预应力矩形钢箱混凝土梁的弯曲性能

对8根预应力矩形钢箱混凝土梁进行了试验研究,以探讨预应力矩形钢箱混凝土梁的弯曲性能.主要考察了混凝土强度、钢材强度、预应力度、含钢率及加载模式等的影响,得到了钢板和混凝土应变沿梁高的分布和预应力筋的应力增长情况,研究了钢板局部屈曲对弯曲性能的影响.用纤维模型方法,考虑核心受压混凝土的“套箍”效应,得到了荷载-位移的全过程变化曲线,并与试验结果进行了比较,计算结果与试验值吻合良好.研究表明,预应力矩形钢箱混凝土梁具有良好的弯曲性能,有广阔的工程应用前景.     

矩形钢管混凝土中核心混凝土的本构关系

考虑到矩形钢管混凝土的约束机理,提出了基于体积的核心混凝土强、弱约束区划分方法,并按此计算有效侧向约束系数,修正了Mander模型中有效侧向约束力及下降段的表达式,建立了普通矩形钢管混凝土及带约束拉杆矩形钢管混凝土中核心混凝土本构关系的统一表达式。应用有限元软件ABAQUS对26个矩形钢管混凝土短柱试件的轴压试验进行了...     

矩形钢管混凝土柱局部屈曲分析

在矩形钢管混凝土柱中采用薄壁钢板将引起局部屈曲,局部屈曲会降低钢管混凝土柱的强度、延性和抗弯刚度。主要分析在偏心荷载作用下,矩形钢管混凝土柱局部临界屈曲应力σcr的变化情况。因此,通过引入应力梯度系数φ来描述偏心距,并应用伽辽金法推导出了矩形钢管混凝土柱局部屈曲的临界应力公式。从公式可知,随着应力梯度系数φ的增加,矩形钢管混凝土柱中外包钢板的局部屈曲应力会减小。另外,完全的轴心压力对矩形钢管混凝土柱的局部屈曲是不利的。     

钢管拱桥与钢管混凝土桁架拱桥的稳定特性比较研究

本文用弹塑性大变形分析理论,以大跨度拱桥为研究对象,通过钢管混凝土结构和钢管结构之间的稳定性、内力和刚度等方面比较,对铜管混凝土的有效性进行了研究分析。结果表明。尽管钢管混凝土的结构刚度明显大于钢管结构,但钢管拱桥具有自重轻、轴力低等优点,其失稳安全系数和内力特性并不比钢管混凝土拱桥差,因此进一步比较钢管混凝土拱桥和铜拱桥的稳定特性,对工程设计很有参考价值。     

矩形钢管混凝土构件组合截面水化热温度分布探讨

采用实体有限元分析软件MIDAS FEA对某矩形钢管混凝土组合构件的截面建立有限元分析模型。探讨了由于内填混凝土水化热引起的钢管与混凝土组合截面的温度分布规律,对此类问题在今后的矩形钢管混凝土组合构件的工程应用中提供参考。     

钢管混凝土的受力特点及经济效益

钢管混凝土指钢管套箍混凝土（steel tube confined concrete）的简称，英文缩写为STCC。它是将混凝土填入圆形钢管内而形成的（如图a）。     

矩形中空夹层钢管混凝土短柱力学性能的数值分析

在确定组成矩形钢管混凝土的钢材和核心混凝土应力应变关系模型的基础上,利用数值解法对矩形中空夹层钢管混凝土轴压构件的荷载-变形关系进行了全过程分析．     

钢箱-环氧混凝土组合梁弯曲性能试验研究

从抗弯性能、延性以及极限承载力等3个方面对钢箱-环氧混凝土组合梁及钢箱-普通混凝土组合梁进行对比试验。试验结果表明,钢箱-环氧混凝土组合梁具有更好的弯曲性能、延性以及极限承载力。     

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.      

矩形钢管高强混凝土框架抗震性能分析

为研究地震作用下矩形钢管高强混凝土框架的破坏机理和抗震性能,进行了单跨两层矩形钢管高强混凝土框架低周反复荷载试验和有限元分析. 考察结构试件在试验过程中塑性铰出现的位置、顺序及塑性发展程度,研究其破坏机制和破坏模式. 研究结构滞回曲线与骨架曲线,分析其承载能力、变形能力、耗能能力以及强度和刚度退化情况. 在此基础上,采用有限元软件Perform-3D对矩形钢管高强混凝土框架试件进行参数分析,研究了轴压比、钢材屈服强度及静力弹塑性分析水平侧向力加载模式等对结构抗震性能影响. 结果表明:矩形钢管高强混凝土框架试件呈梁铰破坏形态,并具有承载能力高、变形能力和耗能能力强的特点. 试件平均峰值荷载较屈服荷载提高了1.68倍;顶层和底层最大层间位移角分别为1/30和1/27,分别超过了规范规定限值的66.7%和85.2%. 延性系数分别超出了规定限值的58.5%和60.0%;轴压比对结构抗震性能影响显著. 当轴压比大于0.6时,结构承载能力与变形能力明显降低;水平侧向力加载模式对结构承载能力影响大. 均匀加载模式下结构承载能力最大,顶点加载模式下最小,倒三角形加载模式居于二者之间. 研究成果可为矩形钢管高强混凝土框架结构抗震设计提供参考.      

中等跨径装配式矩形钢管混凝土组合桁梁桥设计

优化了传统混凝土箱梁腹板与底板,提出了装配式桥梁新型结构形式——矩形钢管混凝土组合桁梁桥,从总体设计、主桁选型、横断面选型、桥面板选型、杆件选型、节点选型与连接构造方面介绍了其结构设计优化过程;从桥梁的静力性能与地震响应、桥面板的有效宽度与负弯矩区力学性能方面对矩形钢管混凝土组合桁梁桥进行了有限元分析,并将部分组合技术应用到负弯矩区桥面板连接件的设计中;从技术性与经济性角度将矩形钢管混凝土组合桁梁桥与预应力混凝土箱梁桥进行了工程量和施工便捷性对比。研究结果表明:矩形钢管混凝土组合桁梁桥结构选型符合桥梁预制装配、快速建造的工业化要求,主桁各杆件受力明确,受力形态主要为轴向拉、压力;负弯矩区桥面板有效宽度系数为0.899;采用部分组合技术可使桥面板轴向拉力下降75.3%,有效地提高了桥面板的抗裂性能;矩形钢管混凝土组合桁梁桥初始输入地震力占同等跨度预应力混凝土箱梁桥的58.9%,说明矩形钢管混凝土组合桁梁桥具有良好的抗震性能;钢材用量、混凝土用量、上部结构质量与预应力混凝土箱梁桥的比值分别为1.241、0.485、0.575,说明矩形钢管混凝土组合桁梁桥结构轻巧,材料利用率高,工程造价低,具有经济优势。     

基于热点应力法的矩形钢管混凝土组合桁梁桥节点疲劳评估

为准确评估矩形钢管混凝土组合桁梁桥节点疲劳性能, 引入热点应力法, 可通过平面杆系模型、空间杆系模型和三维实体模型计算节点焊趾处的热点应力幅, 并通过对52个节点疲劳试验数据回归分析, 拟合得到热点应力幅-循环次数曲线; 选取陕西黄延高速一座矩形钢管混凝土组合桁梁桥为典型案例进行节点疲劳评估, 并对原有节点设计方案的构造进行优化。研究结果表明: 相比于墩顶矩形钢管混凝土节点, 跨中矩形钢管节点热点应力幅更大, 为60.1 MPa, 发生在主管表面, 但是小于欧洲规范Eurcode中的容许疲劳强度71 MPa, 满足疲劳设计要求; 对跨中疲劳易损节点进行设计构造优化, 原设计矩形钢管节点变为矩形钢管混凝土节点后, 管内混凝土改变了节点局部刚度, 使相贯线焊趾处应力分布均匀, 支、主管表面热点应力幅平均降低25.1%, 对原设计节点进行焊缝后处理, 可有效消除焊接初始拉应力, 改善节点疲劳性能, 支、主管表面热点应力幅平均降低14.9%;采用空间杆系模型对优化后的跨中矩形钢管混凝土节点进行疲劳评估, 支、主管表面最大热点应力幅分别为58.9、54.1 MPa, 大于三维实体模型计算得到的支管和主管表面最大热点应力幅45.2、47.1 MPa, 空间杆系模型计算结果偏保守, 且无法像三维实体模型一样准确计算不同热点位置的疲劳效应, 也无法准确判断疲劳开裂起始位置。      

钢箱-混凝土组合梁桥施工期开口钢箱的稳定性分析

钢箱-混凝土组合梁桥具有自重轻、施工速度快等特点,但在开口钢箱与混凝土桥面板形成组合作用前,钢梁在施工阶段的稳定性可能成为控制设计的因素。文章以跨径25?m钢箱-混凝土组合梁桥为对象,运用三维有限元模型,对其在最不利施工阶段的整体稳定及局部稳定进行参数分析,研究表明,开口钢箱设置单斜撑式上口平联能有效增强侧向扭转稳定性;为保证开口钢箱的整体稳定性,钢箱间侧向横撑的合理间距范围是1/3L0~1/2L0;当平联节间长度与箱梁开口宽度之比β小于6时,可满足钢箱腹板局部稳定性要求;翼缘的宽厚比bf /tf的取值范围在7≤bf /tf≤12时,可满足钢箱翼缘局部稳定性要求。     

ANSYS在圆钢管混凝土柱温度场分析中的应用

钢管混凝土结构是介于钢结构和钢筋混凝土结构之间的一种新型结构。它利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中的相互制约,弥补两种材料各自的缺点,充分发挥二者的优点。使这种结构不仅具备优越的力学特性,也具有较好的耐火性能。钢管混凝土构件在高温（火灾）作用下,承载能力随温度的升高而下降。为确定钢管混凝土结构的耐火性能,必须确定高温（火灾）作用下钢管混凝土的温度场。利用ANSYS建立求解钢管混凝土温度场的有限元模型。模型理论分析结果与试验结果符合较好。     

对钢管混凝土拱桥病害的调研及分类

近年来钢管混凝土拱桥在我国得到了迅速的发展,但也存在着许多问题。通过对现有钢管混凝土拱桥的实地调查以及对相关文献资料的分析与整理,对其出现的问题进行总结与分类,可为钢管混凝土拱桥的理论研究和养护维修技术提供依据。     

薄壁钢管混凝土构件固有振动特性研究

根据钢管混凝土构件的变形特点，首次构造了钢管混凝土单元。这种单元具有以下特点：单元为一维杆梁单元，可以考虑钢与混凝土两种材料的组合；适合于薄壁结构的内力与变形；单元的截面可以变化；轴线可以是曲的，并利用此单元对一定数量的薄壁钢管混凝土构件进行了分析，获得自振频率和模态等固有振动特性。     

钢管AR玻璃纤维混凝土柱受压力学性能试验研究

为了进一步探索纤维材料的选择和纤维掺入量配比的合理性和实用性,以及钢管和AR玻璃纤维混凝土组合而成的结构的基本力学性能,进行了4根普通钢管混凝土柱和12根钢管AR玻璃纤维混凝土柱轴心受压试验,得到了各AR玻璃纤维掺入量体积率下试件的极限荷载强度,并选取其中具有代表性的1根普通混凝土柱和4根钢管AR玻璃纤维混凝土柱进行受力机理分析。研究表明:适量的AR玻璃纤维与核心混凝土相结合,对核心混凝土自身的强度和弹性模量具有良好的影响作用,在钢管AR玻璃纤维混凝土柱的配制中,AR玻璃纤维掺入量最优体积率约在1. 8%～2. 8%,此试验研究结果对一般钢管AR玻璃纤维混凝土结构实际工程的应用实施具有一定的借鉴意义。     

钢管混凝土结构抗压刚度的分析与计算

将钢管混凝土分成混凝土和钢管两部分，通过对混凝土进行轴对称柱体分析和钢管的薄壳分析，考虑钢管和混凝土径向位移、纵向应变协调，建立了钢管混凝土结构抗压刚度EA的计算公式，并与试验结果及其他计算方法进行比较，同时分析了钢管和混凝土的泊松比对钢管混凝土抗压刚度的影响。     

钢箱混凝土拱桥拱肋胀模事故分析与数值模拟

结合某钢箱混凝土拱桥拱肋压注混凝土过程中出现的胀模现象,采用有限元分析软件ANSYS研究了不同拉筋布置对钢箱拱肋变形的影响,研究表明:为保证拱肋变形符合要求应设置合理的刚性箍筋、柔性箍筋及横向拉筋,配筋参数可通过仿真确定。可为类似工程设计、施工提供借鉴。     

大跨度钢管混凝土拱桥主拱肋竖向转体合拢施工方案简介

大跨度钢管混凝土拱桥主拱肋的拼装合拢是钢管混凝土拱桥施工的关键技术。当工期紧、跨度大、吨位重、且边拱和主拱需要同时施工互不影响时,宜采用竖向转体合拢技术,该技术具有进度快、造价低、工艺设备简单、质量易于控制等优点。