空间网壳结构极限承载力分析

空间网壳结构一般为多次超静定空间杆系结构体系,部分杆件的受拉屈服或受压失稳并不能引起空间网壳结构的整体破坏,只有屈服或失稳的杆件使结构成为机构后,网壳结构才达到极限承载力。采用ANSYS有限元分析软件,根据非线性分析和极限承载力分析有关理论,分析2008北京奥运会老山自行车馆空间网壳结构的极限承载力,研究压杆失稳和节点刚度对空间网壳结构极限承载力的影响。     

钢骨混凝土T形截面柱节点抗震性能研究

为研究钢骨混凝土T形截面柱节点的构造措施及抗震性能,对6个钢骨混凝土T形截面异形柱节点及2个混凝土T形截面异形柱节点进行试验,考虑单、双向荷载作用下节点低周反复荷载作用,测得了节点梁端荷载-位移曲线和骨架曲线以及各阶段的荷载和位移值,并分析了节点的延性、耗能、抗剪性能、功比指数及破坏形态。试验研究表明,该节点形式具有很好的延性和能量耗散能力,证明配有钢管和型钢的钢骨混凝土T形柱和钢筋混凝土梁连接方法是可靠的,节点能够有效传递弯矩和剪力。由于柱为钢骨混凝土柱,节点核心区的抗剪承载力有了较大的提高。双向荷载作用下试件的屈服荷载、极限荷载及破坏荷载相对单向情况下的均较小。     

外端板加强式钢管混凝土柱梁焊接节点受力性能分析

针对方形钢管混凝土柱与钢梁穿芯螺栓-加劲端板节点在反复荷载作用下易发生螺栓松动甚至断裂的问题,提出外端板加强式柱梁焊接节点。基于外端板加强式钢管混凝土柱-钢梁焊接节点抗震性能试验结果,运用ABAQUS对其抗震性能进行有限元分析,并与试验结果进行对比,进而对影响该类型节点受力性能的因素予以分析。研究结果表明:有限元分析的节点破坏模式、滞回曲线与试验结果吻合较好;加劲肋对节点的破坏模式、承载力与变形能力影响较大;柱子轴压比与钢梁腹板厚度对节点的承载力与变形能力有一定影响;混凝土强度与外端板厚度对节点承载力与变形能力影响较小。试验研究与有限元分析结果均表明,该类型节点承载力与变形能力等抗震性能指标良好,可在地震设防区应用。     

装配式钢筋混凝土柱-钢梁节点抗弯性能有限元分析

为研究装配式钢筋混凝土柱-钢梁节点抗弯性能,通过有限元分析软件ABAQUS建立4个不同试验参数的装配式钢筋混凝土柱-钢梁节点有限元模型,分析预埋钢筋直径、T形件翼缘厚度和腹板角钢对节点受力性能的影响。研究结果表明:装配式钢筋混凝土柱-钢梁T形件连接节点破坏模态主要包括:预埋钢筋受拉破坏、T形件翼缘腹板交界处形成塑性铰线和节点域混凝土局部挤压破坏等。增加T形件翼缘厚度,节点初始刚度和极限抗弯承载力均相应增加;设置腹板角钢可延缓节点刚度退化,提高节点抗弯承载力;合理设计节点域预埋钢筋和T形件,能改善节点域破坏机制,使破坏主要集中在T形件位置,提高受损部件的可修复性和可更换性。     

带抗剪环的钢管混凝土柱脚节点受力性能的试验研究

提出一种新型的钢管混凝土柱和钢筋混凝土基础梁连接的柱脚节点形式。在钢管混凝土柱外,加焊环形钢筋抗剪环埋入基础梁中,一次浇筑混凝土形成刚性节点。通过2个缩尺模型试验,研究在竖向荷载作用下,柱脚的破坏过程、破坏形态和极限承载力,以验证节点构造的合理性。与不加抗剪环的节点相比,有抗剪环的节点承载力明显提高,随抗剪环数量增加,节点的破坏形式由冲切破坏转变为剪切破坏。破坏时,基础梁内大多数钢筋达到屈服状态。节点施工方便,构造简单,可推荐用于实际工程。     

杆端缩尺钢桁架桥梁结构静力计算与优化分析

以某下承式铁路钢桁架简支梁桥的单榀Warren桁架为研究对象,对杆端缩尺钢桁架桥梁结构及其端部缩尺压杆进行有限元分析和用钢量优化,重点研究杆端缩尺参数对杆件内力、截面应力、结构刚度、结构弹性稳定、压杆极限承载力、最小用钢量等的影响.结果表明:杆件截面高度缩尺是最理想的杆端缩尺方案;随着缩尺幅度的增大,桁架结构的杆件轴力变化很小,但杆端次弯矩和剪力显著减小,且结构竖向刚度和弹性稳定性有所降低.通过适当提高缩尺段的钢材强度等级,端部缩尺压杆的极限承载力将不低于未缩尺压杆,并可在满足结构强度、刚度及稳定性要求的前提下,进一步通过杆件截面优化,得到比未缩尺设计更小的结构用钢量.     

膜结构螺栓夹板与 U形夹具连接节点的破坏试验研究

针对张拉膜结构节点因设计不合理、不恰当和节点连接件的松动和脱落,造成膜结构由局部延伸至整体破坏的问题,通过试验研究和数值模拟分析的方法,探究单向与双向拉伸对膜面节点承载力的影响程度,进一步研究膜结构采用螺栓夹板和U形夹具的连接方式对膜面节点应变的影响,以及膜面在竖向和横向施加不同比例荷载时节点的传力和破坏机理。试验结果表明:膜面在双向拉伸的情况下,其膜面承载力要高于单向拉伸时膜面的承载力,并且在双向拉伸中,横向与竖向拉力越接近,其膜面承载力越高;采用螺栓夹板连接,其节点主应力方向上的应变比U形夹具连接的节点应变要小。在以后膜结构节点连接方面,应该采用有更多膜面和边绳参与夹板摩擦和挤压的这种连接方式,这样节点的传力方式才更为合理。     

异形钢管混凝土短柱轴心受压力学性能试验研究

目的:了解异形钢管混凝土短柱的受力、变形机制和破坏形态,着重考察约束效益系数对异形钢管混凝土短柱的力学性能影响。方法:设计制作了4个T形钢管混凝土短柱和4个L形钢管混凝土短柱,通过轴心受压试验来实测试件极限承载力和荷载-位移曲线,分析约束效益系数对异形钢管混凝土短柱力学性能的影响。结果:试件压坏现象明显,呈现出局部鼓曲或角部开裂两种破坏形态,且开裂集中在T形试件腹板处和L形试件内角处。结论:提高约束效益系数能有效提高试件极限承载力和改善试件后期承载能力;试件工作状态可分为三个阶段;T形试件腹板处和L形试件内角处易出现应力集中。     

外接式钢桁-槽型梁组合桁架节点模型试验研究

为研究外接式钢桁-槽型梁组合桁架节点的受力性能、破坏模式以及极限承载力,对缩尺比例为1∶3的节点模型进行单调水平静力加载实验。介绍节点的模型设计、加载过程和测点布置情况;利用混凝土上弦杆自由端中点测得的位移绘出荷载-位移曲线得出外接式节点的极限承载力;同时对比各部件有限元分析结果,找出节点试验的薄弱部分,并提出相应的改进意见。研究结果表明:节点承载力较高,PBL剪力键传力效果明显;在不改变原缩尺比例的情况下通过在钢腹杆内增加12 mm厚的加劲肋能有效提高腹杆稳定性与节点极限承载力。研究成果可为以后实际工程设计以及理论研究提供帮助。     

钢管结构中T型节点平面内抗弯刚度分析

空腹钢管桁架结构在实际工程中应用非常普遍,T型相贯节点的平面内抗弯刚度对结构的受力性能有很大影响。以空腹桁架中的平面T型节点为研究对象,采用通用有限元软件ANSYS对其抗弯刚度和极限承载力进行计算,得到各无量纲参数与T型节点平面内抗弯刚度之间的关系。通过与国内外现有计算公式的对比,给出T型钢管节点刚度判别的参考方法。     

膨胀剂掺量对钢管混凝土轴压性能影响试验研究

钢管混凝土中由于膨胀剂的加入补偿收缩作用明显,并产生一定的膨胀应力,使核心混凝土与钢管壁紧密结合。在钢管的紧箍力下,核心混凝土处于三向受压状态,能与钢管协同工作,从而提高钢管混凝土构件的极限承载力。本文对膨胀剂掺量分别为0,4%,8%,12%的钢管混凝土试件轴压下环向应力和承载能力进行试验研究。结果表明:膨胀剂掺量的增加会导致钢管壁环向应力增大从而降低轴压下钢管的承载力,并非膨胀剂掺量越多钢管混凝土极限承载力越大,掺量为4%时钢管极限承载力最高;将钢管混凝土极限承载力计算公式应用于掺膨胀剂钢管混凝土计算结果偏小,会造成原材料的浪费。     

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。     

几何非线性对大跨斜拉桥施工阶段的影响分析

介绍了引起大跨度斜拉桥几何非线性的3个主要因素,即位移、斜拉索垂度效应和弯矩与轴力的组合作用,建立了某大跨度独塔斜拉桥的平面杆件有限元模型,分不考虑非线性和考虑非线性2种情况进行计算,并对结果进行了比较分析,最后得出了非线性对主梁弯矩、主梁部分节点的弯矩、主塔根部、主梁竖向位移等方面的影响程度不同,且与施工工况有关的结论.     

新型组合桥墩承插式连接侧剪强度试验研究

研究目的:为适应桥梁下部结构绿色建造、快速建造需求,对7个新型承插式波纹钢-橡胶混凝土组合墩-基础连接试件进行竖向加载试验和有限元数值模拟,以探究连接方式、嵌入深度、栓钉和端承混凝土对装配连接节点侧剪强度的影响,在此基础上对连接节点的破坏机理和侧剪承载力展开研究。研究结论:(1)相同嵌入深度下,试件采用承插式连接较整体现浇侧剪承载力提高了36%,增加嵌入深度和增设端承混凝土有助于进一步增大侧剪承载力,增设栓钉能够增强环向抗剪区强度;(2)竖向荷载作用下装配区混凝土与波纹钢管形成“强机械咬合”使节点处于类三向受压状态,从而侧剪强度得到较大提升;(3)引入波纹增强系数K以考虑“强机械咬合”作用对节点侧剪强度的贡献,K值大小为0.12～0.18,波形是影响K值大小的关键指标,结合节点受力状态提出的侧剪承载力公式计算结果与试验值、模拟分析值吻合良好;(4)基于塑性应力分布法考虑水平荷载作用给出的端承混凝土最小厚度计算公式可为波纹钢组合墩承插式节点设计与应用提供技术支撑。     

梁腹板局部削弱新型钢节点抗震性能研究

介绍了一种在梁腹板局部采用等肢角钢拼接形成的折形腹板梁端截面削弱型梁柱节点。利用有限元软件ANSYS14.0分析了削弱区距柱翼缘距离、角钢厚度和角钢肢长对新型节点抗震性能的影响。研究结果表明:新型截面局部削弱节点与传统梁柱节点连接承载力相差不大,并且塑性铰形成的位置均在折形腹板所对应的梁上下翼缘处,从而达到使塑性铰外移的目的。而削弱区距柱翼缘距离、角钢厚度和角钢肢长对新型节点抗震性能影响很小。     

钢筋混凝土箱形梁的极限承载力分析

用分层有限元方法分析三个钢筋混凝土箱梁模型从开始受载，开开明，受压区屈服直至破坏的全过程，得出与试验结果相当吻合的极限承载力值。探讨了分层单元经济，合理的混凝土分层数，研究了纵向钢筋和箍筋配筋率对钢筋混凝土箱梁极限承载力的影响。     

大跨度铁路钢桁梁柔性拱桥极限承载能力研究

研究目的:钢桁梁柔性拱桥具有强大的承载能力及跨越能力,也是大跨度铁路桥梁常用桥型之一,其跨度不断发展。针对铁路钢桁梁柔性拱桥的极限承载力问题,本文同时采用MIDAS及ANSYS两种有限元软件建立一座双主跨360 m的大跨径下承式钢桁梁拱桥的有限元模型,通过对比双主跨满载等三个荷载工况的线弹性承载力分析,并考虑结构几何非线性、几何与材料双重非线性的影响,系统分析大跨度铁路钢桁梁柔性拱桥的极限承载力。研究结论:(1)由线弹性承载力的计算对比分析可知,实际结构在恒载+主跨满载的工况下,结构的受力最不利杆件为拱肋及主桁上弦杆和斜腹杆部分,杆件应力达到屈服时的承载力系数最小为2.06;(2)线弹性极限稳定承载系数介于10.64～12.46,均为拱肋的整体失稳破坏,最不利的荷载工况为恒载+主跨活载,表明桥梁结构的稳定承载力远大于杆件强度承载力;(3)考虑p-Δ效应与整体、局部几何偏位初始缺陷后,计算得到的稳定承载系数依次降低至2.75、2.65,表明几何偏位初始缺陷会显著降低极限稳定承载能力,考虑材料非线性后极限稳定承载力系数进一步降低至2.20;(4)验证了桥梁结构具有良好的稳定承载能力及构件强度承载能力,可为类似桥梁极限承载能力分析提供参考。     

2类PBL推出试验破坏机理及承载力影响因素研究

为探明2类PBL推出试验的破坏机理及极限承载力的主要影响因素,基于Abaqus平台运用非线性有限元方法建立2类PBL推出试验的精细有限元模型。计算结果表明:PBL在埋入式试验中的极限承载力与滑移性能均优于标准推出试验,非线性有限元计算结果与试验结果符合较好。2类推出试验的破坏机理及主要构件的破坏形态差异较大,标准推出试验中试件的破坏源于混凝土开裂,而埋入式试验则是由于贯通钢筋被剪断。参数分析表明:在标准推出试验中,PBL极限承载力主要与混凝土强度和开孔板孔径有关;在埋入式试验中,混凝土强度、开孔板孔径和贯通钢筋直径对PBL极限承载力均有较大影响。     

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.     

多向荷载作用下岩溶区嵌岩桩嵌岩深度计算方法

针对多向荷载作用下岩溶桩嵌岩深度研究的不足,基于Hoek-Brown破坏准则和静力平衡原理,研究水平力、弯矩和竖向承载力作用下岩溶区桩基溶洞顶板受力特性,推导出三向荷载共同作用下嵌岩桩嵌岩深度计算公式。通过与规范和工程实例对比分析,证实了方法的实用性。在此基础上探讨了基岩顶面水平力、弯矩、竖向承载力与嵌岩深度之间的关系,三者对嵌岩深度最大值和最小值均有影响。