波形钢板管涵的刚度计算方法

结合波形钢板管涵的弹性力学性能与加拿大波形钢桥涵规范,以半圆弧拱为例推导了波形钢管涵结构变形的计算方法。利用此方法计算了典型尺寸的波形钢板管涵结构在填土作用下结构竖向、横向变形随填土高度的变化规律,并与工程实测结果进行了对比。对比结果显示,提出的计算方法能基本模拟波形钢板管涵结构的形状变化,除填土高度较小时拱顶竖向变形差距较大外,其余工况下提出的方法计算结果与实测值基本吻合,表明提出的波形钢板管涵结构的变形计算方法具有较高的合理性,可作为波形钢板管涵结构设计的参考。

低屈服点波形钢板剪力墙减震耗能性能数值分析

为了研究低屈服点波形钢板剪力墙(corrugated steel plate shear wall,CSPSW)新型抗侧向荷载系统减震耗能性能,利用有限元软件ABAQUS,对16个CSPSW有限元模型进行横向单调和循环荷载作用下的减震耗能性能数值分析,并以波形钢板屈服强度和板厚为关键参数,综合分析其对结构抗侧性能、滞回性能、刚度退化、延性和能量耗散等性能的影响规律.研究结果表明:低屈服点CSPSW与普通钢板剪力墙初始刚度相同,但抗侧性能弱于后者;与普通屈服强度CSPSW相比,低屈服点CSPSW滞回曲线更饱满,耗能性能更好,且延性更好;随着波形钢板屈服强度降低,低屈服点CSPSW延性和耗能性能均提高,结构水平刚度退化加快;随着波形钢板厚度增大,低屈服点CSPSW初始刚度和结构耗能性能均提高,承载能力变化较小.

波形钢板-混凝土组合桥面板焊接残余应力与疲劳性能研究

为了解波形钢板-混凝土组合桥面板中考虑残余应力时波形钢板-横隔板焊接部位的疲劳性能,采用热-结构顺序耦合法对波形钢板-横隔板焊缝的焊接及冷却过程进行有限元模拟,研究焊接及冷却过程后所产生的残余应力场,并基于应变能的评估方法对组合桥面板波形钢板-横隔板焊接区域疲劳寿命进行评估。结果表明:波形钢板-混凝土组合桥面板中波形钢板-横隔板焊接区域在焊接过程中焊缝的温度急剧变化,温度最高可达到1439 ℃,热源作用位置附近的温度梯度较大;起弧和落弧位置残余应力分布较为不均匀,应力梯度较大;其中横隔板上焊缝的下部水平段处竖向残余应力最大(400 MPa)因此应考虑焊接残余应力对结构受力的影响;波形钢板组合桥面板波形钢板-横隔板焊接部位最不利疲劳易损细节为第2纵肋左侧下部倒角波形钢板焊趾处,基于考虑焊接残余应力的应变能的评估方法计算得出波形钢板-混凝土组合桥面板最不利疲劳易损部位的疲劳寿命为60年,小于100年的设计使用寿命,因此采用波形钢板-混凝土组合桥面板的桥梁在运营60年后应在加强波形钢板-横隔板焊缝处疲劳破坏的监测。

波形钢板在钢筋混凝土拱桥中的应用

波形钢板组合拱桥结构是通过在钢筋混凝土拱座预埋地脚螺栓,然后采用角钢与波形钢板底部连接,横向利用高强螺栓拼接形成,最后在其上浇筑钢筋混凝土拱圈的一种新型结构形式。其优点在于,采用波形钢板作为底衬,减少了支模步骤,且波形钢板参与拱圈结构受力,能更大程度上分散荷载的应力集中,达到经济适用目的。

波形钢板剪力墙及组合墙抗剪承载力研究

为研究波形钢板剪力墙及其组合墙在水平荷载作用下的破坏形态、受力性能以及抗剪承载力计算方法,设计了4个波形钢板剪力墙及其组合墙试件,进行了低周往复加载试验,并采用ABAQUS有限元软件对24个波形钢板剪力墙及其组合墙模型进行了模拟分析。研究结果表明:波形钢板剪力墙具有较好的变形能力,波形钢板能有效抑制混凝土裂缝的发展,并与混凝土具有很好的界面粘结力,水平波形钢板剪力墙较易在约束边缘构件底部形成塑性铰;波形钢板剪力墙及其组合墙具有较好的承载能力、延性和耗能能力,且承载力下降缓慢;ABAQUS有限元软件能较好地模拟试验,模拟结果与试验结果吻合较好,有限元计算结果表明:承载力随波形钢板的厚度和波角的增加有少量增加,此外,波形钢板-混凝土组合剪力墙承载力随剪跨比的增加而降低,竖向波形钢板剪力墙的抗侧承载力性能与水平波形钢板剪力墙的基本相同;该文提出的波形钢板剪力墙及其组合墙抗剪承载力计算公式,计算值与试验值吻合良好,可为设计和工程实际参考;H型钢柱对波形钢板-混凝土组合剪力墙的抗剪承载力贡献最小,竖向波形钢板对组合墙剪力分担率大于水平波形钢板的,竖向波形钢板更有利于提升组合墙的承载性能。

基于弹性扭转约束边界的波形钢板整体剪切屈曲分析

波形钢板的整体剪切屈曲对波形钢腹板PC组合箱梁桥的竖向抗剪设计有重要意义。该文在正交各向异性薄板理论的基础上,利用势能驻值原理和瑞利-里兹法,推导了基于弹性扭转约束边界的波形钢板弹性整体剪切屈曲荷载的分析方法,并给出了几种特殊边界条件下的简化计算公式。计算结果表明:对于四边简支板和四边嵌固板,该方法与现有公式计算结果一致;波形钢板强抗弯刚度方向上的约束条件是影响其整体剪切屈曲的决定性因素,随着该方向上约束的增强,屈曲模式将从四边简支情况向四边嵌固情况过渡;弱抗弯刚度方向上约束条件的影响很小,可以忽略。最后给出了将波形钢板在实际梁结构中受到的边界约束等效为弹性扭转弹簧的方法。

波形钢板剪力墙抗侧性能的有限元分析

为研究波形钢板剪力墙的抗侧力性能及验证钢板弹塑性本构模型和壳单元在钢板剪力墙有限元分析中的适用性,本文以平钢板剪力墙、水平和竖向放置的波形钢板剪力墙试验为基础,采用ABAQUS有限元分析软件建立了19个平钢板和波形钢板剪力墙模型,通过与试验数据对比验证了有限元分析模型的精度和可靠性,并进一步分析了钢板厚度、剪力墙高宽比和波形钢板波角等因素对其抗侧力性能的影响.研究结果表明:随内嵌波纹钢板厚度增加、剪力墙高宽比的减小,波形钢板剪力墙的抗侧力性能增强,且波角为30°和45°时,受力性能最佳.

带栓钉波形钢板混凝土组合构件粘结滑移性能与承载力试验研究

通过11个带栓钉的波形钢板混凝土组合构件在单调荷载下的推出试验和1个自然粘结构件的对比试验,研究带栓钉波形钢板混凝土组合构件的破坏形态、裂缝模式、荷载-滑移特性、波形钢板应变分布和承载力等。结果表明:带栓钉波形钢板混凝土组合试件的破坏形态以混凝土劈裂为主。试件的荷载-滑移曲线由上升阶段、下降阶段、残余阶段三个部分组成。由于混凝土和栓钉的组合作用,波形钢板自由端存在受拉区,产生过零点现象。带栓钉波形钢板混凝土组合试件的抗剪承载力随栓钉直径、数量的增长呈线性增长,而在一定条件下,栓钉长度、钢板厚度对抗剪承载力影响不大,另外在200 mm范围内适当增大栓钉间距对抗剪承载力也有提高。基于试验结果和力的扩散原则,分别提出了考虑栓钉影响的波形钢板混凝土界面粘结滑移本构模型以及带栓钉的波形钢板混凝土推出试件的承载力计算公式,所提模型与试验结果吻合良好,承载力公式计算结果与试验结果总体相符且偏于安全。

波形钢板固定股骨骨折的生物力学实验研究与临床应用

本文采用7具人尸股骨标本骨折后采用波形钢板和普通钢板加以固定，对照比较了两种不同固定方式下轴向压缩、三点弯曲、扭转试验下的生物力学性能。结果表明：波形钢板的强度比普通钢板的强度大32％，刚度高33％，两者是显著性差异（P＜0．01）。同时试验证明：波形钢板固定的应力遮挡率小于普通钢板32．5％，有利于骨重建应力环境的改善，能加速食痂生长。两种钢板本身的强度和刚度也显示了前者优于后者。证明采用波形钢板是符合生物力学原则的，临床应用波形钢板治疗股骨干骨折20例，经5～16个月随访，优良率达94．7％。表明波形钢板是治疗股骨干骨折较好的内固定方法，值得推广应用。

波形钢板固定股骨骨折的生物力学研究

目的：验证波形钢板固定股骨骨折的生物力学特性。方法：采用７具人尸股骨标本骨折后采用波形钢板和普通钢板加以固定，对照比较了两种不同固定方式下轴向压缩、三点弯曲、扭转试验下的生物力学性能。结果：波形钢板的强度比普通钢板的强度大３２％，刚度高３３％，二者呈显著性差异（Ｐ＜０．０１）。同时试验证明：波形钢板固定的应力遮挡率小于普通钢板３２．５％，有利于骨重建应力环境的改善，能加速骨痂生长。两种钢板本身的强度和刚度也显示了前者优于后者。证明采用波形钢板是符合生物力学原则的，临床应用波形钢板治疗股骨干骨折１４７例，经５～２４个月随访，优良率达９５．８％。结论：波形钢板是治疗股骨干骨折较好的内固定方法。

波形钢板混凝土黏结滑移性能试验研究与数值模拟分析

通过波形钢板混凝土推出试验,对波形钢板混凝土黏结滑移受力机理、黏结强度和黏结滑移本构关系等关键问题进行研究。设计8个推出试件,主要研究波角和波谷长度因素对黏结滑移性能的影响,考察波形钢板波角、波脊和波谷处混凝土黏结性能。结果表明,对于波谷和波脊尺寸相同的波形,当波角为钝角时,黏结强度随着波角的增大而增大;当波角为锐角时,黏结强度随着波角的增大而减小。同时,对于相同波角的波形,黏结强度随着波谷的增大而减小。在微滑移阶段和滑移阶段,波形钢板应变沿埋置长度方向呈指数分布;波脊和波角处的应变要大于波谷轴心处的应变;在破坏阶段、荷载下降阶段和残余阶段,波形钢板应变分布复杂,并且在埋置长度上有过零点现象。根据所有试件加载端和自由端的荷载-滑移曲线试验结果,利用统计回归的方法得到波形钢板混凝土特征黏结强度的计算公式。通过建立力学平衡方程,得知波形钢板黏结应力沿着锚固深度呈指数分布,进一步建立考虑位置函数的黏结滑移本构模型。基于ANSYS有限元软件分别从基准黏结滑移本构关系、考虑位置函数的黏结滑移本构关系对试件进行数值模拟,结果表明考虑位置函数的黏结滑移本构关系更具有准确度。

波形钢板混凝土界面间粘结滑移力学性能研究

根据压型钢板混凝土组合楼板剪切粘结滑移和型钢混凝土粘结滑移的试验研究成果,分析了两者界面之间的粘结应力、应变的分布规律.基于试验研究成果,对轴心力作用下的波形钢板混凝土粘结滑移力学问题做了合理假定.从弹性力学角度推导了混凝土、波形钢板各自应力和位移的理论公式,并得出两者界面间滑移的理论公式,这为有限元分析波形钢板混凝土提供了理论依据.通过考虑混凝土浇筑方式、波角的影响因素设计了5个波形钢板混凝土推出试件,研究波形钢板与混凝土界面间粘结滑移力学性能.根据试验结果,提出了粘结强度特征值与波角的计算公式,发现波形钢板表面应变沿锚固深度呈指数分布规律.同时,得出了波形钢板等效应变特征值与波角的关系,提出了波形钢板等效应力计算公式.最后,通过对比分析基于弹性力学的粘结应力理论公式解和试验所得等效粘结应力解,发现两者吻合良好.

覆土波形钢板拱桥工作性能数值分析

为了探究覆土波形钢板拱桥的受力特征,利用有限元软件及其MPC算法并结合国外设计规范对一座实际钢波纹板拱桥进行了施工阶段和成桥使用阶段受力性能分析,同时对影响拱桥受力的不利工况及参数进行分析探讨。分析结果表明,随施工阶段填土变化,尤其在填土至拱顶附近时,结构受力及变形有较大的变化;实际应以有限元计算结果指导该结构的设计与施工;该结构力学性能优异,特别是对不良地质和温降的适应能力要远强于普通混凝土拱桥。

双向加载下波形钢板剪力墙抗震性能研究

采用试验的方法对单轴往复加载下的3种不同形式钢板剪力墙进行抗震性能研究,试验结果表明,3种剪力墙均是因为面外约束不足而失稳失效,此外还得到横向波纹剪力墙拥有更好的面内抗震性能的结论。还原地震多维性对钢板剪力墙面内抗震性能的影响,通过有限元仿真的方式进行双向加载,探明了双向地震作用下,横向波纹剪力墙面内抗震性能的变化规律,其中边缘柱翼缘宽度及钢板厚度为主要变量。结果表明:波纹钢板剪力墙面外约束是限制其面内抗震性能的重要因素;双向加载下,其面内抗震性能出现不可忽略的削弱现象,并且滞回曲线呈现出明显的捏拢现象;在充分保证面外约束下,尽管可以有效地降低性能削弱及捏拢现象这两种不利影响,但是还需要在对波纹钢板剪力墙的面内抗震性能设计时增设安全系数,以此考虑地震多维性的不利影响。

波形钢板钢管混凝土柱的极限承载力

提出了波形钢板钢管混凝土柱的有限元分析方法,采用正交异性板来模拟波形钢板。应用ANSYS通用程序对算例进行了分析,并应用有限元方法分析了偏心率、长细比2个主要参数对波形钢板钢管混凝土柱极限承载力的影响。结果表明:可采用稳定折减系数和偏心率折减系数相乘的计算公式来考虑二者对波形钢板钢管混凝土柱极限承载力的影响,其中偏心率折减系数可采用《钢管混凝土结构设计与施工规程》(CECS 28:90)的计算公式;稳定折减系数应将换算长细比乘以考虑柱肢的钢材型号和混凝土强度等级的材料修正系数,然后采用《钢管混凝土结构设计与施工规程》(JCJ 01—89)的稳定系数计算方法。

带可更换阻尼器的波形钢板剪力墙抗震性能试验研究

为研究一种带有可更换阻尼器的波形钢板剪力墙的抗震性能,对2种波形软钢阻尼器以及带有阻尼器的波形钢板剪力墙进行低周往复加载试验,分析阻尼器以及带有阻尼器剪力墙的力学特性,并采用ABAQUS有限元软件对试验进行模拟。研究结果表明:水平波形阻尼器具有良好的变形和耗能能力,竖向波形阻尼器具有较大的初始刚度和较高的承载力。带有阻尼器的波形钢板剪力墙具有较好的初始刚度和承载能力,更换阻尼器时剪力墙处于弹塑性阶段,阻尼器发生明显的面外变形,内嵌波形钢板脚部存在微小变形,阻尼器可以有效地保护剪力墙。更换阻尼器后的波形钢板剪力墙承载力有较小下降,滞回曲线饱满,具有良好的耗能能力和延性,刚度退化缓慢。有限元模拟结果与试验结果吻合度较高。

波形钢板三维模型与二维模型对比研究

波形钢板结构物是几何正交异性体,分析颇为复杂。其三维模型虽能反应结构物实际形态,但在建模分析、计算及考虑影响因素上存在难度。若能采用平面模型代替三维模型,则会大大减轻工作量。通过ANSYS有限元软件对三维实体模型进行分析,采用平截面假设进行内力计算,并将计算得到的内力与二维模型的计算结果进行对比,发现两者吻合较好。因此可以采用平面模型代替三维模型对波形钢板结构物进行分析计算。

带可更换阻尼器的竖向波形钢板剪力墙及组合墙抗震性能试验对比研究

为研究一种新型带有可更换阻尼器的波形钢板剪力墙及组合剪力墙的抗震性能,对该波形钢板剪力墙及组合剪力墙试件进行低周往复初次加载及阻尼器更换后二次加载.从试件的抗侧承载力、变形和耗能能力、破坏形态,阻尼器的变化等方面,对波形钢板剪力墙和组合剪力墙进行了相互对比,及各自加载前后的自身对比.分析了新型剪力墙试件变形和耗能能力,承载力退化,刚度退化的情况.研究结果表明:钢板剪力墙与组合剪力墙在初期加载时滞回曲线几乎重合,抗震性能接近.更换阻尼器二次加载时,钢板剪力墙初次屈曲部位在加载过程中发生应力集中,变形持续加剧,引起结构承载力严重劣化.而组合剪力墙因钢板外混凝土的包裹,初次加载中未发生屈曲,更换墙趾耗能构件后剪力墙整体抗震性能有一定提升.

波形钢板治疗股骨干骨折

目的：改进波形钢板治疗股骨干骨折的应用。方法：采用自制的波形钢板，治疗股骨干骨折２０例，２１个股骨干。结果：２０例经５～１６个月的随访，优良率为９４．７％，平均愈合时间为１０．５周。与加压钢板不同之处为：该钢板中间为波形，减少了骨的应力保护作用，对局部血循环干扰小，有利于骨痂的生长和植骨，不产生压迫性坏死，早期活动有利于骨的愈合和塑形。结论：波形钢板是治疗股骨干骨折较好的内固定方法。

波形钢板混凝土组合剪力墙轴压比影响研究

为研究轴压比对波形钢板混凝土组合剪力墙的影响,利用ABAQUS有限元软件对不同轴压比的竖向、水平波形钢板混凝土组合剪力墙进行非线性分析,以考察轴压比对波形钢板混凝土组合剪力墙的滞回性能、变形能力、抗侧承载力、抗侧刚度及耗能能力的影响,并对其分析结果进行了试验验证。有限元分析结果表明:当轴压比在0.15~0.45范围内且逐步增大时,竖向波形钢板混凝土组合剪力墙的承载能力和耗能能力随之增强,其延性和变形能力反之减弱;当轴压比超过0.6时,剪力墙的抗震性能表现较差。当轴压比在0.15~0.30范围内且逐步增大时,水平波形钢板混凝土组合剪力墙的承载能力随之增强,其延性和变形能力反之减弱,但对耗能能力影响不显著;当轴压比超过0.30时,剪力墙的抗震性能表现较差;当轴压比超过0.6时,其极限状态下的位移角低于位移角限值要求。轴压比在0.15~0.30范围内,当竖向、水平波形钢板混凝土组合剪力墙的轴压比相同时,前者表现出更好的抗震性能。为了确保有限元分析结果的可靠性,后续对两个剪力墙试件进行了拟静力试验,结果表明:有限元分析结果与试验结果吻合度较高,因此,有限元分析所得结果可为后续实际工程提供参考。