弯扭作用下椭圆钢管混凝土构件有限元分析

为了研究椭圆钢管混凝土构件(Elliptical Tubes Filled Concrete,即ETFC)在弯扭作用下的力学性能,利用有限元软件ABAQUS建立弯扭作用下ETFC有限元分析模型,研究不同加载路径对于荷载-位移曲线的影响。采用典型加载方式Ⅲ,研究各种参数包括:钢管强度、混凝土强度、钢管厚度等对构件弯扭力学性能的影响。研究结果表明:不同加载路径对于椭圆钢管混凝土构件在弯扭作用下的力学性能的影响程度较小,其荷载-位移曲线分为三个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段、塑性阶段。随着钢管强度、混凝土强度、钢管厚度的增加,椭圆钢管混凝土构件的承载力不断提高。

电测法测定圆管弯扭作用下的内力与应力

文中阐述了电测技术测量圆管弯扭联合作用下应力与内力的原理和实验方法 ;对所测截面的应力和应变进行了分析 ;理论结果验证了该方法测试结果的准确性 ,证明了检测方法的可靠性。

用数值微分法进行弯扭作用下拱的稳定性分析

用数值微分法对弯扭作用下拱的稳定性进行了分析，并将数值微分法的计算结果与已有的有限元解进行对比，表明该方法比其它数值法具有优越性。

预应力T形构件在弯扭作用下的全过程分析

本文将考虑砼软化的变角度空间桁架理论，推广应用于弯扭复合作用下的预应力组合截面构件，推导了计算这类构件的理论方程，用ＦＯＲＴＲＡＮ语言编写了迭代计算程序，对作者所做５根试验梁及其他研究者有关试件进行了全过程电算分析，理论计算结果与试验值符合良好。

预制节段式无粘结预应力混凝土箱梁受弯扭剪共同作用分析

预制节段无粘结预应力混凝土箱型桥梁是一种在西方已推广的桥梁结构形式。它满足了人们使用工业化预制件快速施工的愿望。这种结构形式及施工方式可以节省大量施工时间并使施工不受天气影响。与有粘结预应力技术相比,无粘结预应力钢束一般有外保护层,可以防止由于混凝土开裂对预应力钢束的锈蚀损伤,保证结构的耐久性。本文针对预制节段无粘结预应力混凝土箱型桥梁受弯扭剪复杂作用力下的计算模型和破坏机理进行研究,并与德国步伦瑞克工业大学(TU Braunschweig)从事的试验结果相比较,证明了本文研究结果的正确性。

压-弯-扭共同作用下闭口截面钢构件弯矩作用平面内极限承载力

利用Umansky闭口截面扭转理论,在现行GB 50017—2003"建筑钢结构规范"的基础上,得到适用于压-弯-扭共同作用下闭口截面构件弯矩作用平面内极限承载力的计算方法;采用数值分析方法对提出的设计公式进行验证,在建模时引入初始几何缺陷和残余应力,在分析时考虑几何非线性和物理非线性的影响;最后针对扭矩作用下矩形截面压弯构件截面塑性发展规律进行分析。研究结果表明:本文所提出计算公式能够真实反映构件的受力状态,使用便捷;在压力、弯矩和扭矩共同作用时可能存在的7种荷载路径对矩形截面钢管的极限承载力几乎没有影响;构件的抗弯和抗压极限承载力随着扭矩的增大而降低,且降低的程度越来越大;约束扭转的存在只会使截面最危险点更早地进入塑性状态,而对截面最终承载能力的影响不大,因此,根据自由扭转理论提出的设计公式对于存在约束扭转的矩形截面构件依然适用。

弯-剪-扭复合作用下考虑扭转翘曲的U形薄壁混凝土梁设计方法

基于弯-剪-扭复合作用下U形薄壁混凝土梁的试验和数值模拟参数分析研究成果,提出U形梁约束扭转内力翘曲弯矩Mω和翘曲扭矩Tω的等效方法,进而提出弯-剪-扭复合作用下考虑扭转翘曲的U形薄壁混凝土梁设计方法。对考虑扭转翘曲、不考虑扭转翘曲2种情况下的设计内力和计算极限荷载的结果进行对比分析。结果表明:2种情况下所得到的设计内力在内力类别和数值上均差异显著;当扭弯比较小(约小于1∶8)时,忽略扭转翘曲时得到的极限荷载计算值偏大;当扭弯比较大(约大于1∶8)时,忽略扭转翘曲时得到的极限荷载计算值偏小。

弯扭复合作用下型钢混凝土柱的抗震性能分析

为了阐明弯扭复合作用下型钢混凝土(SRC)柱的抗震性能,基于力-位移混合控制加载方法对不同扭弯比的7个SRC柱进行了的低周往复荷载试验,并依据试件的破坏特征、滞回性能、应变数据等试验观测结果,文章分析了扭弯比对SRC柱抗震性能的影响;提出了SRC柱在弯扭复合作用下平截面假定成立的界限;采用有限元软件ABAQUS模拟了不同扭弯比作用下SRC柱的破坏特征及抗弯承载力。研究结果表明,扭弯比是影响SRC柱抗震性能的主要参数;扭弯比超过0.156时平截面假定不成立;弯扭复合作用降低了SRC柱的抗弯承载力及变形性能,并且随扭弯比的改变,SRC柱的变形特征和破坏模式发生变化。

钢筋混凝土槽形薄壁梁弯剪扭复合作用非线性分析

混凝土槽形薄壁梁近年来在城市轨道交通桥梁中得到了广泛应用,但其在弯剪扭复合作用下的力学性能研究相对滞后,已制约了其应用和发展。基于Vlasov开口薄壁构件弹性理论及本课题组所建立的钢筋混凝土槽形薄壁纯扭构件非线性分析模型,引入弯矩的影响,建立了钢筋混凝土槽形薄壁梁弯剪扭复合作用的非线性模型。该模型考虑了裂缝出现前后自由扭转刚度的变化;借助条带法、面积等效代换和修正坐标系等方法,得到翘曲扭转刚度与扭转角二阶导数的关系;最后采用四阶龙格-库塔法求解扭转平衡微分方程,得到扭矩-扭转角全过程曲线。根据求解过程编制了非线性分析程序,分析结果与本课题组已完成的两根梁的试验结果吻合良好,表明所建立的力学模型及分析程序可应用于弯剪扭复合作用下开口薄壁梁的受力分析和承载力预测。

开口截面钢-混凝土组合梁弯扭性能非线性分析

在钢筋混凝土变角软化桁架模型的基础上,提出了适于分析开口截面钢-混凝土组合梁弯扭性能的三维桁架模型。在弯扭作用下,组合梁截面各单元分别处于一维应力状态(体系1)和二维应力状态(体系2),体系1用来抵抗由弯矩和扭矩引起的截面纵向应力,体系2用来抵抗由扭矩引起的截面剪应力,两者通过截面的纵向应变协调和内力平衡条件联系起来。分析充分满足平衡条件、变形协调条件和材料本构方程。通过对部分试件的计算验证,结果表明该模型不仅可以用于预测组合梁的极限强度,而且为混凝土翼板开裂后组合梁全过程分析,提供了有效途径。

预应力钢-混凝土组合箱梁弯扭全过程研究

为了探讨复合弯扭作用下预应力组合箱梁的受力特性,对其进行了弯扭全过程研究。通过引入预应力影响系数和弯矩影响系数,建立了开裂前预应力组合箱梁复合弯扭作用下扭矩、扭转角计算公式。由受力平衡条件和变形协调条件,建立了开裂后预应力组合箱梁复合弯扭作用下的非线性全过程分析方法。结合试验研究,给出了全过程分析流程图,并与试验所测结果进行了对比分析。分析表明,其误差在22%以内,吻合良好。

“弯扭共同作用”减少梁截面高度的结构计算方法

通过工程设计实例的介绍 ,探讨工程结构设计中“弯扭共同作用”的结构模型进行结构计算的方法 ,在大跨度、大荷载作用的结构体系中 ,能有效地减少梁截面高度 ,提高建筑物内部空间 。

弯剪扭作用下矩形截面钢筋混凝土构件截面配筋计算

本文根据《混凝土结构设计规范》及《钢筋混凝土结构》对弯剪扭作用下矩莆截面构 有关理论与实际要求，采用简单的ＢＡＳＩＣ语言编制截面配筋计算程序。将有关原始数据写入一个数据文件，利用本文提供的程序，可以迅速地求得截面配筋结果。

扭弯比对SRC柱抗震性能影响的试验研究与分析

为研究扭弯比对弯曲和扭转复合作用下型钢混凝土组合(SRC)柱的受力及变形性能影响,以扭弯比为主要控制参数对7个SRC柱进行了弯矩和扭矩成比例加载的低周往复试验,研究分析了扭弯比对SRC柱的破坏特征、滞回性能、承载力以及变形等特征的影响规律,并建立了SRC柱在弯扭复合作用下的抗弯、抗扭承载能力及变形计算方法。研究结果表明:扭弯比是影响SRC柱抗震性能的主要参数,扭弯比参数决定了SRC柱的破坏类型;弯扭复合作用降低了SRC柱的抗弯、抗扭承载能力,但扭弯比对弯曲和扭转存在相反的影响;弯矩与扭矩成比例往复加载相比定扭矩弯矩往复加载,抗弯和抗扭承载力的相互影响程度减小且偏于安全。

城市立交匝道桥桥墩地震弯剪扭破损机理分析

基于压弯剪扭耦合作用下桥墩的弯剪滞回模型和扭转滞回模型,建立了某城市立交匝道桥有限元模型,并对其进行了动力特性分析和非线性地震时程反应分析,着重对比分析了该匝道桥固支墩和铰支墩的墩顶位移反应及非线性程度。结果表明,在地震作用下固支墩比铰支墩更容易发生破坏,其根本原因是因为扭转效应降低了固支墩的弯剪承载能力,致其在地震作用下因抗力不足而先发生破坏。同时分析了支座破坏的原因和破坏机理。

碳纤维布加固钢筋混凝土T型梁抗弯扭性能试验研究

为更多地了解外贴碳纤维布的加固效果,进一步推进外贴碳纤维布加固在土木工程中的应用,进行了外贴碳纤维布后钢筋混凝土T型梁的抗弯扭试验。通过六组在弯扭复合作用下的试件与三组受弯作用下的试件加载试验,分析了碳纤维布层数、粘贴长度、锚固方式和受力状态等因素对于加固效果的影响。研究表明:弯扭复合作用时,碳纤维布的加固层数、粘贴长度对加固效果有重要影响,锚固方式以碳纤维布端部锚固较好;不同受力状态影响碳纤维布的加固效果;综合考虑抗弯扭性能和经济性,在实际工程中,底部全长粘贴两层碳纤维布且仅在端部锚固的加固方式应为最优选择。

新型外包钢-砼组合梁弯剪扭的非线性有限元模拟

基于3根新型外包钢-混凝土"T"形截面组合梁在弯剪扭作用下的试验成果,采用ANYSY参数化程序设计语言(APDL)编制了命令流,对弯剪扭作用下组合梁的受扭性能进行了非线性有限元分析(FEM)。FEM分析考虑了钢筋与混凝土间的相互作用以及钢与混凝土间的相互作用,较好地模拟了新型外包钢-混凝土"T"形截面组合梁的受力、破坏全过程,从而验证了运用ANYSY对构件受扭性能进行模拟计算的有效性,为组合梁设计提供了实用的计算软件。

偏载作用下组合箱梁桥波形钢腹板的屈曲

通过建立波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥的空间有限元模型,分析钢腹板尺寸参数的变化对弯-扭耦合作用下箱梁钢腹板屈曲临界荷载系数及屈曲模态的影响规律.结果表明:跨中偏载作用下,波形钢腹板的屈曲总是发生在跨中偏载一侧的腹板上;钢腹板折叠角小于20°时,不同箱梁高跨比的钢腹板抗屈曲能力增幅基本一致,折叠角大于20°时,高跨比越小,抗屈曲能力随折叠角增大其增幅越大;不同厚度的钢腹板随折叠角度的增大其抗屈曲能力增大,折叠角大于20°时,钢腹板越厚,抗屈曲能力随折叠角增大其增幅越大;对不同高跨比的箱梁,折叠角度一定、腹板厚度增加时,腹板抗屈曲能力和箱梁抗扭能力的增幅基本相同;折叠角小于20°时,箱梁抗扭能力随高跨比的减小而迅速减小,折叠角大于20°时,箱梁抗扭能力随高跨比增大而线性增大.

中低速磁浮圆曲线钢箱梁桥车致振动响应研究

随着圆曲线钢箱梁桥在城市交通中的应用愈发广泛,为探究其在中低速磁浮车辆运行作用下的振动响应特性,基于多体动力学和有限元方法建立车辆-轨道-钢箱梁刚柔耦合动力学模型,采用动态电磁阻尼力影响的二维磁轨关系,并考虑轨道关键部件的参振作用,分析圆曲线段钢箱梁的振动特性,探讨钢箱梁板厚、车辆速度及车体质量对钢箱梁振动响应的影响。结果表明:受曲率影响,钢箱梁在发生弯曲的同时亦会伴生扭转,产生弯扭耦合振动;钢箱梁的振动主要由10~20 Hz的钢箱梁整体弯曲振动、30~40 Hz的钢箱梁扭转振动以及50~70 Hz的轨道局部振动引起;计算得到的钢箱梁跨中横向及垂向最大挠度分别为1.26 mm、3.88 mm,均满足相关标准要求,钢箱梁具有足够的支撑刚度;各工况下的垂向加速度均未超过5.0 m/s^(2)的限值,且最高达到2.2 m/s^(2);在板厚10 mm以及超员载荷工况下,横向加速度大多超过1.4 m/s^(2)的限值,且最高达到4.0 m/s^(2);车辆速度的减小和车体质量的增加均会放大弯扭耦合作用影响,而板厚的增加则能够有效降低弯扭耦合作用影响,当板厚由10 mm增至40 mm时,一阶横弯及扭转频率对应振幅分别减小94.3%、98.7%。

无粘结预应力节段式桥梁受复合作用力分析

无粘结预应力节段式桥梁满足了人们使用工业化预制件和追求快速施工方式的愿望。这种结构形式及施工方式可以节省大量施工时间并使施工现场节奏不受天气影响。与有粘结预应力技术相比,无粘结预应力钢束一般有外保护层,可以防止混凝土开裂对有粘结预应力钢束的锈蚀损伤,保证重大结构的全寿命安全。为推广应用这一先进的造桥技术,本文针对无粘结预应力节段式桥梁受弯扭剪复杂作用力下计算模型和破坏机理进行研究,与试验数据相比较,获得较满意的研究结果。