钢框架半刚性端板连接弯矩-转角滞回模型

针对采用端板连接的多层抗震钢框架在进行结构动力时程计算分析时所需要的连接的弯矩-转角(M-φ)滞回模型过于复杂、不便于应用的缺点,总结了目前国内外关于端板连接的M-φ滞回模型,对应用于多层抗震钢框架的梁柱端板连接节点提出了标准构造要求,以保证节点的强度和延性,并针对此类端板连接节点提出了4参数随动强化的M-φ滞回模型,给出了具体的计算方法。最后将该方法的计算结果与相关循环荷载试验结果进行了对比,结果证明了该模型的有效性。

RC框架节点的弯矩-滑移转角恢复力模型

本文提出了框架结构梁端纵向受力钢筋在节点中锚固滑移所产生的附加转角的简化计算模型,并在梁柱组合件试验所获得的杆端弯矩-滑移转角滞回曲线基础上建立了杆端弯矩-附加滑移转角恢复力模型。该恢复力模型包括一条基于计算的双线型骨架曲线和一系列基于试验现象的滞回规则。计算结果与试验结果的比较表明,本文提出的杆端弯矩-附加滑移转角恢复力模型可以较好地反映试件的滞回性能,可供框架结构弹塑性地震反应分析时参考。

冷弯薄壁型钢梁的弯矩-曲率滞回性能试验研究

以跨高比为参数,进行两组(两种典型截面)8片冷弯薄壁型简支钢梁在循环荷载作用下的试验.研究了试件的破坏形态,对其弯矩-曲率滞回曲线、骨架曲线进行分析,考察其滞回性能、延性、耗能能力等重要抗震性能指标.结果表明:冷弯薄壁型钢梁的荷载-位移滞回曲线比较饱满,没有明显的捏缩现象,具有很好的延性和耗能能力;跨高比和宽厚比会严重影响冷弯薄壁型钢梁的滞回性能和延性.

地震下三塔悬索桥主缆-鞍座摩擦滑移行为及其影响

三塔悬索桥中塔两侧主缆并未直接与锚锭连接,中塔处主缆的纵向约束较弱,地震下主缆-鞍座易发生显著的摩擦滑移。为了揭示三塔悬索桥中主缆-鞍座摩擦滑移及其对结构地震响应的影响规律,本文依托浔江大桥实际工程,建立了三塔悬索桥的非线性有限元模型,利用摩擦单元重现了主缆-鞍座界面的摩擦滑移行为,揭示了地震下主缆在边塔和中塔处的不同滑移变位,分析了摩擦系数对于界面滑移、主塔内力等响应量的影响规律。分析结果表明:摩擦系数大于0.1,在设计地震下主缆-索鞍界面无摩擦滑移,而在罕遇地震和极罕遇地震下,有一定的摩擦滑移,最大摩擦滑移量随着摩擦系数增大而减小;主缆-索鞍界面在地震作用下会发生明显滞回现象,最大可提供约2.0%的等效阻尼比;边塔顶剪力对塔底弯矩的贡献率达到了50%~70%,而中塔由于设置阻尼器,剪力贡献率仅为20%~40%;适当减小摩擦系数有利于降低塔的响应,但摩擦系数降低至0.001时,主缆将失去对塔变形的约束能力,将显著改变塔的变形模式与动力效应。

波折腹板钢梁柱半刚性外伸端板连接节点滞回性能研究

为研究波折腹板钢梁柱半刚性外伸端板连接节点的滞回性能,采用ANSYS有限元软件,对半刚性外伸端板连接节点施加循环荷载,得到其弯矩-转角滞回曲线,分析节点的受力特性和延性系数;分别调整梁腹板高度和厚度,分析其对弯矩-转角滞回曲线的影响。结果表明:随着荷载的增大,残余变形的累加,节点承载力和刚度逐渐降低,弯矩-转角滞回曲线由线性特征转变为非线性特征;梁腹板高度和梁腹板厚度对节点的延性系数和滞回性能影响显著。

基于螺栓滑移的K型节点受力性能分析

文章建立了与K型节点试验相对应的有限元模型,该模型考虑了材料非线性、几何非线性、状态非线性等因素的影响,模拟试验工况的加载方式。在模型得到验证的基础上,建立80组K型节点的有限元模型,通过对节点弯矩-转角曲线的研究,对该类节点的受力性能进行参数化分析。主要研究了主角钢规格、螺栓个数、螺栓间距、施工扭矩、螺栓强度等因素对于节点转动滑移的初始刚度、滑动荷载、滑移转角、极限转角、极限弯矩等关键性参数的影响。在此基础上,提出了基于螺栓滑移的K型节点弯矩-转角曲线计算方法。通过较为全面的参数分析得知,螺栓个数对节点初始转动刚度的影响最大,可用来较大地调整节点初始转动刚度;其他因素影响相对较弱,按影响能力的大小依次为螺栓间距、螺栓直径、肢厚、节点板厚和肢宽。

钢-混凝土组合箱梁弯矩-曲率恢复力模型研究

截面弯矩-曲率滞回规则是钢-混凝土组合梁最重要的力学特性之一,该滞回模型的建立为组合箱梁结构的弹塑性分析提供了可行性。利用幂函数插值方法,考虑剪力连接度对组合箱梁截面弯曲刚度的影响,提出了考虑界面滑移的钢-混凝土组合箱梁正向、负向截面弹性刚度及截面屈服弯矩计算方法,建立了组合箱梁截面弯矩-曲率三折线骨架曲线模型;在试验数据与理论分析的基础上,获得了组合箱梁正向及负向刚度退化规律表达式,并进一步提出了钢-混凝土组合箱梁截面弯矩-曲率最大点指向型滞回模型,将该模型的分析结果同试验结果进行了比较。结果表明:提出的组合箱梁截面弹性刚度、屈服弯矩、弯矩-曲率骨架曲线模型及滞回模型均与试验结果吻合良好,且模型计算方法简单明了,便于手算。

冻融RC梁抗震性能与数值模拟方法

为分析冻融环境下钢筋混凝土(RC)梁在地震荷载作用下的响应,采用人工环境模拟方法对4件RC梁试件进行了快速冻融试验,进而对其进行拟静力加载试验。结果表明,随着冻融次数的增加,梁试件滞回曲线的捏缩现象越发明显,构件延性和耗能能力下降。同时,通过理论推导建立了可考虑冻融损伤的粘结滑移模型,采用有限元分析软件OpenSEES中的零长度截面单元,并基于可考虑冻融损伤分布的纤维截面模型,对RC梁试件的地震破坏过程进行了数值模拟。分析与试验结果对比表明,采用数值建模与分析方法得到的滞回曲线与试验数据基本相符,骨架曲线诸特征值误差较小,且较好地反映了冻融损伤引起RC梁滞回曲线的捏缩效应,从而验证了所提出的模拟方法的准确性。

安装铅芯橡胶支座桥梁的抗震性能研究

在高地震烈度区的桥梁结构,设计时地震力起绝对控制作用,此时如果采取结构本身的"硬抗"不仅增加设计负担,并且大量浪费原材料,同时增加了经济负担。一般情况下,可采取"延性设计"和"减隔震设计"来达到减震耗能的目的。该文针对某8度区桥梁,采用国内外较常用的整体型减隔震装置——铅芯橡胶支座对其进行减隔震设计,计算结果表明铅芯橡胶支座既能延长结构的周期,又能耗散地震能量,具有良好的减隔震效果,是一种比较理想的减隔震装置。

无黏结部分预应力砼梁恢复力模型的研究

基于OpenSEES软件的二次开发平台,对无黏结部分预应力混凝土梁的截面恢复力模型进行了研究.根据试验统计和理论分析,建立了无黏结部分预应力混凝土梁的截面弯矩-曲率滞回模型,并通过编制Visual C++程序,将其植入到OpenSEES软件的材料子类中,用于无黏结部分预应力混凝土结构的非线性计算,分析过程中无需迭代计算无黏结预应力筋的应力增量,解决了无黏结部分预应力混凝土结构受力分析的关键问题.利用OpenSEES软件,基于已建立的无黏结部分预应力混凝土梁的截面恢复力模型,选用基于柔度法的非线性梁柱单元,采用位移控制,计算了低周反复荷载作用下无黏结部分预应力混凝土梁的弯矩-挠度滞回曲线,计算曲线与试验曲线吻合良好,说明已建立的无黏结部分预应力混凝土梁的截面恢复力模型的可靠性,为无黏结部分预应力混凝土结构的非线性计算提供了理论依据.

无粘结部分预应力混凝土梁恢复力模型的研究

在已完成的16根无粘结部分预应力混凝土梁低周反复荷载试验的基础上,对不同配筋率的13根无粘结部分预应力混凝土梁进行了分析,建立了无粘结部分预应力混凝土梁的弯矩-曲率恢复力模型,根据得到的弯矩-曲率恢复力模型,采用虚梁法编程计算了无粘结部分预应力混凝土试验梁的弯矩-挠度滞回曲线,计算结果与试验结果吻合良好。恢复力模型的建立为无粘结部分预应力混凝土梁的抗震性能研究提供了理论依据,具有理论和工程实际意义。

空间半刚性梁柱节点的数值模拟分析

利用有限元软件ANSYS建立了强轴和弱轴共存的空间半刚性梁柱节点模型,其中强轴采用腹板角钢和顶底角钢连接,弱轴采用顶底角钢连接.通过不同的单调以及循环加载方案,研究不同加载模式下空间半刚性梁柱体弱轴对强轴的影响规律.考虑了模型几何大变形、材料非线性以及接触非线性,分析了顶底角钢强轴连接的应力分布、变形特征、塑性发展、接触摩擦状态以及破坏模式.结果表明:弱轴连接对强轴的弯矩承载能力和转动变形特征产生一定的影响,为进一步的三维空间分析提供参考依据.

基于M—θ分量杆模型的拟静力分析

对钢筋混凝土结构在低周反复荷载下的受力全过程进行了模拟分析,得出荷载—位移滞回曲线和结构骨架曲线。拟静力分析程序设计基于弯矩—转角(M—θ)的单分量杆模型,其刚度采用退化三线型恢复力模型。在此基础上用Matlab语言编制了一榀框架结构的分析程序,计算值与试验结果吻合较好。程序的计算方法简便可靠,可以用来分析结构的弹塑性性能。

AZ31B挤压变形镁合金低周疲劳行为研究

分别研究了挤压变形AZ31B镁合金在非对称载荷与对称载荷下的疲劳行为,结果表明两种加载方式下,疲劳过程随着应变幅的增加,滞回曲线的不对称性均增强;在低应变幅下,位错滑移为主要塑性变形机制;而在较高应变幅下,孪生-去孪生为主要变形机制;同一应变幅下,压-压非对称低应变幅疲劳寿命最长,拉-压对称低应变幅疲劳寿命次之,拉-拉非对称低应变幅疲劳寿命最短。

利用钢梁拼接耗能的框架结构抗震性能研究

在以往试验和拼接节点弯矩-转角模型的基础上,对弯矩-转角模型进行修正并提出了新的划分标准。将修正后的模型赋予框架中的拼接单元,并通过有限元计算,研究了该型结构的破坏形态、荷载-位移曲线、滞回曲线及耗能性能等,检验了该型结构的抗震性能。分析表明,利用钢梁拼接耗能的框架结构在弹性阶段与纯框架性能相同,塑性阶段利用拼接区接触面的滑移和螺栓孔壁的挤压来消耗能量,提高了结构的抗震性能。

一种端板拼接钢梁节点受力性能分析

以高强螺栓外伸端板拼接梁节点为研究对象,采用有限元模拟计算得到了节点在单调加载下的剪力—滑移曲线和弯矩—转角曲线,呈现出节点连接的半刚性;分析了端板厚度、螺栓直径、加劲肋对节点受力性能的影响,得出结论:增加端板刚度及螺栓直径有利于节点承载力和变形能力的提高。

开孔板连接件在组合柱脚中的连接性能试验研究

开孔板连接件是一种新型剪力连接件,具有剪切刚度大、受剪承载力高、抗疲劳性能好等优点。设置了开孔板连接件的组合柱脚,在轴力和反复荷载作用下的连接性能进行了试验研究。由试验得到了不同埋深比试件的荷载-滑移滞回曲线和骨架曲线、开孔板的荷载-应力曲线等。试验结果表明:开孔板连接件的设置可以有效地提高组合柱脚的抗滑移性能;一定埋深后,加深埋置深度对提高连接件性能的作用较小;开孔板所受应力沿埋置深度方向不断降低。

一种新型柱脚连接方式及其力学性能研究

提出一种新型的柱脚连接方式,其节点可以传递内力,同时还可以产生有限的滑动。利用有限元软件ANSYS建立这种连接方式的实体仿真模型,得到具有双线性特征的剪切-滑移曲线和近似线性的弯矩-转角曲线,对两曲线进行公式拟合得到指数函数与多项式函数表达式。把这种连接方式应用于框架结构,结构出现内力重分布,可改善结构柱脚处的受力。

土体震致剪切变形条件下斜坡桩的受力特性

为了研究斜坡土体震致剪切变形条件下桩基的受力特性,结合土体多屈服面模型和桩土动力弹簧模型,建立了斜坡—桩基体系整体数值模型。通过输入幅值为0.4809 g的EI-centro地震波,考虑不同的坡角和桩径条件,进行了非线性动力时程计算。结果表明:在地震荷载作用下,不同深度处斜坡土体剪切变形存在差异,斜坡群桩基础受力不均衡。斜坡坡角对斜坡土体剪切变形发展和桩身残余弯矩起控制作用,而桩径对其的影响相对较小。本研究工作对斜坡桩基抗震设计具有一定的参考意义。

半刚性梁柱节点性能探讨

在多、高层钢结构中梁柱节点是保证结构整体受力性能的重要部位,刚性连接受力性能好,但施工难度大;铰支连接构造简单,但刚度和耗能性能差,对结构抗震不利;半刚性连接兼有两者的优点,在钢框架中应用会取得较好的综合经济效益,文中对半刚性连接的梁柱节点性能进行研究,供设计人员参考。