方波纹板和方形凹凸板等效刚度的解析公式

为了研究构造正交各向异方形凹凸板的等效刚度问题,应用Seydel的波纹板刚度计算公式和惯性矩求刚度法推导出方波纹板的弯曲刚度。在求得方波纹板弯曲刚度的基础上,考虑凹凸板的几何周期特性,将凹凸板划分为以凸起为中心的典型单元,先研究典型单元的刚度特性,再通过刚度组合方法得到了凹凸板的等效弯曲刚度。基于克希霍夫理论的正交构造异性板的小挠度弯曲方程,应用简支边矩形薄板的纳维解法,分别计算了在集中载荷作用下板的挠度和其自身的固有频率,与ANSYS有限元模拟结果进行对比,从而验证了所得等效刚度的精确性。除此之外讨论了方形凹凸板经典单元尺寸变化对其自身刚度的影响。本文给出的等效刚度解析方法便于工程应用,尤其在应对大规模凹凸板刚度求解中具有计算简便的优点。本研究结果可为凹凸板静动力学的研究发展以及实际工程应用提供参考。

横肋波纹板-方钢管约束混凝土短柱轴压力学性能

横肋波纹板-方钢管(CPST)约束混凝土柱是由横肋波纹板与四角钢管焊接而成,并在腔内浇注混凝土形成的横肋波纹板约束核心混凝土、方钢管与混凝土共同承担轴向荷载构件。为了研究横肋波纹板-方钢管约束混凝土短柱的轴压性能,开展了3根横肋波纹板-方钢管约束混凝土短柱轴心受压试验。由于横肋波纹板具有较高的侧向刚度,核心混凝土能够得到较好的约束,但波纹板基本不承担轴向荷载,试件最终的破坏形式依次为方钢管局部屈曲、横肋波纹板向外鼓曲、方钢管内混凝土及核心混凝土均被压碎。在此基础上,利用ABAQUS分析了6类关键参数:混凝土的强度、正方形钢管/横肋波纹板的壁厚和抗压强度、钢管的截面尺寸。研究结果表明:如果提高混凝土强度,则抗压承载力提高,而延性降低;方钢管的厚度增加对柱的承载力和延性均有提升;方钢管的强度变高,承载力也随之提高;如果增加横肋波纹板的厚度,则承载力、延性都提高;横肋波纹板强度的变化对承载力影响不大,对延性有所提升;随着方钢管外截面尺寸变大,承载力呈现出提高的趋势。最后,基于Mander等提出的约束混凝土抗压承载力计算公式,通过引入综合影响变量,提出了计算横肋波纹板-方钢管约束混凝土短柱抗压强度的公式,期望为工程实践提供指引。