径向压应力、纵向强度和钢管环向拉应力增加;圆钢管套箍混凝土将套箍约束作用发挥至最大,且其极限承载力和剩余承载力高,延性好,但组合弹性模量偏小。     

新老混凝土本构关系理论分析研究

通过对31组共62个试件的普通混凝土、新老混凝土、高性能快速修补混凝土棱柱体全过程受压试验，测得了掺PFAC的高性能快速修补混凝土，普通混凝土，新老混凝土的应力应变全曲线并进行了理论分析和比较，结果表明，新老混凝土的应力应变全曲线中变形的变化率是基本一致的，同时建议了高性能快速修补混凝土、普通混凝土、新老混凝土的应力应变全曲线的统一数据表达式，试验曲线与理论曲线吻合较好。     

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。     

掺超细粉煤灰高性能混凝土应力-应变全曲线试验研究

对5组132块C60～C80掺超细粉煤灰高性能混凝土试件和2组33块C50～C60普通混凝土试件进行单轴受压试验,测得了其应力应变全曲线并进行了理论分析和比较.给出了掺超细粉煤灰高性能混凝土棱柱体强度、峰值应变、弹性模量与立方体强度的关系,并与普通混凝土进行了对比.掺超细粉煤灰高性能混凝土应力应变全曲线与普通高强混凝土相似;给出了适用于不同强度等级粉煤灰高性能混凝土的受压应力应变全曲线统一数学表达式,其理论曲线与试验曲线吻合较好.     

有初应力的FRP约束混凝土圆柱应力—应变分析型模型

为准确模拟有初应力的纤维增强复合材料(FRP)约束混凝土的单轴受压性能,基于采集的103个试验数据,引入初应力水平影响因子,提出考虑初应力的FRP约束混凝土圆柱的峰值应力与峰值应变的计算公式,以及反映轴向—侧向应变关系的三折线计算公式,在此基础上再基于Mander本构模型的主动约束方程,建立有初应力的FRP约束混凝土圆柱应力—应变分析型模型。将该分析型模型和既有模型的计算结果与试验结果进行对比,结果表明:考虑初应力的该分析型模型的计算曲线与试验曲线整体吻合较好,由该分析型模型计算得到的峰值应力和峰值应变与试验结果的误差均在20%以内,优于部分既有模型。     

铁路钢-混凝土结合梁桥技术发展研究

钢—混凝土结合梁桥具有刚度大、噪声小、建筑高度低等优点。随着客运专线、高速铁路大规模的建设,我国对钢—混凝土结合梁桥进行了试验研究,主要形式有钢板梁—混凝土结合梁桥、上承式钢桁梁—混凝土结合梁桥、下承式钢桁梁—混凝土结合梁桥、下承式系杆拱结合梁桥。通过对钢—混凝土组合技术的应用和研究,结合我国铁路桥梁工程建设,以及高速铁路、客运专线建设和既有线路提速改造,分析了不同跨度、不同结构体系的下承式钢桁梁—混凝土结合梁桥的主要结构形式,并对其受力状态及相关的设计计算理论和方法进行研究,提出进一步发展铁路钢—混凝土结合梁桥需要解决的关键技术。