考虑局部屈曲加劲钢箱形构件极限承载力的纤维梁柱模型

大型桥梁加劲钢箱形构件的极限承载力会受到板件局部稳定性能的影响,而目前尚缺乏成熟的可直接计入局部屈曲的高效计算模型。归纳总结国内外钢构件计算方法对局部屈曲的处理方式,明确以有效应力法即采用板件(或加劲板)平均受压应力-应变曲线简化局部屈曲效应的研究思路。通过有限元程序ANSYS二次开发钢板拉压非对称本构模型,提出一种可直接计入局部屈曲的纤维梁柱模型。材料本构模型中受压应力-应变曲线通过小型的加劲板板壳模型得到,且全面考虑了焊接残余应力与几何缺陷。搜集已开展的钢箱梁、钢桥塔及钢拱肋的稳定性试验,采用提出的纤维梁柱模型、板壳模型与传统弹塑性梁柱模型进行分析,展示截面纤维划分策略,验证文中纤维梁柱模型的可靠性与高效性;通过设置不同的缺陷参数,探讨缺陷水平与局部屈曲对各个构件极限承载力的影响。研究表明,随着缺陷水平的严重,局部屈曲会显著降低极限承载力,提出的纤维梁柱单元模型能够有效地预测加劲钢箱形构件的极限承载力,具有较广泛的应用前景。

钢框架梁柱外伸式端板连接的非线性有限元模拟

钢框架梁柱外伸式端板连接作为一种典型的半刚性连接方式,其受力性能较为复杂。为全面了解该连接方式下的受力特性,采用ANSYS Workbench软件建立有限元分析模型,在考虑材料非线性、几何非线性、状态(接触)非线性的情况下,分析连接节点在高强度螺栓预紧力及竖向位移荷载作用下的受力性能。研究结果表明:1)在预紧力作用下,螺栓与端板的接触压力集中分布在螺栓孔的周边,分布面积约为螺栓杆截面面积的10倍;2)设置柱腹板加劲肋及端板加劲肋是外伸式端板连接节点必不可少的构造措施;3)受拉区高强度螺栓受到较大的拉力和剪力,受压区螺栓在弹塑性阶段也会承受较大的剪力。本文成果可为钢框架梁柱外伸式端板连接的分析与设计提供一定的借鉴与参考。

含结构节点的地铁车站空间受力分析

南京地铁一号线某车站一、二号线换乘站 ,地铁二号线区间和规划的公路隧道斜交穿过车站地下二层 ,车站节点多 ,结构受力复杂。采用传统的平面简化法显然难以确定车站各种构件受力情况。本文提出采用梁 板 柱空间单元模型 ,利用通用程序ALGOR ,对车站进行空间受力分析 ,并将结构节点处梁、板、柱内力与一般地段进行比较 。

钢框架梁柱端板连接的非线性有限元分析

运用通用有限元软件ANSYS建立三维有限元模型,对8个不同形式、不同构造的钢框架梁柱端板连接进行了非线性有限元分析(FEA),并与相应的试验结果进行了全面对比分析。比较结果表明:该文的有限元模型不但能够准确地分析计算各种类型和不同构造的钢框架梁柱端板连接节点的整体受力特性,包括承载力、弯矩-转角(M-φ)曲线、极限变形状态等,还能有效地分析计算节点及其组件的细部受力特性,包括高强度螺栓的预拉力,端板和柱翼缘之间的接触状态,以及节点域、端板、螺栓、端板加劲肋、节点域加劲肋等组件的受力状态,为进一步运用该模型对各种形式和构造的端板连接进行全面的有限元参数分析计算提供了正确性依据。同时,有限元分析还给出了螺栓预拉力引起的接触面预压力分布、荷载作用下接触面的摩擦力分布以及节点的主应力流分布等对于全面和深入理解端板连接节点受力特性非常有意义但是又难于通过试验进行测量的结果。

翼缘削弱型端板连接节点抗震性能分析

为克服梁柱外伸式端板连接节点抗震性能的不足,论文提出了梁翼缘削弱型外伸式端板连接节点这种新的节点形式。应用ANSYS有限元对此种节点进行了非线性单调和滞回有限元分析。研究了端板厚度、端板上螺栓数量、翼缘削弱尺寸(削弱区起始位置、削弱区长度、最大深度)对节点承载力、塑性铰形成规律以及滞回性能的影响。结果表明:所提出的梁柱外伸式端板连接节点的抗震性能优于普通外伸式端板连接节点;选择合理削弱参数可以有效地提高外伸式端板连接节点的抗震性能,克服其不足。

采用纤维模型梁柱单元对粘钢加固混凝土梁的模拟分析

采用计算机模拟分析加固构件在不同荷载阶段的受力性能,不仅能够减少投入,而且可以得出具有普遍意义的结论。利用纤维模型梁柱单元对粘钢加固混凝土梁的受力过程进行了模拟分析,结果表明,采用该模型可以较好地模拟粘钢加固构件的受荷过程,为结构构件加固性能的研究提供了一种有力的分析工具。

全栓接蜂窝梁柱端板连接空间节点梁铰机制有限元分析

目的提出一种全栓接蜂窝梁柱端板连接空间节点并探究节点强弱轴向蜂窝梁成铰机制的影响因素及梁铰发展规律,为工程应用提供参考。方法在验证ABAQUS模型精确度良好的基础上,建立36个蜂窝梁柱端板连接空间节点模型,分析连接刚度(端板厚度)、蜂窝梁节点转动贡献率(开孔率、开孔位置)对节点力学性能及破坏形式的影响,基于等效T型件法及组件法分析了弱轴向节点组件的节点转动贡献率。结果柱弱轴向弯曲变形及环端板对柱翼缘的约束使强轴向端板的抗弯承载能力降低,连接刚度及蜂窝梁节点转动贡献率足够时,强弱轴向最终均可形成梁铰机制,并具备良好的承载能力。结论强弱轴向端板厚度分别宜大于t_(cf)(柱翼缘厚度)与0.75 t_(cf),建议强弱轴向蜂窝梁开孔率分别为60%~65%和65%~70%,蜂窝梁节点转动贡献率可作为节点破坏模式的识别指标,并给出相应的计算方法。

节点域构造不同的外加强环式梁柱异型钢框架节点有限元分析

目的找出节点域处不同构造特征对节点的塑性铰的发展情况、破坏特征和抗震性能的影响规律.方法利用有限元软件ABAQUS建立了外加强环式箱型柱-H梁异型钢框架节点的三维有限元模型,对框架节点的节点域处设置不同面积的外加强环板进行建模分析.结果外加强环式箱型柱-H梁异型钢框架节点在节点域1屈服后,在外加强环转角处形成塑性铰,避免了梁端焊缝的开裂,提高了节点的耗能能力.三种节点连接形式的滞回环大而饱满,采用全环板、3/4环板和1/2环板的等效黏滞阻尼系数分别为0.409、0.455和0.379.结论该类异型节点在不同节点连接方式下都具有良好的延性性能、耗能能力和抗震性能,在实际工程应用的设计和施工中建议采用3/4环板.

钢管混凝土梁柱齿状钢板连接节点非线性有限元分析

利用ANSYS有限元软件对新型方钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点—齿状钢板连接节点进行了分析,并与试验结果进行比较.有限元数据得到了试验结果的支持,结果表明计算模型适用于钢管混凝土节点性能分析,从而从计算和试验两方面均得出新型钢管混凝土节点满足强柱弱梁,节点更强的原则.

箱型柱-H型钢梁的指形板加强型节点滞回性能研究

指形板加强型节点是对普通盖板连接节点的一种改进形式。为研究指形板连接的滞回性能,利用有限元分析软件ABAQUS建立三维实体单元模型进行循环加载有限元模拟,验证了有限元模型的有效性。设计了11个试件,与普通盖板连接节点对比分析,并研究了指形板厚度、指形深宽比等参数对该节点滞回性能的影响。分析结果表明:指形板加强型节点具有与普通盖板节点相同的承载力和延性,并有效降低了盖板沿宽度方向的应力分布;指形板的厚度对其滞回性能影响很小;指形深宽比的大小应控制在3.0左右。

钢管混凝土柱与组合梁端板连接的非线性有限元分析

为了研究钢管混凝土组合框架梁柱半刚性连接的受力性能与破坏形式,本文采用ABAQUS软件建立了钢管混凝土柱与钢-混凝土组合梁端板连接的非线性有限元模型。该模型考虑了材料非线性、几何非线性和复杂接触问题,确定了钢管核心混凝土和楼板混凝土的本构关系模型、各组件的复杂接触关系。研究了组合节点的柱端水平荷载-水平位移关系曲线和破坏形式,并用试验结果验证了计算结果的准确性。进行了大量的参数分析,获得了在正、负弯矩作用下影响组合节点极限承载力和初始刚度的主要参数。研究结果表明:所建立的钢管混凝土柱与钢-混凝土组合梁端板连接的有限元模型具有较好的准确性,可以为半刚性钢管混凝土组合框架的理论研究提供参考依据。

外包U形钢与混凝土组合梁柱节点在低周往复荷载作用下的抗震性能分析

对外包U形钢混凝土组合梁与钢管混凝土柱的连接节点进行有限元分析,采用ANSYS有限元分析软件对组合结构一种节点形式进行三维实体建模,研究其在低周反复荷载作用下的延性性能、耗能能力,得到构件的应力分布、节点的极限承载力、滞回曲线等计算结果。结果表明,组合节点承载能力强,刚度大,稳定性好,破坏形式为正截面受弯破坏,但耗能能力不强。

装配式梁柱铰接钢框架-屈曲约束钢板剪力墙体系抗震性能有限元分析

将梁柱铰接钢框架与屈曲约束钢板剪力墙相结合是一种新型的抗震结构体系。铰接框架体系承担竖向荷载,屈曲约束钢板剪力墙体系承担水平荷载,受力明确,构造简单,更适合装配化施工及建筑工业化要求。为研究该体系的动力特性和抗震性能,采用有限元软件进行弹性分析和动力时程分析,并与刚接框架-屈曲约束钢板剪力墙体系、刚接框架-普通钢板剪力墙体系进行比较。分析时屈曲约束钢板剪力墙采用混合"4-6"杆系模型进行模拟。分析结果表明,该体系在8度(0.2g)抗震设防烈度下具有良好的抗震性能,能够满足"三水准"的抗震设防要求,但在8度(0.3g)抗震设防烈度时,底层柱端出现塑性铰。当梁柱截面相同时,刚接框架的基底剪力较大且底层柱过早出现塑性铰。因此,铰接框架-屈曲约束钢板剪力墙体系表现出更优良的动力性能。

美国房屋钢结构规范几个问题的评论

讨论美国房屋钢结构规范ANSI/AISC 360-10正文和条文说明中存在的几个问题。首先是关于压弯构件Cm系数的命名、取值和避免与另一系数Cb重复。其次是关于轴压构件板件宽厚比限值λr规定的矛盾和压弯构件λr的缺失。再次是焊接压弯构件弯扭屈曲的计算公式。最后是单边连接单角钢压杆等效长细比如何应用于高强度角钢。

梁柱端板连接节点柱翼缘、柱腹板加强方法有限元分析

根据"强柱弱梁"的需求,梁柱端板连接节点处柱部分的加强方式一般有设置横向加劲肋、节点域内腹板加补强板、柱翼缘外加补强板、角钢内贴柱翼缘螺栓连接、角钢外贴柱翼缘螺栓连接等方式。采用有限元软件ABAQUS建立三维有限元模型,对这些不同形式、不同构造的钢框架梁柱端板连接进行了非线性有限元分析(FEA)。通过分析比较可知:同时设置横向加劲肋与腹板补强板能够较好地限制柱子的变形,大幅度提高节点的初始刚度与强度;而角钢内贴柱翼缘栓焊连接、角钢外贴柱翼缘螺栓连接不仅能够满足建筑管线通道的需求,同时也能够提升节点初始刚度与强度,也便于弱轴采用螺栓连接。

梁端布置铅板的框架结构抗震性能分析

铅板是一种耗能能力良好,具有较强的变形能力、抗剪切能力,且制作简易方便的装置.本文对梁端布置不同厚度的铅板耗能情况进行有限元分析,比较不同厚度的铅板对框架结构梁柱节点的抗震性能影响.结果表明,铅板布置于梁端对结构抗耗能能力有较大提高.

梁端加强型长焊接孔节点滞回性能有限元分析

为了研究梁端加强型长焊接孔节点的滞回性能,对7个不同细部构造的节点用ABAQUS软件进行有限元模拟分析。首先,对长焊接孔节点在循环荷载作用下的受力性能进行有限元模拟并与试验对比验证;然后,对长焊接孔节点进行扩翼加强并对该新型节点进行循环荷载作用下的有限元变参数分析,研究焊接孔长度的变化对该节点滞回性能的影响,最后对发现的问题进一步改进。研究结果表明:扩翼式长焊接孔节点的滞回曲线呈饱满的梭形,随着焊接孔长度的增大,焊接孔末端的应力逐渐增大,但梁端的应力也增大且基本大于焊接孔末端的应力,说明扩翼式长焊接孔节点并不能明显改善节点的受力状态;对长焊接孔节点进行梁端盖板加强后,应力水平明显降低,且焊接孔末端的应力水平始终高于梁端焊缝处的应力,说明盖板型长焊接孔节点可以有效地保护节点焊缝。

梁柱盖板连接节点强度和刚度的有限元分析

盖板加强式梁柱刚性连接节点是使塑性铰外移以提高节点塑性变形的一种改进形式。采用通用有限元软件ABAQUS,对梁柱盖板连接在单调荷载作用下的受力性能进行了三维非线性有限元分析。分别考虑柱腹板厚度、柱翼缘厚度及柱翼缘宽度的影响,设计了3组共12个试件,总结了这3个因素对节点承载力和刚度的影响,为此类节点的设计提供了参考。

梁柱节点处粘钢加固作法研究

介绍了一种新的异型钢板粘钢加固负弯矩区抗弯不足的作法,并对其与规范中作法进行了有限元分析对比,结果表明这种作法可以有效提高被加固梁的承载力,使挠度明显降低,并且有效地抑制了裂缝在构件中的开展,计算证明此方法有效且可靠。

不同轴压比RCS梁柱组合件抗震性能分析

提出了一种新型钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)组合件的节点构造形式,并研究其抗震性能。对6个1/2比例的柱贯通型RCS组合件进行了拟静力试验,并使用ABAQUS软件进行有限元数值模拟和拓展参数分析,研究了轴压比对组合件的承载力、滞回性能、延性、刚度退化及耗能能力等抗震性能参数的影响规律。研究结果表明:钢板箍可有效约束节点处核心混凝土;组合件达到极限状态时,破坏模式主要分为梁铰破坏和构造破坏,梁铰破坏的组合件的抗震性能优于构造破坏组合件的抗震性能;RCS梁柱组合件的有限元模拟结果与试验结果较符合;轴压比对组合件抗震性能有较大影响,随着轴压比提高,组合件的滞回曲线变得饱满,耗能能力变强,但延性降低,承载力衰减速率加快。在一定范围内,提高轴压比有利于增大RCS组合件水平承载力,但在高轴压比下,其水平承载力略有降低。组合件破坏形态与特征符合抗震设计原则;工程应用中应对焊缝质量提出严格要求,避免组合件出现构造破坏;按“强柱弱梁、强节点弱构件”原则设计的RCS组合件具有良好的抗震性能。