考虑剪滞效应下计算钢筋混凝土箱梁应力的换算截面法

基于换算截面的概念,提出利用变分原理进行钢筋混凝土箱梁剪力滞分析时,不改变换算前后截面的拉压性能及剪切性能,而将钢筋及混凝土组成的实际截面分别换算为拉压性能及剪切性能相同的假想材料所组成的匀质截面,对换算后截面按单一匀质材料进行剪力滞分析并得到换算截面应力分布,依据钢筋及混凝土两种不同材料的本构关系,得到实际截面应力分布.以钢筋混凝土简支箱梁受跨中集中力为例,说明换算截面进行考虑剪滞效应下截面应力计算的方法.算例与有限元分析结果的比较表明,该方法简便可行.

一种锚索框架梁内力计算新方法及现场试验

为使现有框架梁内力计算结果更加符合工程实际,采用理论计算及现场试验2种方法分析框架梁内力分布规律,考虑框架梁材料的非单一性给出了一种新的计算方法,引入实测弯矩计算方法对现场试验数据进行整理,并将试验结果与理论结果进行对比。结果表明:理论结果与试验结果所得框架梁弯矩的分布趋势基本一致;采用换算截面法求解梁的截面惯性矩,所得结果可以提升框架梁的抗弯能力,进而减小框架梁截面配筋率;锚固力是影响框架梁内力的一个重要因素,锚固力越大框架梁的弯矩越大。

弹塑性工字形钢梁换算截面法的适用性

采用换算截面法将弹塑性工字形钢梁换算成纯弹性工字形钢梁来解决其弯扭屈曲的问题。应用ANSYS有限元软件,分别对弹塑性工字形钢梁和换算截面后的纯弹性工字形钢梁进行了弯扭屈曲分析。分析显示,两种截面的临界弯矩值相差很小,说明在对弹塑性工字形钢梁进行弯扭屈曲分析时,换算截面法非常适用。换算后的工字形钢梁为纯弹性的,有助于简化弹塑性工字形钢梁弯扭屈曲问题的分析过程。

不锈钢-混凝土-钢双臂管等效截面计算

不锈钢-混凝土-钢中空夹层组合管作为一种新型构件,可用作水下输送管道、框架柱、桥墩柱等。这种新型结构形式充分的利用了钢与混凝土两种材料的优势。本文借鉴钢-混凝土组合结构构件的基本假定,利用等效截面换算法将有效宽度内圆环形截面等效成工字型截面,简化了计算过程及复杂性,并为组合截面研究提供计算依据。

钢-混凝土组合截面的应力求解

针对钢 混凝土组合结构的截面特性计算问题 ,利用AutoCAD技术 ,进行编程作二次开发 ,对钢 混凝土组合截面的应力进行求解。比较截面换算法 ,AutoCAD辅助积分法适用于任意形状的组合截面的应力求解 ,通用性更强。

钢-混凝土组合梁挠度计算的修正换算截面法

修正换算截面法计算组合梁挠度的关键是求修正截面刚度ξEIeq中的截面刚度修正系数ξ,为此利用文献[1]考虑滑移效应的组合梁挠度理论计算公式,对4种典型荷载作用下组合梁截面刚度修正系数ξ进行了计算,结果表明:荷载形式对截面刚度修正系数ξ的影响很小,均布荷载作用下求得的截面刚度修正系数ξ可用于计算其他荷载作用下组合梁的挠度。根据7200根样本梁在均布荷载作用下的截面刚度修正系数ξ值的分析,得到了影响组合梁截面刚度修正系数ξ的关键参数λl,并以λl为变量,回归得到了截面刚度修正系数ξ的计算公式。通过变化设计参数对截面刚度修正系数ξ的影响分析,得到抗剪连接程度参数的变化对截面刚度修正系数ξ的影响最大,而混凝土强度等级和翼板宽度的变化对截面刚度修正系数ξ基本没有影响,由回归公式计算的截面刚度修正系数ξ值与理论公式、《钢结构设计规范》(GB 50017—2003)公式计算的截面刚度修正系数ξ值随各设计参数变化规律相同。与试验结果对比表明,截面刚度修正系数ξ的计算值与试验实测值吻合较好。

双金属复合管结构压弯承载性能试验研究

为了研究双金属复合管的压弯承载性能,考虑试件偏心距和长细比这两个参数,对7个液压成型的X65/316L双金属复合管试件进行了试验研究.试验内容包括材性测试、几何初始缺陷3D扫描测量和压弯承载力试验.通过对比各试件的受力过程、破坏形态及数据结果,分析试件长细比和荷载偏心距对复合管压弯承载性能的影响.试验结果表明:试件在压弯荷载作用下的破坏模式为整体失稳破坏,试件达到极限荷载后具有良好的塑性变形能力.长细比越大,试件越容易发生失稳破坏,试件的弹性变形阶段越短,刚度和承载力均显著降低;而偏心距越大,试件承载力明显下降,试件刚度则略微降低.在此基础上,基于换算截面法对复合管截面进行等效换算,然后根据《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)中a类截面钢管的压弯失稳承载力公式计算复合管极限承载力,并将承载力试验结果与换算截面法计算值相比较.对比结果表明采用换算截面法考虑衬管的贡献计算得到的复合管压弯试件承载力与试验值吻合较好,平均误差小于10%且偏于安全.对比分析表明采用换算截面法设计双金属复合管能更好地考虑衬管的承载能力,研究成果可为此类构件在设计及相关工程的应用提供一定参考.

钢筋混凝土框架异型中节点抗裂性能试验研究

通过6个钢筋混凝土框架异型中节点试件在低周反复荷载作用下的试验研究，分析了节点核心区尺寸、轴压比等因素对异型节点抗裂性能的影响。研究表明，异型节点初裂时斜裂缝主要出现在由小梁和上柱构成的小核心区，核心区开裂荷载约为50％～60％极限荷载，抗裂性能较常规节点劣化，初裂阶段的剪力基本由小核心区混凝土承担，合理增大轴压比可以提高异型节点的抗裂承载能力。异型中节点由于大小梁刚度不同，反复荷载下柱端轴压力会发生波动。通过理论分析推导出柱端轴压力影响系数“的计算表达式，在此基础上提出包含系数α的异型中节点抗裂承载力计算公式，并通过国内外12个异型节点试件的19组试验数据对其进行验证，吻合良好。

组合梁在负弯矩作用下的刚度分析

为探讨组合梁在负弯矩作用下钢梁与混凝土板之间的滑移效应以及混凝土与纵向钢筋之间的粘结滑移对截面刚度的影响,建立了考虑以上两种滑移效应的组合梁受力模型,并结合试验进行了理论推导和对比分析.结果表明,即便按照完全剪力连接设计的组合梁,滑移效应仍在一定程度上产生了附加曲率,使组合梁的截面刚度比按照换算截面法得到的刚度降低(10%(20%左右),在设计时不可忽略.本文同时推导了计算悬臂组合梁挠度的公式,并为有关连续组合梁刚度的进一步试验研究提供了依据.

基于板梁理论的工字形钢—混组合双跨连续梁弯扭屈曲分析

基于板梁理论,对均布荷载作用下的双轴对称工字形钢—混组合双跨连续梁进行弯扭屈曲分析,推导截面连续梁发生弯扭屈曲时的临界弯矩公式,运用ANSYS有限元软件对10根双轴对称工字形钢—混组合双跨连续梁进行特征值屈曲分析,对比屈曲临界弯矩的数值解与理论解,讨论换算截面法的适用性。结果表明:理论解与有限元解之间具有较高的吻合度,最大误差不超过3%。换算截面法的计算结果与实际结果差别较大,并不适用于工字形钢—混组合连续梁弯扭屈曲问题的计算。

钢绞线(丝)网-聚合砂浆加固混凝土梁的变形计算

钢绞线(丝)网-聚合砂浆加固技术是一项新型加固工艺,具有耐火、耐腐蚀、耐老化等优点.在以往试验研究的基础上,采用换算截面法计算加固梁的等效刚度,推导出加固梁正常使用阶段在集中荷载作用下跨中挠度的计算公式,并通过46根加固梁的80组试验数据对其验证,吻合良好,结果可为实际工程加固设计提供参考,同时也为进一步研究加固梁的力学性能建立理论基础.

变分原理分析开裂简支箱梁剪力滞效应

变分原理通常应用于箱形截面梁剪力滞效应弹性分析,本文基于换算截面法,运用变分原理推导了预应力混凝土简支箱梁均布荷载作用、钢筋混凝土简支箱梁集中荷载作用的剪力滞系数计算公式,考虑了混凝土开裂对箱梁剪力滞效应的影响,并与试验结果和规范方法进行了对比分析。变分原理分析开裂混凝土箱梁剪力滞效应方法力学概念明确,是其弹性分析适用范围的拓展,亦可推广应用到混凝土连续箱梁开裂后的剪力滞效应分析,具有广阔的应用前景。

预应力钢-混凝土组合梁的刚度

建立了预应力钢 -混凝土组合梁考虑预应力筋在荷载作用下的内力增量和滑移效应的挠度计算模型及折减刚度的修正公式 ,计算结果与实测值吻合良好。建议的计算公式对预应力钢

碳纤维布加固混凝土梁时效变形分析

按换算截面法推导了CFRP加固混凝土梁时效变形计算公式,在此基础上编制了预测收缩、徐变变形的分析计算程序,考虑了混凝土强度等级、加载应力、配筋率的变化、混凝土开裂、混凝土收缩徐变等因素的影响,与其它计算方法比较表明,该方法能较精确预测CFRP加固混凝土梁的时效变形.

体外配置CFRP筋预应力混凝土箱梁收缩徐变效应分析

以体外配置CFRP筋预应力混凝土箱梁1 001 d的长期受力性能试验为基础,采用徐变换算截面法对收缩徐变效应引起的截面应力重分布规律进行分析。理论分析与试验结果对比表明,徐变换算截面法能较好地分析持续荷载作用部分预应力箱梁的收缩徐变效应。运用双线性法和曲率法对试验箱梁的长期挠曲变形进行预测,两种分析方法预测结果基本一致,建议取长期挠度增长系数为2.45,此时长期挠度变形理论预测值与实测结果吻合较好。对现行设计规范进行有关参数修正后,持续荷载作用下预应力混凝土箱梁的最大裂缝宽度理论值与实测结果吻合较好。研究成果将为CFRP筋在体外预应力箱梁中的推广应用提供参考。

新型竹—木—GFRP夹层梁的受弯性能试验

为研究竹—木—GFRP夹层梁的受弯性能,设计以泡桐木作为芯材,竹、GFRP作为面层的夹层梁试件,对夹层梁试件进行了等芯材厚度和等梁高两组四点弯静载试验,得出各试件的破坏现象、破坏荷载并绘制荷载—位移曲线。研究结果表明:竹材部分替代GFRP作为面层的一部分,可降低成本,防止加载点处局部破坏;设置泡桐木纤维沿梁长度方向有利于提高夹层梁的受弯性能;芯材厚度不变的情况下,竹材加固夹层梁有极高的性价比,而使用GFRP面层则能显著提高夹层梁的弯曲刚度;梁高不变的情况下,夹层梁的弯曲刚度、极限荷载分别随竹材与GFRP厚度的增加而增大。竹—木—GFRP夹层梁跨中截面应变分布基本满足平截面假定。换算截面法可作为竹—木—GFRP夹层梁应力计算依据,使用考虑剪切变形的铁木辛柯梁理论计算竹—木—GFRP夹层梁的跨中挠度有着不错的精度。

钢蒙皮-复合材料芯材夹层板弯曲性能研究

采用钢板蒙皮与玻璃纤维增强复合材料(GFRP)拉挤成型的空心方管芯材组成夹层结构,运用四点弯曲试验方法,开展了钢蒙皮-复合材料芯材夹层梁的受弯性能试验,研究了其受力性能情况、跨中上下面板应力分布和跨中挠度。运用换算截面法推导出钢蒙皮-复合材料芯材夹层板截面有效抗弯刚度,并采用材料力学理论推导出夹层板跨中挠度计算公式,计算各试件的跨中上下面板应力分布情况和跨中挠度。研究结果表明:当芯材厚度一致时,试件的跨中挠度随着钢板面层厚度的增加而逐渐减小;跨中挠度理论值与试验值吻合较好。

钢板-GFRP组合桥面板受弯性能试验与理论分析

基于玻璃纤维增强复合材料(Glass Fiber Reinforced Polymer,简称"GFRP")具有轻质高强、耐腐蚀等优点,提出一种新型组合桥面板,即在钢板表面粘贴GFRP板,作为正交异性钢桥面板的防水和防腐蚀层,兼有增强钢板刚度的作用。在对组成材料材性测试的基础上,对组合桥面板试件在正弯矩和负弯矩作用下进行四点弯曲试验,测出各试件的荷载-位移曲线、荷载-应变曲线;通过换算截面理论推导出钢板-GFRP组合桥面板的刚度、跨中挠度和应力计算公式,并与试验值对比;在四种铺装模型下运用有限元软件分别对正交异性钢板进位移和应力分析。研究结果表明:钢板表面粘贴GFRP板可以有效提高钢板的屈服承载能力和刚度,降低钢板表面应力和开裂风险;钢板-GFRP组合桥面板弯曲性能的理论计算值与试验值吻合性较好。

预应力钢-混凝土组合连续箱梁的变形分析

以3片钢-混凝组合连续箱梁的变形试验为基础,其中RC1为普通组合梁,PC2和PC3为预应力组合梁,并结合虚功原理和换算截面法,提出了一种考虑自重、堆载、预应力和开裂影响的钢-混凝土组合梁变形计算方法.试验结果表明:预应力对钢-混凝土组合梁的变形影响较大,且有效预应力越大,跨中挠度越小;对于普通钢-混凝土组合连续箱梁,可通过考虑滑移效应的刚度折减法考虑混凝土板开裂对变形的影响;分析得到的理论挠度与实测挠度吻合较好.

考虑钢管和混凝土相互作用的桥梁抗震性能的影响研究

建立2种不同的有限元力学模型,比较考虑与不考虑钢管和混凝土之间相互作用时钢管混凝土拱桥的抗震性能。结果表明,2模型在内力上还是有一定的差异,为钢管混凝土拱桥合理模型的建立提供参考。