单向板在带状荷载作用下的弯矩分布分析与配筋设计

文献上现有的结构分析大多对线荷载作用下的单向板受力性能进行研究,而实际工程中荷载分布宽度无法完全忽略,研究单向板在带状荷载作用下的弯矩分布很有必要。为了能精准确定带状荷载作用下单向板的弯矩分布以及最大弯矩位置,本文导出带状荷载作用下板内弯矩的弹性理论计算公式,并利用MATLAB和ABAQUS对同一算例进行分析,验证了推导公式的合理性。本文给出可快速精确计算带状荷载作用下单向板内弯矩分布的MATLAB计算程序,并提出2种单向板设计建议,最后对带状荷载的分布宽度进行讨论,为结构工程师解决此类问题提供实用方法。

弯矩分布模式对约束PEC柱抗火性能的影响

在实际火灾中,结构中的柱子可能受到轴力和不同分布模式弯矩的共同作用。弯矩分布模式的不同将导致柱的抗火性能产生一定差异。考虑结构中柱的实际受力状态,建立了ISO-834标准升温条件下四面受火约束PEC柱有限元模型,分析了不同轴向约束刚度比、荷载比和偏心率等参数情况下弯矩分布模式对约束PEC柱抗火性能的影响。结果表明,荷载比和偏心率较小时,不同的弯矩分布模式对PEC柱的变形特征和轴力变化系数影响不大;随着荷载比和偏心率的增大,对弯矩分布模式的影响变大。在其他参数相同的情况下,均匀弯矩分布模式下柱的耐火极限最短;三角形弯矩分布模式和异号弯矩分布模式下PEC柱耐火极限差别不大。

单向板在任意曲线荷载作用下的弯矩分布计算与配筋设计

单向板上作用有曲线荷载时,在一般的结构分析文献上难以查到曲线荷载作用下的板内弯矩计算公式。为了能够确定任意曲线荷载作用下单向板的弯矩分布以及最大弯矩位置,基于弹性理论,导出了任意曲线荷载作用下板内弯矩的计算公式,并编制了相应的MATLAB程序,将本文结果与ANSYS计算结果比较,两者吻合良好。本文给出的MATLAB计算程序可快速精确计算任意曲线荷载作用下单向板上的弯矩分布,为结构工程师解决此类问题提供了实用方法。

线性弯矩分布下的搭接钢筋应力计算方法试验研究

搭接连接是钢筋混凝土结构中一种常见的钢筋连接方式,目前规范中钢筋搭接长度或锚固长度的计算公式为基于大量搭接梁试验结果的半理论半经验公式,试验中搭接钢筋处于梁的纯弯曲段。然而在实际工程中构件普遍同时承受弯矩和剪力作用,线性弯矩分布减小了钢筋搭接长度范围内受到的拉力,从而降低了搭接钢筋的粘结要求,因此现有规范公式无法反映搭接钢筋的真实受力情况,计算得到的搭接钢筋应力结果普遍偏低。提出了一种线性弯矩分布下搭接钢筋应力的修正系数,并进行了8根钢筋搭接简支梁的静载试验,通过三点加载或四点加载的方式对比了搭接钢筋在不同弯矩分布下的搭接性能,并以GB 50010-2010和ACI 318-19的计算公式为例,对修正后的公式进行了验证,结果表明修正后的计算公式具有更好的预测精度,为实际构件的搭接钢筋应力计算提供参考。

连续梁桥横桥向桥墩弯矩分布特点分析

确定连续梁桥横桥向桥墩弯矩分布特点,为基于位移的抗震设计提供基础。基于典型的连续梁桥横桥向,理论分析了桥墩弯矩分布机理,然后以墩顶与墩底的弯矩比值为桥墩弯矩分布指标,采用有限元方法,就墩高分布、桥台约束情况、主梁横向惯性矩、主梁扭矩和桥墩横向惯性矩5种因素对桥墩弯矩分布的影响进行了参数分析。上述因素对于桥墩的弯矩分布有不同程度的影响,增加桥墩横向惯性矩或同时减小主梁横向惯性矩和扭矩,可以有效减小墩顶与墩底的弯矩比值。

板-柱结构在竖向荷载作用下的弯矩分布规律研究

首先以典型的板-柱结构为例,通过空间有限元分析,给出无边梁板-柱结构及设边梁板-柱结构的板在竖向荷载作用下的弯矩分布规律。在此基础之上,研究主要参数对弯矩分布的影响,给出了具有较普遍意义的弯矩分布规律,为板-柱结构的工程设计提供了依据。

在役多车道空心板梁桥弯矩横向分布系数计算方法研究

为提高在役多车道空心板梁桥弯矩横向分布系数计算的准确性,提出考虑结构性能退化的弯矩横向分布系数计算方法。该方法通过建立不同参数组合的桥梁结构有限元模型,计算不同跨径和斜交角桥梁的弯矩横向分布状况,分析单侧、双侧铰缝不同损伤对弯矩横向传递的影响;以关键参数为自变量,弯矩比为变量,采用多元非线性回归分析法拟合得到弯矩横向分布系数简化计算公式,以及铰缝损伤引起的弯矩横向分布修正系数。实桥算例验证结果表明:该方法使用方便,计算结果可信,能够较好地适用于在役多车道空心板梁桥弯矩横向分布系数的计算。

连续组合梁弯矩重分布特征及其随荷载的变化规律

为了对钢-混凝土连续组合梁进行受弯全过程描述,对3根两跨连续组合梁进行了静力加载试验,研究支座负弯矩区混凝土开裂后组合梁的内力重分布现象,结合试验现象分别确定连续组合梁正负弯矩区弯矩重分布系数随荷载的变化规律,并给出建议计算公式;在此基础上,考虑钢梁与混凝土板之间的相对滑移,采用共轭梁法得到连续组合梁的荷载-挠度和荷载-转角曲线。研究结果表明,连续组合梁弯矩调幅系数随荷载的增加而增加,且在正负弯矩区表现出相同的规律,可以采用弯矩重分布系数的建议计算公式来反映连续组合梁弹性弯矩和混凝土开裂后实际弯矩之间的重分布关系。

纤维布加固混凝土连续梁弯矩重分布特征分析

通过延性系数指标来研究纤维布加固矩形截面混凝土连续梁的弯矩重分布能力,采用数值分析方法模拟纤维布加固矩形截面混凝土连续梁的弯矩重分布系数。研究发现,能量法计算的能量比可考虑纤维布加固T形截面混凝土连续梁的实际弯矩重分布能力,可利用弯曲刚度法分析纤维布加固T形截面混凝土连续梁截面弯矩重分布系数的演变过程。

预应力钢筒混凝土管弯矩重分布问题的探讨

预应力钢筒混凝土管(PCCP)在安装及运行过程中,将承受外荷载(土荷载、附加荷载、瞬时荷载及施工荷载)、管子重量、流体重量和内水压力的共同作用。由于这些荷载的作用,使得PCCP管壁的弯矩和轴力发生变化,管壁可能发生弯矩重分布现象。国内外现行规范针对工作、弹性和强度在内的三种极限状态的设计准则,给出了相应的计算方法和公式,但对于出现弯矩重分布时,规范中却未给出明确的计算方法和公式,给工程应用带来极大不便。本文依据极限状态设计理论,研究了嵌置式PCCP(ECP)管体不同工况下的应力状态,推导出弯矩重分布的计算公式,并以ANSI/AWWAC304-2007规范中的例题对公式进行了验证,证明了计算公式的正确性和可靠性。

碳纤维加固混凝土连续梁弯矩重分布设计方法

根据理论分析和参考文献试验结果,碳纤维加固钢筋混凝土连续梁弯矩调幅系数不能参照《钢筋混凝土连续梁和框架考虑内力重分布设计规程》进行计算,在合理简化的基础上,提出了方便工程设计的实用设计方法。

部分预应力混凝土梁弯矩重分布的计算

从两跨等截面的普通钢筋混凝土连续梁的弯矩重分布出发 ,推导并提出变截面部分预应力混凝土连续梁弯矩重分布的计算方法 。

连续组合梁的局部失稳与弯矩重分布

研究了负弯矩区截面未完全塑性时出现局部失稳的连续组合梁的稳定。研究结果表明 :对于第三类截面的连续组合梁局部稳定设计 ,中间支座负弯矩可调幅 2 0 %

玄武岩纤维布加固连续梁弯矩重分布特征分析

对4根玄武岩纤维布加固的混凝土 T 形截面连续梁和1根对比梁进行抗弯试验，分析了试验梁的破坏模式和各控制截面的弯矩调幅系数.试验结果表明：加固梁跨中截面纵筋屈服前，加固梁和对比梁各控制截面荷载-挠度曲线基本重合；跨中截面纵筋屈服后，加固梁发生了明显的弯矩重分布，跨中截面弯矩调幅系数为0.09~0.22，中支座截面弯矩调幅系数为0.15~0.38；1~3层纤维布加固梁荷载-挠度曲线具有屈服平台，表现出明显的延性破坏特征.

纤维布加固T形截面连续梁的弯矩重分布数值分析

为研究纤维布加固T形截面混凝土连续梁的弯矩重分布规律,运用MATLAB软件,对混凝土T形截面连续梁截面的弯矩-曲率关系进行编程计算,并采用弯曲刚度法对4根混凝土连续梁跨中和支座处的弯矩重分布系数情况进行分析.研究结果表明:跨中处的弯矩重分布系数随相对受压区高度的增大而减小;加固后的连续梁弯矩重分布系数随加固量的增加而增大,与未加固的连续梁的弯矩重分布系数反方向发展;模拟得到的弯矩重分布系数与试验得到的弯矩重分布系数比较吻合.

线性分布弯矩引起的弯曲矩形板位移及边界值

给出了由线性分布弯矩引起的弯曲矩形板的位移公式和边界值，最后给出了两个算例。

体外预应力混凝土连续梁的弯矩重分布试验研究

进行了3根体外预应力混凝土两跨连续梁受力全过程试验。试验表明,自加载至受拉区混凝土开裂前,连续梁处于弹性阶段,边支座、中支座反力、跨中截面和中支座截面弯矩的实测值与采用弹性理论计算值接近。受拉区混凝土开裂后至非预应力受拉钢筋屈服,边支座反力及跨中截面弯矩实测值开始向大于弹性理论计算值的方向偏离;而中支座反力及中支座截面弯矩实测值则向小于弹性理论计算值的方向偏离。当梁内受拉非预应力筋屈服后,边支座、中支座反力的实测值以及跨中截面弯矩和中支座截面弯矩实测值与弹性理论计算值的偏差进一步增大,这种偏差在试验梁破坏时达到最大。3根试验梁中支座截面弯矩重分布值分别为12.8%、16.9%及14.6%。试验实测值还与4个不同设计规范的弯矩重分布计算值进行了比较。结果表明:采用美国ACI 318-95规范及中国GB 50010-2010规范计算的中支座截面弯矩重分布值均小于试验实测值;除一根编号为B5的梁外,加拿大A23.3-M84规范的预测值与试验值最为接近;而英国BS8110规范则偏于不安全。实际设计中,可按中国规范公式来计算体外预应力混凝土连续梁的弯矩重分布,但必须合理确定体外预应力筋的极限应力。

钢筋混凝土受弯构件的延性及弯矩重分布

研究了钢筋混凝土受弯构件延性系数和塑性铰转动能力的计算方法,给出了受拉钢筋屈服和混凝土达到极限压应变或受拉钢筋达到极限拉应变时混凝土受压区高度的计算公式,在此基础上,比较了中国规范、美国规范和欧洲规范规定的最小和最大纵向钢筋配筋率范围内构件的塑性铰转动能力,分析了塑性弯矩重分布系数与相对受压区高度的关系。研究结果表明:由于中国规范规定的最大纵向钢筋配筋率对应于界限破坏,构件配筋率达到最大配筋率时构件已经不具有塑性变形能力,即使没有达到最大配筋率,变形能力也不大。

波形钢腹板PC连续箱梁弯矩重分布

基于OpenSees有限元平台,建立了波形钢腹板PC连续箱梁的柔度法梁柱单元纤维模型,利用既有试验数据对模型进行验证后,分析了箱梁顶底板配筋指标、有效预应力及混凝土强度对波形钢腹板PC连续箱梁弯矩重分布的影响。研究结果表明:底板配筋的增加和有效预应力的增大,均会提高弯矩重分布率;混凝土强度的提高和顶板配筋的增加,均会降低弯矩重分布率;底板配筋数量和混凝土强度对弯矩重分布影响较显著,其次是有效预应力,而顶板配筋数量对弯矩重分布影响则相对较小。此外,本文还分析了数值模拟值与既有典型弯矩重分布公式计算值的差异,在此基础上,提出了适合波形钢腹板PC连续箱梁的弯矩重分布率计算公式。

FRP加固T形截面混凝土连续梁弯矩重分布的数值模拟

针对实际工程中纤维增强聚合物(FRP)加固钢筋混凝土连续梁的弯矩重分布情况,利用MATLAB软件建立T形截面混凝土连续梁的截面分析原理,采用刚度法对12根T形截面混凝土连续梁在支座与跨中处的弯矩重分布系数进行数值分析。结果表明:不同加固材料加固跨中处模拟得到的弯矩重分布系数随相对受压区高度的增大而减小;极限荷载下在跨中处和支座处模拟出的弯矩调幅系数随纤维布层数的增加而减小;以受压区高度为自变量的跨中处弯矩重分布系数与受压区高度线性相关。