配筋空心方钢管高强混凝土纯弯构件受力性能有限元分析

目的 研究配筋空心钢管高强混凝土构件的抗弯性能,推动其在建筑结构中的应用。方法 采用有限元分析软件ABAQUS建立配筋空心钢管混凝土构件有限元模型,在验证模型准确的基础上,分析构件的受力全过程及钢材屈服强度、混凝土抗压强度、钢管壁厚、钢筋直径、普通钢筋数量对构件受弯性能的影响。结果 纯弯试件在荷载作用下受力过程可分为3个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段和强化阶段;试件破坏形态均为受弯破坏,表现出较好地延性。结论 组合构件在弯矩作用下可以很好地协同工作;钢材屈服强度和钢管壁厚的增加对构件承载力的提高影响最显著,建议配置普通钢筋数量在6~8根为最优。

冷弯薄壁型钢纯弯构件截面分类

为研究冷弯薄壁卷边槽钢纯弯构件截面分类,基于试验数据验证后的有限元模型,对不同板件宽厚比下冷弯薄壁卷边槽钢纯弯构件进行了大量的参数分析。结果表明:抗弯承载力随翼缘与腹板宽厚比的减小而增大。在考虑翼缘与腹板相关作用的前提下,基于截面承载力得出板件截面宽厚比限值,提出了冷弯薄壁卷边槽钢纯弯构件截面分类方法。

UHPC梁开裂弯矩适用计算方法研究

为探究超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)梁抗开裂性能,通过4点弯曲试验研究了不同纤维类型、掺量及配筋率对梁受弯抗开裂性能的影响.基于试验结果,结合理论分析及数值模拟,对比了不同开裂弯矩计算方法结果,并探究了多种UHPC受拉本构对开裂荷载计算值的影响.分析了不同方法所得结果的差异及原因,提出了一种超高性能混凝土梁开裂弯矩计算方法.结果表明:UHPC抗拉强度是影响梁开裂弯矩的最直接因素,提高梁配筋率、增大纤维掺量、改变纤维形状有利于提高梁的抗开裂性能,但作用有限;截面平衡法、等效截面法计算结果偏大,美国FHWA规范的计算结果与试验值较为吻合,但相关性不好;收集相关文献数据验证表明,本文方法能准确预测超高性能混凝土梁开裂弯矩.

基于构件直接分析法的高强钢压弯构件平面内稳定研究

基于构件直接分析法,建立了横向荷载作用下两端简支初弯曲压弯构件平面内稳定的通用分析过程,得到了挠度的一般表达式和二阶弯矩的一般表达式。以全跨均布荷载、跨中集中荷载作用下初弯曲压弯构件为研究对象,采用数形结合法确定了最大二阶弯矩的位置,得到了对应的最大二阶弯矩、C_(mx)系数的表达式,基于边缘屈服准则确定了轴压力-弯矩相关方程。对比了C_(mx)系数与《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)中的等效弯矩系数,并通过数值算例验证了分析结果的正确性。结果表明:对于横向荷载作用下两端简支初弯曲压弯构件的平面内失稳,不需要采用等效弯矩概念和等效弯矩系数进行内力的确定,GB 50017—2017中的等效弯矩系数未实现等效的效果;当采用《高强钢结构设计标准》(JGJ/T 483—2020)设计压弯构件的平面内稳定时,建议采用C_(mx)系数代替GB 50017—2017中的等效弯矩系数。

钢筋混凝土柱二阶配筋的不同计算方法对比

计算钢筋混凝土柱的配筋,需要迭代求解材料非线性和几何非线性问题,不便实际应用。基于混凝土和钢筋的本构关系,根据截面应变求解精确的截面内力-曲率关系,简化杆件变形曲线为二次抛物线来计算外部作用。根据精确的截面内力-曲率曲线和外部作用曲线的特点,分别按照我国《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)和欧洲规范(Eurocode 2),对截面的极限曲率进行了简化,最后绘制了计算杆件二阶总弯矩和配筋的总诺模图。通过具体算例对比分析,结果显示欧洲规范的简化与精确值更相符,且更经济。

支吊架用卷边槽钢受弯构件的稳定性研究

本研究对支吊架用卷边槽钢受弯构件进行了弹塑性稳定分析,运用有限元软件分析了长细比、截面尺寸、初始弯曲等参数对其稳定性的影响。研究结果显示,卷边槽钢的屈曲变形与其长细比有关。此外,其截面大小也会对结构的稳定性产生一定的影响。另外,初始弯曲对总体稳定系数的影响很大,且影响程度与构件的正则化长细比密切相关。在有限元计算的基础上,与现行规范进行了比较,增加了一个修正系数以确保设计的安全性。

Inelastic Deformation Analysis of Aluminum Bending Members

Aluminum alloys are typical nonlinear materials, and consequently bending members made of this material exhibit a nonlinear behavior. Most design codes do not pay much attention to such deformations and adopt a simple linear analysis for the calculation of deflections. This paper presents an investigation of the nonlinear deformation of aluminum bending members using the finite-element analysis （FEA）. The plastic adaptation coefficient, which can be used to limit the residual deflection, is introduced, and the influence of residual deflection is investigated. A method for evaluating the plastic adoption coefficient is proposed. This paper also shows the load-deflection curve of aluminum bending members and the influence of several parameters. A semi-empirical formula is derived, and some numerical examples are given by FEA. The coefficients of the semi-empirical formula are modified by the FEA results using the nonlinear fitting method. Based on these results, two improved design methods for strength and deformation of aluminum bending members are proposed. Through the comparison with test data, these methods are proved to be suitable for structural design.

深受弯盖梁计算方法及设计要点分析

在结构设计中,当梁跨高比l/h≤5.0时称为深受弯构件(包括短梁和深梁),在外荷载作用下,深受弯构件截面应变不符合平截面假定,承载力计算原理与一般受弯构件不同。在桥梁设计领域,柱式墩台盖梁以及桩基承台均属于转换梁,具有跨径小、截面高度大的特点,跨高比一般不大,普遍属于深受弯构件。根据相关规范规定,盖梁跨中跨高比为2.5<l/h≤5.0时采用内力臂表达式计算正截面抗弯承载力,盖梁外悬臂集中力作用点距柱外边缘的距离小于或等于盖梁截面高度时,按拉压杆模型计算。结合某城市快速路钢筋混凝土盖梁设计实例,论述了深受弯盖梁承载力计算方法,并与采用一般受弯梁计算承载力计算结果进行了比较,揭示了深受弯盖梁的受力特点和设计要点,为类似工程提供了参考。

创建复杂建筑弯扭构件的数学方法

本文介绍一种简单的数学方法,以解决双曲弯扭构件的建模工作。此方法适用任意曲面上任意截面的构件布置,方法简单、实用,并能提供后期加工需要的所有数据。

输电铁塔单角钢结构杆件内力及稳定承载力分析

当前输电铁塔设计使用的杆系模型计算结果不够精确,不能准确反映杆件内力,使用更准确的计算模型并与试验结果作对比找到更合适的内力计算方法是必要的。通过对一个耐张试验塔的一个导线横担用ABAQUS实体单元模型进行试验加载模拟,将数值计算结果与试验结果进行对比,证明了数值模型计算结果的有效性。在此基础上,分析并阐述了螺栓连接的输电塔单角钢结构杆件内力的分布规律。现行真型塔试验杆件内力的测量方法不正确,不能正确反映杆件受力状态;铁塔单角钢斜材不是轴力构件,受压杆件是压弯构件,杆件弯矩包含一阶及二阶弯矩,不能忽略;双面连接的主材杆件按轴力杆计算是正确的。按《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》及其新版《架空输电线路杆塔结构设计技术规程》,将分析对象横担的上、下平面的主要受压斜材分别用轴压构件和压弯构件的规范公式计算单角钢受压斜材的稳定应力,与实际应力进行了比较,论述了推荐方法的安全合理性。

火灾后钢筋混凝土受弯构件抗弯承载力

研究火灾后钢筋混凝土受弯构件的抗弯承载力统一算法,分析火灾后钢筋混凝土矩形截面梁、单向板和T形截面梁的抗弯承载力。构件受火位置包括受拉区和受压区,截面配筋方式包括单筋截面和双筋截面。考虑以上因素,给出火灾后钢筋混凝土受弯构件抗弯承载力完整的计算公式,结合数值分析和试验结果验证公式的有效性。研究结果表明,提出的计算方法可以较准确地计算火灾后钢筋混凝土受弯构件的抗弯承载力。

锈蚀钢筋混凝土压弯构件抗震性能的试验研究

采用外加电流对混凝土压弯构件中的钢筋进行了快速锈蚀 ,通过对锈蚀钢筋混凝土压弯构件抗震性能的试验研究 ,详细讨论了钢筋锈蚀程度对混凝土压弯构件的初始刚度、延性、承载力降低性能、耗能能力等的影响 ;从理论上探讨了钢筋锈蚀对构件抗剪承载力的影响 ,提出了锈蚀钢筋混凝土压弯构件的抗剪承载力计算表达式 。

特高压输电线路钢管塔计算模型的选择

特高压钢管塔按整体空间桁架简化模型,采用杆单元进行受力计算,由于假定杆件只承受轴向力而忽略杆端弯矩作用,使得计算结果与实际情况存在差异。以1000kV淮南—上海(皖电东送)输变电工程特高压同塔双回钢管塔为分析对象,采用铁塔设计通用程序的杆单元、有限元计算通用软件ANSYS的梁杆混合单元和梁单元3种计算模型,对钢管塔的静、动力性能进行了分析和比较。结果表明:由3种单元模型计算的主材轴力、杆塔动力特性基本一致;梁杆混合单元模型与梁单元模型计算的主材杆端弯矩接近。建议特高压钢管塔的受力计算,采用梁杆混合单元模型的整体空间桁架法。

粘贴钢板加固钢筋混凝土矩形受弯构件的非线性有限元数值模拟

利用有限元方法建立非线性有限元模型,模拟计算粘钢加固的钢筋混凝土矩形截面受弯构件的受力、破坏全过程。在分析中利用单元生死技术,对构件在受荷载加固和未受荷载加固的不同情况进行比较,有限元计算结果表明:粘钢加固钢筋混凝土受弯构件的加固效果是明显的,同时加固效果与被加固构件破损程度和加固方法有关。

考虑杆件初弯曲的单层球面网壳稳定性能

基于通用有限元软件ANSYS及自编的前后处理程序,针对是否考虑杆件初弯曲的单层球面网壳结构进行对比分析.采用随机缺陷模态法进行了考虑杆件初弯曲的2800余例K8型单层球面网壳的弹塑性荷载-位移全过程分析,掌握了弯曲角度、幅值随机变量对网壳稳定性能的影响规律.论证了一致缺陷模态法和特征缺陷模态法计算杆件初弯曲对网壳极限承载力影响的适用性.提出了适用于计算考虑杆件初弯曲影响的网壳极限承载力修正的一致缺陷模态法.采用修正的一致缺陷模态法进行了300余例考虑杆件初弯曲的K8型单层球面网壳的弹塑性全过程分析.结果显示:采用修正的一致缺陷模态法可以计算考虑杆件初弯曲的单层球面网壳极限承载力的最小值.杆件初弯曲能够降低单层球面网壳的极限承载力,并改变其屈曲模态和塑性发展分布.当最大允许初弯曲为杆件长度的1/1 000时,网壳极限承载力最大下降5%以上;当最大允许初弯曲为杆件长度的2/1 000时,网壳极限承载力最大下降10%以上.

钢管混凝土叠合构件受弯性能分析

通过10根钢管混凝土叠合构件的受弯试验,研究了其抗弯性能;分别用极限平衡法和条带法计算了试件的受弯承载力,用条带法计算了试件截面的弯矩-曲率全曲线,计算结果与试验结果符合;根据试验结果,钢管混凝土叠合构件截面的弯矩-曲率关系曲线可简化为三折线,并给出了用弯曲刚度表示的三折线的方程。

铝合金板式节点面外初始弯曲刚度的杆件间交互影响

铝合金板式节点具有良好的整体刚度性能,其面外初始弯曲刚度的杆件间交互影响不容忽视.本文在现有研究的基础上,定义了铝合金板式节点面外弯曲刚度矩阵.为进行深入研究,对铝合金板式节点进行有限元模拟.以节点板厚度、节点板半径、杆件高度和螺栓数量为参数,建立14个节点模型,分析关于节点面外弯曲刚度的杆件间交互影响.根据有限元结果,提出计算杆件交互影响程度的理论公式.和有限元结果的比较表明,公式的计算精度高,具有良好的适用性.

输电铁塔冷弯角钢构件轴心受压承载力分析及试验研究

输电线路铁塔应用冷弯型钢,可以提高输电铁塔设计水平,降低钢材用量。文章结合输电铁塔的结构特点,选取不同截面、长细比的冷弯角钢构件进行轴心受压承载力试验和有限元分析,得到了输电铁塔用冷弯角钢轴心受压构件的荷载-应变发展规律和极限承载力,并与现行设计规范承载力计算值进行了对比。分析结果表明,现行规范体系不适合我国输电铁塔冷弯型钢轴心受压构件的强度设计。通过对试验和理论分析结果进行拟合,确定了输电铁塔冷弯型钢轴心受压构件稳定系数曲线,提出了输电铁塔冷弯型钢构件承载力计算的修正意见。

T形、L形截面钢筋砼双向压弯构件正截面承载力的研究

对１１根Ｔ形、６根Ｌ形及２根矩形截面钢筋砼双向压弯构件进行了试验研究，在此基础上用电算程序进行理论计算，结果与试验结果吻合较好。同时还根据大量电算分析揭示了Ｔ形、Ｌ形截面双向压弯构件正截面承载力的变化规律。最后，编写了用于配筋计算的电算程序，该程序亦适用于其它任意截面形状压弯构件的正截面承载力计算。

十字形截面钢筋砼双向压弯构件正截面承载力的研究

对８根十字形截面钢筋砼构件在轴向力及双向弯矩共同作用下的反复加载试验研究，揭示了十字形截面钢筋砼双向压弯构件的破坏形态及正截面承载力的一般规律。在此基础上，采用数值迭代方法，编制了相应的电算程序，对其受力性能做了进一步的理论分析，提出了十字形截面钢筋砼双向压弯构件正截面承载力的计算方法。