格构式钢管混凝土风电塔架双拼节点性能研究

为了掌握钢管混凝土双肢拼接节点的破坏机理和力学性能,进行了6个钢管混凝土双肢拼接节点缩尺模型的静力试验研究,并在此基础上采用ABAQUS进行了有限元的非线性分析.通过塔柱径厚比、节点板厚度和有无加劲板3个参数的变化,对节点的破坏模式、节点板的等效应力等性能指标进行了分析.研究结果表明:无加劲板节点的破坏区在节点板上,加劲板节点的破坏是由于压杆失稳而引起;加劲板节点的承载力大于无加劲板节点,但对节点板的厚度、初始偏心和塔柱径厚比等因素的敏感度降低,无加劲板节点的节点板高应力区集中在节点板中段下部区域和拉腹杆下方的区域;加劲板节点的节点板高应力区集中在节点板中段下部区域;如果腹杆不发生屈曲破坏,当塔柱径厚比27.4时,节点板厚度相同,塔柱径厚比增大,节点承载力下降,当27.4时,节点板厚度增加,节点承载力下降幅度减小;当节点板与塔柱壁厚比2时,节点承载力随着的增大而增加,当2时,塔柱壁厚增加,承载力增加幅度减小.      

钢管混凝土风电塔架球式节点的力学性能分析

为寻找更适合钢管混凝土格构式风电塔架的节点形式，开展了2个法兰盘球型分支节点和2个法兰盘螺栓球节点模型的静力试验，并对其进行有限元分析，以球台高度和厚度为变化参数，分别对比了2种节点的破坏模式、法兰盘等效应力分布、腹杆轴力-变形曲线等.研究结果表明：法兰盘球型分支节点的破坏模式为高强螺栓剪切破坏，法兰盘螺栓球节点的破坏模式为球台焊缝撕裂破坏和屈曲-撕裂破坏；与法兰盘球型分支节点相比，法兰盘螺栓球节点的法兰盘和球台的等效应力分布均匀，材料利用率较高，其最大应力绝对值分别提高了19%、52%，承载能力较强；腹杆轴力-变形曲线的塑性阶段长，延性较好；对球台高度或厚度的变化反映在节点极限承载力上更敏感，有更高的极限承载力；法兰盘螺栓球节点有进一步推广应用的价值.     

多因素影响下水工隧洞最小覆盖层厚度力学分析

综合考虑中间主应力系数n、渗流体积力pw及剪胀系数β等的影响,采用统一强度理论和D-P准则,根据应力、位移连续性条件,计算得到了圆形水工隧洞径向应力σr、环向应力σθ的解析解;推导出隧洞围岩塑性区半径r和最小覆盖层厚度h;分析了渗透系数比kd/kc、剪胀系数β、岩体强度参数c、φ及中间主应力系数n对最小覆盖层厚度h的影响.结果表明:当kd/kc≤500时,h值相对较小,当kd/kc>500时,h值趋于一定值;不考虑渗流时,h值增大约94％;c、φ值对h值影响较明显;采用统一强度理论计算,h值随着n的增大而增大,采用D-P准则计算,h值则出现波动,呈现中间主应力的区间性;采用两种理论计算的h值均随着β的增大而增大.     

埋入式H型钢桩-桥台节点受弯性能与承载力

为研究整体式桥台无缝桥中埋入式H型钢桩-桥台节点的受弯性能，通过建立节点的有限元模型，分析了桥台厚度、混凝土强度、钢桩朝向、埋深比、钢材强度和轴压比6个参数对节点受弯承载力和破坏模式的影响，并在此基础上，针对不同的破坏模式提出了节点受弯模型与承载力计算公式。研究结果表明:绕钢桩强轴弯曲的节点在埋深比小于2.0时发生桥台混凝土承压破坏，增大钢桩埋深比和混凝土强度等级可有效提高节点受弯承载力；绕钢桩强轴弯曲的节点在埋深比大于2.0时，或绕钢桩弱轴弯曲的节点在埋深比大于1.0时，发生钢桩屈服破坏，提高钢桩的钢材强度等级可提高节点受弯承载力；随着轴压比的增大，发生绕钢桩强轴屈服破坏的节点的受弯承载力明显降低，但轴压比对发生桥台混凝土承压破坏或冲切破坏的节点的受弯承载力的影响可以忽略；提出的节点受弯承载力计算方法能较为准确地预测不同破坏模式的埋入式H型钢桩-混凝土桥台节点的受弯承载力，计算值与有限元结果比值的均值和计算值与试验结果比值的均值为分别为0.981和0.941，因此，可用于该类型节点的受弯承载力计算和破坏模式分析；建议钢桩埋深不少于2.0倍桩宽与混凝土桥台厚度大于2.4倍桩宽，这样可有效避免桥台混凝土的承压破坏和桥台边缘混凝土的冲切破坏。      

火灾下外伸端板连接的局部屈曲

为深入揭示端板及加劲肋厚度对节点在火灾下失效模式的影响,采用弹塑性理论对端板承拉区的受力状态进行了分析,得到了形成2组及1组塑性铰的条件,并用非线性有限元分析方法进行了验证．研究表明,端板较薄时,随温度升高,将在其承拉区形成2组塑性铰,产生塑性弯曲大变形,导致梁的大转动和受压翼缘严重局部屈曲;端板较厚且加劲肋较薄时,将形成1组塑性铰,加劲肋屈曲导致节点失效．火灾下节点塑性铰形成的条件与常温下相同,但破坏方式更多地表现为严重的局部屈曲．因此,应适当增大端板及加劲肋厚度,以防止或减少局部屈曲的发生。提高节点的耐火极限．     

非纯弯作用下I形波板组合梁的弹性屈曲应力

纯弯条件下,带钢翼缘板的波形钢腹板I形组合梁(简称I形波板梁)的屈曲应力已有明确的计算公式,但该公式不适用于非纯弯的条件。笔者对自由端受集中荷载的悬臂式I形波板梁进行了数值模拟研究,结果表明：该种梁有3种屈曲模态,分别是翼缘板屈曲、波板屈曲和耦合屈曲;当梁的屈曲由翼缘板屈曲主导时,悬臂式非纯弯梁的屈曲应力大于纯弯梁的屈曲应力,此时翼缘板的宽长比为影响翼缘板屈曲应力的主要因子;结合大量的数值模拟结果,笔者对翼缘板屈曲系数进行了修正,提出了涵盖全部屈曲模式的I形波板梁屈曲应力计算公式。     

承重型3D板墙体抗震性能数值模拟

为研究承重型3D板墙体的抗震性能,同时考虑单纯采用拟静力等抗震性能试验存在试验周期较长、成本较高等问题,采用有限元分析方法对承重型3D板墙体的抗震性能进行模拟计算,并将计算结果与试验结果进行对比,在验证数值模型准确合理的基础上,进一步分析高宽比、混凝土层厚度及强度对其抗震性能的影响,以此节约试验时间和成本. 研究结果表明:随着高宽比的增大,构件趋于弯曲破坏,有利于增加构件的延性及耗能能力. 增加混凝土层厚度对墙体极限承载力具有一定的提高作用,当单侧混凝土层厚度由30 mm增加至40、50 mm时,墙体极限承载能力由208 kN增加至253、279 kN;墙体的极限承载能力随着混凝土层强度的提高略有提升,当混凝土层强度由C25增加至C30、C35时,构件的极限承载力由236 kN增加至253、260 kN.      

波纹钢腹板屈曲性能(英文)

通过调整波纹钢腹板的整体尺寸、波纹板厚度、波折角度、波纹高度和平板宽度等尺寸参数,制作了16个试验模型,进行了波纹钢腹板试件的剪切屈曲试验,记录了不同试件在各级试验荷载作用下的结构变形、应力分布、屈曲荷载与屈曲形态,对比分析了各个尺寸参数对试件剪切屈曲荷载与屈曲模态的影响.分析结果表明:根据试件的屈曲形态,不同尺寸的波纹钢腹板的屈曲破坏主要表现为3种模态;随整体外形尺寸、波折角度、波纹板厚度的增大及波纹高度的减小,波纹钢腹板的剪切屈曲荷载随之增大;整体高宽比对剪切屈曲荷载影响较小.     

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.     

梁柱T型钢连接节点有限元分析

采用通用有限元程序ANSYS,对T型钢连接节点进行了非线性分析,讨论了连接节点在各级荷载下的应力分布及发展情况,分析了节点各组成要素对节点受力性能的影响.分析结果表明:T型钢连接节点属于半刚性连接节点,具有良好的延性;柱翼缘厚度、T型钢翼缘厚度和梁截面高度对节点的极限承载力和初始刚度均有很大影响;为T型钢半刚性连接在工...     

侧边加劲半圆形波纹钢板墙的抗侧性能

为改善平钢板剪力墙受剪易屈曲及面外刚度小的问题,提出侧边加劲半圆形波纹钢板墙.基于两边连接侧边加劲半圆形波纹钢板墙的力学特点给出其简化力学模型,推导了弹性初始刚度及承载力公式,并给出弹性屈曲临界荷载计算公式;采用有限元软件ABAQUS对22个单层侧边加劲半圆形波纹钢板墙进行了弹性屈曲分析及非线性推覆分析,验证了理论公式...     

冷弯薄壁型钢钢板-螺栓梁柱节点的力学性能分析

为了观察不同梁、柱截面尺寸冷弯薄壁型钢钢板一螺栓节点静力性能的影响因素,采用AN—SYS软件对连接进行非线性有限元分析,研究3种梁柱腹板的节点螺栓间距、连接板厚度、腹板厚度和翼缘宽度等因素对其连接性能的影响．结果表明,梁柱腹板宽度、连接板厚度、梁柱腹板厚度是影响该连接节点静力性能的有效因素,而改变螺栓间距、梁柱翼缘宽度对节点的初始刚度和极限承载力的影响都不明显．给出了3种截面形式节点的设计建议,并对节点滞回性能进行了初步探讨,提出了滞回性能指标分析结论．     

圆中空夹层钢管混凝土内管径厚比限值探讨

圆中空夹层钢管混凝土是一种新型的组合结构,合理确定其内钢管的径厚比限值对该类构件的设计有着重要指导作用.采用有限元软件ABAQUS建模,对轴心受压下圆中空夹层钢管混凝土构件的内钢管与混凝土的相互作用进行分析,根据分析结果可模拟内管的边界条件,进而研究内管径厚比对构件承载力的影响,研究结果表明内管径厚比越大,就越早出现局...     

矩形不锈钢管混凝土短柱轴压性能试验研究

为了研究矩形不锈钢管混凝土短柱轴压承载力性能,对7组不同截面尺寸的矩形不锈钢管混凝土短柱进行轴压试验,得到了不同试件的破坏模式、荷载-位移曲线、荷载-横向应变曲线、荷载-纵向应变曲线、荷载-长宽比曲线,分析了矩形截面长宽比对试件承载力的影响. 研究结果表明:矩形不锈钢管混凝土短柱在轴向压力作用下,其典型破坏模式为试件局部向外屈曲破坏;在相同长宽比的情况下,壁厚由4 mm增加到6 mm时,试件承载力增加25%~57%;在相同壁厚的情况下,长宽比由1增加到2,试件承载力减小22%~30%;将本文试验数据与国内外普通碳钢钢管混凝土柱的相关规范和标准的计算结果进行对比分析,发现不锈钢管混凝土短柱轴压承载力较相同截面的普通碳钢钢管混凝土短柱承载力平均高出14%;通过数值拟合得到了轴压承载力计算公式,该计算公式能较好地预测矩形不锈钢管混凝土短柱轴压承载力.      

高压输电塔主材的角钢并联加固轴压承载力

提高输电杆塔主材局部稳定性的承载力,可有效地避免输电塔倒塌事故的发生. 为此,通过6个轴心受压角钢并联加固试验、1个单角钢轴心受压试验和分析13个有限元模型,得到了试件的荷载-位移曲线和荷载-应变曲线以及构件的Mises应力云图,确定了试件的受力规律和应变规律以及设计参数对构件承载力的影响规律. 分析表明:试件原角钢的局部屈曲失稳为试件主要破坏形式;加固角钢的单元最大强度达到223.1 MPa;填板夹具的单元最大强度达到83.7 MPa;试件整体应变以竖向应变为主,填板夹具以剪切应变为主;均匀受压板理论的屈曲公式可以较好地计算出该加固试件的极限承载力;角钢并联加固法可以提高单角钢40%承载能力.      

高强螺栓群不同厚度连接板的有限元分析

针对不同厚度连接板对高强螺栓群的受力影响,采用有限元软件ANSYS建立了三维有限元实体模型,对两种不同厚度的连接板在拉力荷载作用下的板件相对位移、板件应力等进行了模拟,并对比分析了不同厚度连接板的应力状态。结果表明：薄板与厚板应力分布规律一致,但厚板应力数值更小,应力分布更有利。     

双角钢十字组合截面构件铰支 轴心受压承载力研究

为了验证塔架结构采用高强钢的适用性,对21根不同规格的Q420高强度双角钢进行铰支轴压试验, 截面规格包括2L160暳12、2L160暳14、2L160暳16,长细比范围为25~55.将试验结果和设计结果分析比较.结 果表明:承载力的设计值比试验值平均高9.16%;双角钢十字组合截面类构件最终破坏表现为弯曲屈曲与局部 失稳的组合;扭转屈曲不是双角钢十字组合截面类构件的主要破坏模式,与现有设计方法不同.