压弯作用下钢管混凝土柱极限承载力的数值计算方法

应用基本的数学理论,推导出压弯柱的应变、挠度和转角计算公式。然后根据简单的力学知识进行压弯柱极限承载力的计算。根据以上计算方法采用工程软件Matlab 6.0进行钢管混凝土压弯柱极限承载力的程序编制,编制过程中涉及到的截面划分、参数调整、极限荷载判定以及加载的程序处理方法都给予了介绍。最后经与试验比较,该程序计算结果能够满足实际工程需要。

压弯扭作用下新型承插装配式桥墩的抗震性能

为明确并提升承插式拼装桥墩抵抗压弯扭等复合荷载的能力,提出了一种结合灌浆套筒和承插口组合连接的新型承插装配式墩,通过复合荷载作用下的拟静力试验对比了现浇(reinforced concrete,RC)、灌浆套筒(grouting and sleeve,GS)、承插口(socket with ultra-high performance concrete,SU)和结合套筒连接钢筋的新型承插(grouting sleeve and socket with ultra-high performance concrete,GSU)连接拼装桥墩的损伤机理和滞回性能,结合有限元模型重点讨论了承插口深度对滞回性能的影响。结果表明:4个构件的破坏模式都是以受弯破坏为主的弯扭破坏,其中SU构件出现了轻微拔起的现象,而对应的GSU构件并未出现该现象,与RC构件接近;各构件的剪力-墩顶位移骨架发展趋势比较一致,由于GSU构件纵向钢筋连续,具有更好的整体性能,其抗弯承载力与RC构件接近,且明显大于SU和GS构件,4个构件弯曲滞回耗能较为接近;承插口深度为1.0倍截面宽度的GSU构件抗扭承载力略高于RC构件,且明显大于其余装配式墩,GSU构件的扭转刚度、延性系数和耗能能力均大于其他3个墩;当承插口深度采用0.5倍构件截面宽度时,新型承插GSU构件的抗弯和抗扭承载力均略高于整体现浇构件,具有良好的抵抗压弯扭荷载的能力,可以实现浅承插口连接。研究结果可为压弯扭复合作用下装配式墩的应用提供试验依据。

压弯作用下焊接空心球节点抗弯刚度研究

焊接空心球节点在大跨度空间结构中的应用越来越广泛。为了深入研究压弯作用下焊接空心球节点的抗弯刚度,采用正交设计法设计了6组12个试件,对试件进行压弯试验,绘制节点的弯矩一转角曲线,并计算得到焊接空心球节点的抗弯刚度。运用有限元软件ABAQUS建立压弯作用下焊接空心球节点模型,采用线性强化应力一应变关系,考虑非线性影响,将试验测量和有限元模拟得到的抗弯刚度进行对比分析,验证有限元模型的准确性。再以有限元模型为基础,计算各个参数对焊接空心球节点抗弯刚度的影响,并通过回归分析提出压弯作用下焊接空心球节点抗弯刚度计算公式。结果表明:管径与球径之比对压弯作用下焊接空心球节点抗弯刚度的影响最大,球壁厚的影响次之,偏心距的影响最小;提出的压弯作用下焊接空心球节点抗弯刚度计算公式较为准确。

腹板并合双肢冷弯薄壁Σ型钢压弯构件畸变性能试验研究

为研究腹板并合双肢冷弯薄壁Σ型钢拼合钢柱的畸变屈曲性能及其相关作用,并评估现行各国规范计算方法适用性,设计制作了22根构件进行压弯试验。以Σ型加劲、腹板孔位、偏心荷载作用位置、柱长等为主要参数,考察其对试件屈曲行为、破坏特征和极限承载能力的影响。结果表明:试验主要发生畸变屈曲或畸变-整体、畸变-局部相关屈曲,Σ型加劲有效地防止了腹板局部屈曲;腹板开孔不会影响屈曲模式的改变;关于强轴和弱轴的偏压位置及偏心距离对试件畸变屈曲行为有显著影响。采用中美技术标准包括中国规范GB50018-2002、JGJ/T 421-2018以及北美规范NAS 100-2016计算的承载力结果与试验结果进行了对比分析,结果表明:荷载绕强轴偏心作用时,中美规范计算结果均偏于安全;荷载绕弱轴偏心作用时,GB 50018-2002和NAS 100-2016计算结果偏于安全,而JGJ/T 421-2018计算值较为保守,试验与其比值约为1.64,该文建议腹板双肢并合截面整体协同工作下绕弱轴稳定承载力可按全截面计算。

压弯剪扭耦合作用下RC圆柱桥墩等效塑性铰长度研究

为保证小半径曲线桥圆柱桥墩在压弯剪扭耦合作用下等效塑性铰长度计算的准确性,基于22根钢筋混凝土(RC)圆柱桥墩拟静力试验数据,以扭弯比为主要影响参数提出压弯剪扭耦合作用下RC圆柱桥墩的等效塑性铰长度线性回归拟合公式。根据试验结果对拟合公式和不同规范中的计算公式进行评估,并对拟合公式进行修正。结果表明:扭转作用会影响桥墩等效塑性铰长度,所提出的拟合公式由于考虑了扭转效应的影响,在计算耦合作用下圆柱桥墩等效塑性铰长度时结果具有较高的准确性和保证率;规范中的公式均没有考虑扭转作用的影响,等效塑性铰长度计算结果离散性较大,会导致设计偏不安全。因此所提出的公式更适合压弯剪扭耦合作用下圆柱桥墩的等效塑性铰长度计算。

压弯剪作用下钢筋混凝土柱荷载-变形分析

为研究不同破坏模式下钢筋混凝土柱的受力机理及性能,该文提出能够考虑压弯剪相互作用的钢筋混凝土柱荷载-变形分析模型。以修正压力场理论及传统纤维截面分析法为基础,将柱受力过程分为弯曲控制及剪切控制两个阶段,分别对控制截面受拉区和受压区进行分析,同时考虑了纵筋受压屈曲及P-效应的影响,进而得到柱水平受剪承载力及其变形。最后,为验证模型的有效性,对所收集的拟静力试验柱进行了模拟。结果表明,压弯剪作用下钢筋混凝柱会表现出弯曲、弯剪及剪切三种不同的破坏模式,其荷载-变形性能差异较大,采用该文所提模型所得计算曲线与试验结果吻合较好,该模型能够被用于钢筋混凝土柱抗震性能分析。

双面叠合剪力墙压弯性能的数值模拟分析

双面叠合剪力墙是一种半预制剪力墙,由2片预制墙板和后浇混凝土通过桁架钢筋连接成整体.为研究其压弯性能,本文利用有限元软件ABAQUS进行双面叠合剪力墙的数值模拟,对轴压比、混凝土强度、边缘构件形式、插筋面积和配箍面积等参数进行分析.模拟结果发现:随着轴压比的增大,墙肢承载力增大,峰值前抗侧刚度增加,同时峰值后变形能力下降,承载力下降加快;高轴压比墙肢受内外混凝土强度变化较低轴压比墙肢更明显;墙肢承载力及变形能力受边缘构件形式影响不大,可采用含预制边缘构件的双面叠合剪力墙提升整体预制率;增加纵筋的搭接钢筋面积可以避免墙肢损伤集中于水平接缝处,使部分损伤转移至搭接区上部,同时墙肢承载力略有提升但峰值后承载力退化加剧;箍筋加密可提升墙肢变形能力.

压弯共同作用下叠合梁斜拉桥桥面板有效宽度研究

为合理考虑混凝土桥面板剪力滞效应带来的不利影响,文章依托双边箱型截面叠合梁斜拉桥工程实例,基于有限元法对压弯共同作用下桥面板的有效宽度计算方法进行研究分析,推导得到实用计算公式,并计算得到施工方案优化前、后桥面板的有效宽度系数。结果表明:现行组合结构桥梁相关设计规范不适用于计算压弯共同作用下叠合梁斜拉桥桥面板有效宽度,未考虑混凝土桥面板所受的压弯共同作用;压弯共同作用下,混凝土桥面板可以根据叠加原理分别计算考虑轴力、弯矩作用下桥面板的应力,得到叠合梁斜拉桥混凝土桥面板的正应力分布,以此计算压弯共同作用下叠合梁斜拉桥混凝土桥面板有效宽度;考虑压弯共同作用下的叠合梁斜拉桥桥面板应力验算时,施工状态下桥面板的应力可按1.3倍进行考虑,即偏安全地将混凝土桥面板应力值较初等梁理论的计算值提高约30%。

震损钢混柱的裂缝宽度计算理论及性能分析

针对目前裂缝宽度在计算和测量中存在的不足,提出基于黏结滑移理论的斜裂缝宽度计算方法。针对实际在役构件所受荷载不能确定和裂缝宽度无法准确计算的局限,提出分别根据弯曲变形量和剪切变形量计算钢筋混凝土柱的横向裂缝和斜裂缝宽度的计算方法和流程。在此基础上,考虑地震下钢筋混凝土柱受压弯剪共同作用的真实状态,建立位移与裂缝宽度的理论关系,提出根据水平总位移计算最大裂缝宽度的方法和流程。试验分析表明,在压弯剪复合受力状态下,根据所提方法计算钢筋混凝土柱的最大裂缝宽度具有较高的准确性,能够反映裂缝宽度随位移增长的动态演变过程,且可根据横向裂缝以及斜裂缝的数值比例判断钢筋混凝土柱的破坏模式。

异形钢管混凝土结构研究

由于异形钢管混凝土结构具有的独特优势,越来越多的研究人员开始参与到异形钢管混凝土结构的研究中来。目前研究当中,已表明异形钢管混凝土柱在轴压作用下,具有较高的承载力及其延性,在偏压或压弯作用下,异形钢管混凝土在设置了拉杆或者在混凝土内部配置了钢筋后,同样具有很好的延性与承载力。并且在实验室的模拟地震试验中,异形钢管混凝土结构的整体抗震性能良好,具有不错的塑形变形能力与耗能能力。

钢管混凝土抛物线空腹拱平面内稳定性能

钢管混凝土抛物线空腹拱是在钢管混凝土桁架拱上取消斜腹杆的拱结构。采取理论推导和数值模拟相结合的方式,对钢管混凝土抛物线空腹拱的平面内稳定性能进行深入研究。首先,使用有限元软件建立钢管混凝土圆管拱模型,与实验进行对比,证明建模方法的正确性。其次,推导出钢管混凝土抛物线空腹拱的换算长细比,并基于ABAQUS软件的分析结果,采用考虑矢跨比的轴压稳定系数公式,发现该公式能预测有限元计算结果。再次,对跨中加载和半跨加载分别进行一阶线弹性分析,研究钢管混凝土抛物线空腹拱中压力和弯矩的变化规律,并分析不均匀轴力和不均匀弯矩对压弯设计公式的影响。最后,推导出空腹拱的全截面塑性弯矩公式,根据二分法原理利用Python语言求出全截面塑性弯矩的数值,并根据有限元的计算结果,提出压弯共同作用下钢管混凝土抛物线空腹拱的设计公式,使其能用于指导工程实践。

带环向脱空缺陷的钢管混凝土构件压弯剪复合作用下的滞回性能试验研究

进行了12根钢管混凝土柱(4根无脱空柱、8根带环向脱空缺陷柱)在压弯剪复合作用下的滞回性能试验,试验参数包括剪跨比和脱空率。通过试验考察带环向脱空缺陷的钢管混凝土柱在压弯剪复合作用下的破坏形态,并详细分析了脱空缺陷对试件滞回曲线、骨架曲线、刚度和耗能能力的影响。结果表明:剪跨比和脱空率对试件的受剪承载力、剪切刚度和耗能能力有较大的影响,随着剪跨比增大试件的剪切刚度减小;随着脱空率增加,试件的受剪承载力和耗能能力均降低。

现行规范剪力墙轴压比限值的研究和探讨

现行规范中对剪力墙轴压比的计算仅考虑重力荷载代表值的轴向压力作用,基于此概念的剪力墙轴压比限值规定存在值得商榷之处。通过对一个具体工程案例的研究和分析,提出了对剪力墙截面在罕遇地震作用下,应力计算时考虑压弯共同作用的计算方法,将原来控制墙肢轴压比的思路转变为控制墙肢的应力比。采用了三种地震作用计算方式对嵌固端楼层剪力墙进行罕遇地震作用下的墙肢应力计算,根据约束条件和受力条件的不同,每个墙肢选取三个关键部位进行计算。计算结果表明,考虑压弯共同作用的计算方式能更有针对性地控制剪力墙的应力比,即便按照现行规范方式计算的墙肢轴压比已经超过限值,也能确保其在罕遇地震作用下混凝土不被压溃;采用控制罕遇地震作用下墙肢应力比的方法,能够优化墙肢截面,使其混凝土抗压性能得以充分发挥。

压弯圆弧拱平面外稳定承载力设计方法

在均匀受压及受弯圆弧拱平面外稳定设计理论成果的基础上,采用大挠度弹塑性有限元分析方法,对压弯圆弧拱的平面外稳定承载力进行研究;考虑了钢拱几何参数、拱脚条件、截面形式、荷载组合等因素的影响,以有限元算例为依据,建立了压弯圆弧拱平面外稳定承载力的实用设计方法。研究表明:从圆弧拱的内力分布角度出发,通过引入轴力平均值、拱中段1/3弧长范围内最大弯矩以及考虑弯矩不均匀变化的受弯稳定系数等参数,建立基于稳定承载力N-M相关公式,在各种拱脚条件及复杂荷载组合工况下均具有较好的适用性。

夹板式单层玻璃板承载性能的简化设计方法

夹板式幕墙系统是一种新兴的玻璃幕墙体系,且近年来工程实践发展迅速,但其理论与设计方法的研究却远滞后于它的实际应用,尤其是目前的规范尚未对夹板式玻璃板承载性能的设计方法做出规定。本文在试验和大量有限元参数分析工作的基础上,提出了夹板式单层玻璃板面外受弯、面内局部承压以及压弯共同作用的受力性能简化设计方法,通过设计方法与试验结果的对比,进一步论证了简化设计方法的有效性。