扭剪作用下钢管支架直角扣件受力性能试验分析研究

通过构造6组直角扣件连接节点试件,进行了连接节点同时承受扭转力和滑移力的试验.试验结果表明:扣件紧固力矩越大,扣件连接节点的初始抗扭刚度越大;不同紧固力矩的扣件连接节点,在较小的扭剪作用下,其初始扭转刚度变化不大,当试件受扭剪作用逐渐增大时,紧固力矩大的直角扣件抵抗变形的能力增强.通过统计回归分析,得出直角扣件连接节点初始扭转刚度与紧固力矩的关系,以及扭转力矩与杆件转角关系.调整了钢管支架连接节点考虑扭剪效应时无侧移和有侧移架体立杆的计算长度系数,并与纯扭效应下的计算值进行了对比分析,得出扭剪同时作用下更不利于钢管支撑架体的稳定.

剪扭复合作用下预制拼装混凝土桥干接缝抗剪强度分析

为研究剪扭复合作用对单键齿干接缝抗剪强度影响,本文结合实际预制拼装混凝土桥剪力键尺寸与形状,利用ABAQUS有限元软件对干接缝剪力键受剪扭复合作用直至失效过程进行分析;研究过程首先以已有学者剪力键纯剪切试验为对象,建立其有限元模型,对比文献可以得出:数值模拟与试验得到的接缝位置抗剪强度比值平均为0.94,且数值模拟中裂缝位置与试验裂缝出现位置较为接近,裂缝演化过程较好吻合;在此基础上采用相同方法建立新数值模型,并通过改变荷载作用位置对剪力键施加剪扭复合作用,结果表明:单键齿干接缝抗剪强度随荷载所产生扭转作用增大而减小,扭转对剪力键抗剪强度降低幅度影响显著,当键齿厚度为400 mm,荷载偏移距离为275 mm,荷载移动距离为键齿厚度1/1.45时,抗剪强度较受纯剪切荷载模型减少超过40%;对60个剪扭复合作用模型抗剪强度降低值线性回归,得到偏载距S与抗剪强度减少系数P之间关系为P=1.758×10^(-3)S-0.042,依此对美国AASHTO规范中干接缝抗剪承载力预测计算式提出修改建议;通过另建立8个设置不同参数的剪扭复合作用模型验证修正后计算式准确性与一般性,数值模拟与修正计算式得到的抗剪强度比值平均为1.01,最大为1.06。

扭剪作用下螺栓群最不利螺栓位置的速判法

分析了纯扭、扭矩与竖向剪力、扭矩与水平剪力作用下螺栓群的最不利螺栓位置,指出了扭剪作用下螺栓群的8种工况,并分别分析了8种工况下螺栓群的最不利螺栓位置;基于螺栓的竖向剪力与水平剪力绕螺栓群形心的方向与扭矩方向一致,提出了扭剪作用下螺栓群最不利螺栓位置的速判法。采用速判法判定了梁腹板拼接连接两侧螺栓群的最不利螺栓的位置,指出了该类连接最不利螺栓位置的特点。通过数值算例验证了速判法的正确性。研究表明,扭剪作用下螺栓群最不利螺栓位置的速判法简单且易于操作,最多可节约判定时间75%。

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。

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。

剪扭复合作用下节段预制拼装桥干接缝剪力键抗剪性能试验研究

为研究剪扭复合作用对干接缝单键齿剪力键抗剪性能的影响,考虑偏载距、正应力水平以及键齿宽高比3种影响因素,设计、制作10组干接缝单键齿剪力键试件进行纯剪试验及剪扭复合试验,分析试件的开裂荷载、极限荷载及破坏形态等。结果表明:干接缝单键齿剪力键抗剪强度随扭矩增大而减小,与受纯剪作用试件相比,当偏载距分别为100 mm和200 mm(剪力键键齿厚度的1/4和1/2)时,开裂荷载分别减少25.13%和37.01%,极限荷载分别减少18.12%和26.45%;正应力增大时,试件开裂荷载与极限荷载均有所增加;不同键齿宽高比对极限承载力无明显影响。纯剪作用下键齿破坏时整体从根部被剪断,剪扭复合作用下键齿只有偏载侧部分破坏脱落。通过对比试验值与现有文献和规范中公式计算值发现,偏载距为键齿厚度的1/2时,试验值与计算值之比的平均值为0.61~0.76,建议现有计算公式中应考虑偏载距影响。

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。

高强混凝土无腹筋构件在弯剪扭复合作用下剪扭工作性能的研究

通过试验分析，研究了高强混凝土无腹筋构件在弯剪扭复合作用下的破坏形态、开裂荷载及其相关关系，极限承载力及其相关关系，并提出了极限承载力的计算公式。

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。

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。

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。

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。

海上风机群桩筒基础的力学性能分析

基于ABAQUS有限元软件平台建立了海上风机群桩筒基础的有限元模型,对不同桩数、桩径及不同桩分布方式下群桩筒基础的力学性能进行研究,结果表明:不同基础形式的应力均集中于上部结构与筒体结构的连接处,桩身的应力集中于桩顶位置;筒体结构被动区的应力显著高于主动区的应力;群桩筒基础与土体的接触面积比筒型基础更大,提供了更好的转角控制效果。群桩筒基础提升了基础与地基土之间的协同度,有效地提高了群桩筒基础的承载能力。

新桥规考虑混凝土影响后受扭构件强度计算

与现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》相比,新修订的《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》对矩形和箱形截面钢筋混凝土纯扭构件及承受弯剪扭构件的承载力计算作了较大的改动。在推荐的公式中修正了纵向钢筋与箍筋的配筋强度比的取值并充分考虑了混凝土的抗扭作用,并通过设计实例说明了新设计方法的优越性。

浅谈预应力混凝土受扭构件的承载力计算

根据工程实践经验对预应力混凝土构件在弯剪扭共同作用下的承载力计算做一简单介绍。

深圳某超高层办公塔楼30m跨度钢梁抗扭分析

深圳某超高层办公塔楼为获得开阔的景观视野、舒适灵活的办公空间,采用带腰桁架的巨型框架-核心筒结构体系。塔楼35F以上楼层大面区外框梁为大跨度箱型截面钢梁,最大跨度为30m。为配合建筑方案调整,多数楼层核心筒外办公区存在楼板大开洞,使得大跨度钢箱梁在承受弯矩剪力的同时,还要承受扭矩。介绍了钢箱梁在扭矩作用下,钢梁的强度简化计算方法;以及弯、剪、扭共同作用效应;并使用SAP2000对钢箱梁在弯、剪、扭共同作用下的详细分析。内容可供同类构件设计参考。

弯-剪-扭耦合荷载作用下钢管混凝土短柱受力性能研究

为研究钢管混凝土短柱在剪切和扭转复合作用下的受力性能,开展了10个钢管混凝土短柱试件在纯扭、弯-剪和弯-剪-扭荷载作用下的拟静力往复加载及单调加载试验,得到了钢管混凝土短柱的荷载-变形曲线和钢管应变分布规律。试验结果表明:钢管混凝土短柱具有良好的承载能力和塑性性能;在纯扭作用下,圆形钢管混凝土短柱在往复扭转荷载作用下钢管发生低周疲劳破坏;方形钢管混凝土短柱在单调及往复扭转荷载作用下钢管面外发生斜向局部屈曲;纯扭往复荷载作用下的钢管混凝土柱的荷载-变形骨架曲线与单调加载下基本一致;在弯-剪及弯-剪-扭复合荷载作用下,在进入塑性工作阶段前截面的轴向变形基本满足"平截面假定";在弯-剪-扭耦合荷载作用下,短柱的破坏模式取决于弯扭比,在弯扭比较大(为1.90)时,其类似于弯剪破坏,在弯扭比较小(为0.96)时,其类似于扭转破坏。在有限元模拟及大量参数分析的基础上,得到了钢管混凝土短柱的弯-剪-扭承载力相关方程,承载力计算结果与有限元分析结果吻合较好。

钢筋混凝土U形薄壁梁弯-剪-扭复合受力性能试验研究

U形薄壁混凝土梁主要用于城市轨道交通工程,受弯-剪-扭复合作用。本文通过试验研究了一根大尺寸钢筋混凝土U形薄壁梁在弯-剪-扭复合作用下的力学性能,包括裂缝的发展与分布、钢筋应变分布以及破坏形态等。试验结果表明:弯-剪-扭复合作用下的U形薄壁混凝土梁呈现明显的空间受力特征,表现为裂缝和钢筋应变在两侧腹板上显著差异分布,同时,腹板内外侧斜裂缝以及箍筋应变的分布也存在明显差异;加载过程中纵筋应变在跨中和支座沿截面高度方向的分布基本符合平截面假定,纵筋应变沿梁跨近似线性分布;弯-剪-扭复合作用下钢筋混凝土U形薄壁梁出现了受弯矩和翘曲弯矩影响的延性弯曲破坏,且破坏仅发生在加载侧腹板,而非加载侧腹板处于相对低应力状态。