PBL剪力键试验研究及有限元分析

针对PBL剪力键力学行为,设计制作了2组6个PBL试件进行实验研究.结合国内外的经验和有限元分析,研究PBL剪力键荷载-滑移曲线、弹性阶段力学性能、传力机理及最终破坏方式.为组合结构PBL剪力键的设计提供参考.     

钢-混组合结构连接件受力性能分析

为了分析贯穿钢筋直径大小、钢板开孔大小、混凝土强度等级等因素对PBL剪力键极限承载力的影响。运用大型非线性有限元分析软件MADIS FEA对模型进行理论分析,通过控制变量法研究各因素对PBL剪力键受力性能的影响。在贯穿钢筋直径、钢板开孔大小一致时随着混凝土等级的提升荷载滑移量减少11%;在混凝土等级、贯穿钢筋直径一致时随着钢板开孔增大荷载滑移量减少17%;在混凝土等级、钢板开孔大小一致时随着贯穿钢筋直径的增大荷载滑移量减少16.5%。混凝土强度等级、钢板开孔大小、贯穿钢筋对PBL剪力键的受力性能有重要影响并遵循一定的规律。     

PBL剪力连接器的承载机理与屈服荷载

为了研究PBL剪力连接器的变形特征,通过4类9组共33个试件的加载试验,测试了外加荷载和PBL连接器变形,结合试件破坏形态,揭示了PBL剪力连接器在加载全过程的承载机理,探明了影响PBL连接器变形性能的主要因素.在此基础上,提出了PBL连接器屈服荷载的定义及计算公式.研究结果表明:PBL连接器的工作可分为拟弹性、弹塑性和屈服3个阶段;混凝土榫的剪断,导致PBL连接件屈服,屈服滑移量为1.2 mm;在弹性、弹塑性阶段由混凝土榫和钢筋共同承载;在屈服阶段,主要由芯棒钢筋承载;芯棒钢筋直径和强度、混凝土榫的直径是影响变形性能的主要因素,芯棒钢筋直径不宜小于16 mm.      

大跨度组合梁斜拉桥极限承载力影响因素

为探讨斜拉索断裂、组合梁界面相对滑移和桥面板剪力滞效应对结构极限承载力的影响,以在建的重庆江津观音岩组合梁斜拉桥为工程背景,考虑结构的几何非线性、材料非线性、体系转换、位移和应力的累积效应,按第二类稳定理论对桥梁全过程极限承载力进行了研究.结果表明,考虑斜拉索断裂、组合梁界面相对滑移和桥面板剪力滞效应的影响后,结构承载力安全系数最大变化分别达23.0%,19.0%和42.4%;斜拉索断裂对极限承载力的影响是一个先增大再逐渐减小的过程,而界面滑移和桥面板剪力滞效应对结构极限承载力的影响主要表现在短悬臂阶段.     

PBL剪力键荷载-滑移关系试验研究

为研究PBL剪力键(perfobond rib shear connector)加载全过程的结构行为,对11组37个试件进行了静载破坏试验,研究了PBL剪力键在各工作阶段下的荷载-滑移曲线及破坏特征.采用归一化方法分析了混凝土榫抗剪刚度、贯穿钢筋抗拉能力对PBL剪力键各工作阶段荷载-滑移关系的影响,提出了加载全过程的荷载-滑移关系公式.研究结果表明:在弹性段内,PBL剪力键的荷载-滑移关系呈线性,曲线斜率与混凝土榫抗剪刚度有关,在弹塑性段和强化段内,荷载-滑移关系呈幂函数,其系数与混凝土榫抗剪刚度、贯穿钢筋抗拉能力成线性关系;开孔孔径45、60 mm的PBL剪力键中,贯穿钢筋的合理直径分别为16、20 mm.     

空间XK形圆钢管相贯节点极限承载力非线性有限元分析

应用材料非线性和几何非线性有限元法对空间XK形节点圆管相贯节点进行了数值计算，分析了节点在荷载作用下应力的发展、变化过程及节点变形，并将分析结果与相关试验结果进行了比较，在此基础上得出一些有用的结论。     

桥墩地基极限承载力的三维弹塑性有限元分析

采用三维弹塑性有限元分析方法，研究了桥墩地基在竖向及水平荷载联合作用下的极限承载力问题。计算结果与实验结果吻合较好。     

钢牛腿极限承载力分析

针对某钢牛腿的变形事故．应用软件ALGOR12，对钢牛腿在不同荷载模式作用下的极限承载力进行了分析，得出了相关结论，可为类似结构的设计提供有益的借鉴。     

PBL传剪器极限承载力的试验研究

为了考查PBL传剪器在拉一剪组合环境应力下的性能,设计了4组12个PBL传剪器试件,对其极限承载力和滑移量进行了试验研究．试验结果表明,PBL传剪器的极限承载力受孔中钢棒强度、混凝土轴心抗拉强度、钢板开孔直径、钢筋直径和环境应力类型等因素的影响．上述参数可以组合为无量纲外荷载与传剪器抗力,二者之间的关系可以用直线拟合,用于确定PBL传剪器的极限承载力．较之环境应力为拉应力,环境应力为压应力时,PBL传剪器的极限承载力绝对值大．     

江口塘大桥极限承载力非线性有限元分析

考虑拱桥结构的极限承载力的三种分析方法,以绥宁县江口塘大桥为例,运用大型有限元软件ANSYS对该桥结构极限承载力进行分析与比较,得出了影响拱桥结构极限承载力的主要因素。     

桩基承载能力的有限元分析

针对工程实例,利用ABAQUS有限元软件建立单桩承载力的有限元计算模型,研究桩基承载特性,并与桩基静载试验所得实测数据比较。结果表明,模拟计算结果与工程实际基本吻合,说明采用的计算方法和模型是合理可行的。同时研究了在不同桩土界面摩擦系数条件下桩的沉降和轴向力变化情况,为不同工程地质条件的桩基设计提供参考。     

新型翼缘型开孔折板剪力键抗剪性能试验

在传统Twin-PBL键和翼缘型开孔波折板抗剪连接件基础上研究一种新型抗剪连接件-新型翼缘型开孔折板剪力键,对8组共24个剪力键做抗剪承载力推出试验,研究折板间距对承载力影响,并将新型翼缘型开孔折板剪力键与相应Twin-PBL对比。结果表明:折板间距对承载力影响较大,间距20 cm的剪力键承载力最大,比相应间距25 cm的增加8.76%,比相应间距30 cm的增加11.24%;新型折板剪力键抗剪切性能明显高于相应结构尺寸的直板剪力键,最高增加92.1%。说明该新型翼缘型开孔折板剪力键具有承载力高、抗疲劳性能好、加工制作方便、不易发生突然破坏、安全性能好等特点。     

大跨度钢筋混凝土箱拱极限承载力的复合非线性分析

基于大跨度箱形拱桥的几何非线性及材料非线性耦合分析方法．可推导出采用平面杆系对钢筋混凝土箱拱进行非线性有限元分析的方法,并编制相应的计算程序,用于桥梁结构的非线性分析,以正确把握桥梁结构的受力状态和破坏机理。     

剪力连接件的三维非线性仿真分析方法

基于有限元仿真分析技术和混凝土本构理论，提出了有限元仿真分析和实物验证试验相结合研究剪力连接件的新方法，将此方法用于3类共7个子类新型剪力连接件的全过程受力分析，并将有限元分析结果和模型试验结果进行对比，证实了这一方法的有效性和准确性，使得通过有限元仿真分析和实物验证试验相结合研究多种剪力连接件的受力特性成为可能．     

钢管混凝土界面抗剪粘结性能的有限元分析

本文建立了钢管混凝土界面抗剪粘结的有限元分析模型,通过大型有限元软件ANSYS进行计算,计算结果与试验结果相对比,证明了有限元分析模型的可靠性。     

斜交箱梁桥剪滞效应的有限元分析

将薄板弯曲问题的广义协调元与平面应力问题的薄膜单元组合，得到平板壳元以分析斜交连续箱梁桥的剪滞效应．通过对模型试验值与有限元计算值的比较，证实了这一分析方法的有效性．以某斜交箱梁为例。分析了集中荷载、均布荷载作用下不同斜度斜交箱梁剪滞效应的纵、横向分布规律，并与相应正交箱梁进行了比较．结果表明，斜交箱梁的剪滞效应比正交箱梁更为显著，设计时必须充分考虑其剪滞效应．     

某双曲拱桥加固前后承载能力评估

以甘肃路网中一跨30m现役空腹式双曲拱桥为工程背景,根据其结构特点,采用实体单元模型,利用大型通用有限元结构分析软件Ansys对该桥原位移场、应力场及力学行为进行空间有限元模拟分析,进而采取有效的方法对其进行加固处理,经模拟分析,该桥加固后其承载能力及刚度明显提高,有效地降低了桥跨结构的位移与应力,改善了桥跨结构的整体受力性能,加固效果良好。     

薄壁箱梁剪滞效应一维有限元分析

根据最小势能原理,建立薄壁箱梁挠曲剪滞基本微分方程.以其解析式作为形函数,利用刚度系数的定义,推导了考虑剪滞影响的箱形梁单元刚度矩阵及等效结点力公式.用该梁单元对一箱梁模型进行计算,并与按SAP通用程序计算结果及试验结果进行比较,证实了本文方法简单而且有效.为了探讨各种剪滞翘曲位移模式的合理性,分别选取二次抛物线、三次抛物线、四次抛物线及余弦函数等翘曲位移模式进行计算;结果表明,这些翘曲位移模式在一定程度上均存在不足,目前还缺乏一种更加合理的位移模式.     

嵌岩抗滑桩底端支承条件有限元分析

考虑桩岩相互作用,采用平面弹塑性有限元方法对嵌岩抗滑桩进行内力分析。同时采用传统K值法,桩端支承条件分别按固定、铰支和自由考虑,计算出3种不同支承条件下的桩身内力,并分别与有限元法的内力计算结果进行比较。分析结果表明:传统K值法采用桩端固定支承条件得到的桩身内力更接近有限元分析结果,故在嵌岩抗滑桩工程设计中,桩端支承条件应按固定端考虑。     

大跨度钢筋混凝土箱拱极限承载力的复合非线性分析

基于大跨度箱形拱桥的几何非线性及材料非线性耦合分析方法,采用平面杆系对钢筋混凝土箱拱进行非线性有限元分析的方法,及编制的计算程序．对于大跨度钢筋混凝土箱拱极限承载力的复合非线性分析有所助益。