考虑梁柱节点黏结-滑移模型的 混凝土框架滞回性能研究

基于有限元软件OpenSEES中已有的梁柱宏观柔性节点单元和梁柱纵筋黏结滑移模型,对国内研究者已经完成的钢筋混凝土框架以及型钢混凝土框架水平低周往复荷载试验得到的滞回曲线、位移延性、滞回面积以及耗能能力等滞回性能进行有限元模拟分析,并与试验结果进行比对。根据有限元模拟结果建立基于OpenSEES软件的钢筋混凝土框架和型钢混凝土框架考虑梁柱宏观柔性节点的计算模型,为钢筋混凝土框架和型钢混凝土框架的设计计算提供一条有效途径。     

榫卯式连接钢框架节点承载力性能研究

提出了一种新型钢结构梁柱连接节点——方钢管榫卯节点。对由该节点连接的钢框架结构进行了静力载荷试验,得到梁跨中和端部节点荷载-位移曲线,以及框架不同部位荷载和应变图,分析了试验的结果;并根据试验模型进行了计算机非线性有限元分析,分析了节点处构件不同截面尺寸对节点承载力的影响。提出了方钢管榫卯节点承载力的计算公式,并将它与试验结果进行了比较,比较接近。试验表明:这种新型榫卯节点承载力高,从设计原则看是可行的。     

混凝土框架节点滞回性能研究

在研究混凝土框架节点受力特点的基础上,阐述宏观力学模型的受力机理,利用弹塑性有限元软件OpenSEES中已有的梁柱节点单元和梁柱纵筋黏结滑移模型,对国内外研究者已经完成的低周往复荷载作用下的混凝土框架中节点的滞回曲线进行计算分析,建立基于OpenSEES软件的混凝土框架节点和预应力混凝土框架节点的计算模型,分析影响框架节点滞回性能的主要影响因素,得到了有意义的结论,为混凝土框架节点的设计计算提供一条简便途径。     

装配式钢框架与混凝土墙体节点连接设计及抗震性能研究

为解决装配式钢框架与混凝土墙体连接节点的抗震设计问题,以石景山区北辛安社区养老及助残服务中心为研究对象,提出2种不同装配式钢框架与混凝土墙体节点连接设计,运用室内试验方法,建立物理模型,分析模型在水平低周期反复荷载作用下的动力响应特征。结果表明,钩头螺栓连接试件的滞回曲线出现反“S”形发展和“捏拢”现象,而对拉高强螺栓连接试件的滞回曲线饱满圆润,能量耗散系数和等效黏滞阻尼系数是前者的1.19倍;2种连接方式的试件骨架曲线均可划分为3个阶段,拉高强螺栓连接试件的屈服荷载、峰值荷载、极限荷载均比钩头螺栓连接试件提升了20%以上;2种工况的割线刚度曲线形状基本相同,呈反“S”形,对拉高强螺栓连接试件初始刚度远大于钩头螺栓连接试件,且位移延性系数也大幅度提升。     

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。     

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。     

大跨度钢桁拱桥拱桁交叉节点疲劳试验研究

大跨度公轨两用桥拱桁交叉节点处汇交杆件多、形状复杂、规模大、受力集中,处于典型的复杂空间受力状态。本文介绍根据疲劳损伤累计理论确定疲劳试验荷载的过程,得出疲劳荷载主要取决于下层汽车荷载和地铁荷载的结论。设计并制作1∶4缩尺模型,对该模型进行200万次疲劳加载试验。试验结果表明:结构应力水平较低,最大主拉应力为28.5 MPa,最大Von.Mises应力为45.1 MPa。在完成循环加载200万次后,试验模型未发现裂纹,逐步提高荷载幅,循环加载276万次,试验模型未发现裂纹,可得出重庆朝天门大桥的拱桁交叉节点连接结构在正常养护维修情况下,设计寿命期内不会发生疲劳开裂,疲劳强度满足要求。     

郑州黄河公铁两用斜拉桥斜桁节点受力性能研究

利用ANSYS建立郑州黄河公铁两用大桥斜边主桁下弦整体节点空间有限元模型,分析整体节点在设计最不利荷载组合下应力分布规律.选用1:2模型,对该整体节点进行试验研究.试验结果与有限元分析结果比较表明:试验结果和有限元计算结果基本吻合,精细有限元数值分析是整体节点局部应力分析的有效手段,可作为设计依据.在1.4倍设计荷载加...     

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。     

变曲率曲梁的单元等效节点荷载分析

研究目的:变曲率曲线梁在工程中得到广泛的应用,对其进行数值分析时,需建立变曲率曲线梁的单元刚度矩阵和节点荷载矩阵。因跨间集中荷载和均布荷载无法直接参与计算,需将其转换为等效节点荷载。本文主要研究目的是获得变曲率曲线梁跨中集中荷载的等效荷载矩阵。在极坐标系下,依据虚功原理,推导出一端固定的悬臂梁在跨间荷载作用下的悬臂端位移,再依据位移等效和内力等效得到曲梁单元一端的等效节点力,进而根据静力平衡条件得到单元另一端的等效节点力与等效节点荷载矩阵。研究结论:以两端固定的曲线梁在跨间集中荷载作用下为例,利用MATLAB编程与ANSYS有限元计算结果进行了对比,算例中竖向位移和扭转角误差较小,两者相差都在5%以内,得到如下结论:(1)等效节点荷载矩阵是正确的,验证了对变曲率曲线梁计算的有效性;(2)等效节点荷载矩阵的元素可用带参数的显函数表达,且所有参数都可直接引用;(3)推导的变曲率曲梁等效节点荷载矩阵可用于含等曲率梁的杆系结构的有限元分析。     

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.     

大跨度公轨两用桥轨道横梁与整体节点连接疲劳试验研究

介绍国内首座大跨度公轨两用桥——重庆菜园坝长江大桥轨道横梁与整体节点连接的足尺模型疲劳试验。首先根据大桥交通状况与设计流量，由疲劳损伤累积理论，确定其疲劳荷载谱，制定出疲劳荷载取值；然后，设计并制作了1：1足尺模型，对模型进行200万次疲劳加载试验。试验结果表明，试验模型应力水平较低，实测应力幅大致为30MPa，疲劳加载200万次后，试验模型未出现裂纹。最后根据疲劳试验结果及国内外有关规范，对轨道横梁与整体节点连接的疲劳性能进行了评价，认为在结构使用寿命期间及正常养护维修情况下，该连接不会发生疲劳开裂，疲劳强度满足要求。     

钢—混凝土组合曲线箱梁桥静载试验研究

结合某立交桥匝道钢-混凝土组合曲线箱梁的静载试验实例,分析在自重及汽车荷载作用下曲线梁的内力及变形特点,通过有限元模型与试验结果的对比,探讨城市立交桥匝道曲线箱梁的仿真模型分析与荷载试验方法,并依据试验结果对该桥当前结构性能作出了评价,为此类桥型的设计和试验提供借鉴.     

基于自平衡静载试验的单桩承载性能分析

建立自平衡试桩与传统静载荷试验的分析模型,采用有限元法模拟桩土受力体系。根据实测轴向力分布曲线和荷载-位移曲线反演拟合出双曲线力学模型参数。将反演得到的模型参数应用于同等条件下桩顶加载试桩的分析模型中,确定出等效荷载-位移曲线,并与简化转换法和精确转换法确定的荷载-位移曲线进行可靠性和适用性评价。结果表明,根据有限元法得到的荷载-位移曲线与按相关规范、简化法、精确法确定的极限承载力都很接近,三种数据转换方法均合理。     

钢桁梁全焊桁片腹杆与节点焊接连接细节疲劳性能试验研究

为避免焊缝交叉,钢桁梁全焊桁片中,腹杆与节点连接采用带半圆过焊孔的焊接构造。为评估钢桁梁全焊桁片腹杆与整体节点焊接细节抗疲劳性能,对其进行有限元数值模拟及疲劳试验研究。根据实际焊接细节结构特点,基于应力场相似原则完成试验模型设计。利用ANSYS建立实桥结构及试验模型的有限元模型,对应力分布状态及应力集中系数进行比较分析。采用3组9个试件,完成不同应力幅下钢桁梁全焊桁片腹杆与节点连接构造典型焊接细节的疲劳试验,通过数据拟合得到该焊接细节的S-N曲线。结合其他既有疲劳试验数据及欧洲规范、日本规范对该焊接细节疲劳性能进行评估。结果表明:过焊孔与翼缘焊接部位存在较大的应力集中,对焊接节点的疲劳性能有较大削弱;反复荷载作用下,过焊孔与翼缘板交接焊趾处首先产生疲劳裂纹。     

成层软土地基中轴横向组合受荷桩内力与位移分析

成层软土地基中,桩基础在竖向与水平荷载联合作用下桩身内力与位移的计算为一复杂非线性问题.同时获取单桩桩顶的各向位移对多向荷载下的群桩计算有重要意义.采用侧阻软化模型、端阻双曲线模型和p-y曲线模型分别描述桩侧土、桩端土的竖向与水平向荷载传递性状,利用挠曲线微分方程将荷载传递法与p-y曲线法结合,建立轴横向受荷桩的分析模型,通过有限差分法求解挠曲线方程以获得桩身内力与各向位移.工程实例分析表明,结合荷载传递法与p-y曲线法的轴横向受荷桩分析方法能准确计算桩身的P-Δ效应,并能同时准确地获得桩顶竖向位移与水平位移的大小.     

曲线箱梁静动力特性的有限段元分析

以能量原理为基础，考虑剪力滞后效应和翘曲扭转（包括二次翘曲剪切）的影响及转动惯量对质量矩阵的贡献，提出了一种用于分析单室或多室曲线薄壁箱梁桥静力及动力学特性的曲梁单元法，推导了单元刚度矩阵，质量矩阵和节点荷载列阵，作为验证，在算例中对一曲线薄壁箱梁模型的静力及动力特性（包括正应力，竖向位移，自由振动特性，结构对移动荷载及地震荷载的响应）进行了分析。并将本文数值结果与试验结果和板壳有限元方法所得结果进行比较，证明了本文方法是有效的。     

铁路桥梁大直径预应力管桩单桩试验

为验证大直径预应力管桩设计参数和施工工艺的可靠性,以京雄城际铁路固霸特大桥为工程背景进行了试桩试验。对于所选取的试桩,经低应变反射波法和高应变法检测桩身结构完整性,判定为Ⅰ类桩。通过单桩竖向抗压及水平承载力试验得到了单桩抗压荷载-沉降曲线及抗压极限承载力、单桩水平荷载-位移曲线及水平极限承载力,推定了地基土抗力系数的比例系数;并通过桩头与承台的连接可靠性试验得到了桩头与承台连接的破坏荷载。     

钢—混凝土组合桁架节点非线性分析

运用大型有限元程序MIDAS-FEA,对西平铁路中1-80 m钢—混凝土组合桁架结构的节点模型进行了非线性分析,绘出了各部位应力等值线、荷载—应力曲线、应力—应变曲线,分析结果对确定钢—混凝土节点的构造及结构设计有一定指导意义。     

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。