钢桥面板顶板与竖向加劲肋连接角焊缝疲劳试验

为研究钢桥面板顶板与竖向加劲肋连接角焊缝的疲劳性能,采用机械型振动疲劳试验机对制作的9个试件进行等幅疲劳加载,并通过名义应力和热点应力2种方法对试件焊缝疲劳性能进行评价。试验结果表明:疲劳荷载作用下,试件疲劳裂纹开展路径均从焊趾处萌生、沿焊趾开展、最终垂直于焊趾沿板横向往两侧对称扩展。采用名义应力法时,试验结果均位于JSSC-G疲劳强度为50 MPa的S-N曲线上方;采用热点应力法时,试验结果均位于Eurocode 3规范疲劳强度为100 MPa的S-N曲线上方。建议本试验构件疲劳细节的角焊缝疲劳强度取名义应力50 MPa、热点应力100MPa。

方钢管混凝土框架-竖向加劲薄钢板剪力墙的滞回性能研究

对1榀单跨2层1/3比例的方钢管混凝土框架-竖向加劲薄钢板剪力墙进行了低周往复荷载试验,研究了方钢管混凝土框架-竖向加劲薄钢板剪力墙的抗震性能.利用有限元软件ABAQUS对其进行了非线性数值分析,并对比分析了数值分析结果与试验结果 .构建足尺模型研究了柱子轴压比、加劲肋数量、钢板墙高厚比和柱子柔度系数对方钢管混凝土框架-竖向加劲薄钢板剪力墙滞回性能的影响.结果表明:方钢管混凝土框架-竖向加劲薄钢剪力板墙具有良好的抗震性能.增大轴压比使结构的承载力和延性降低,但对滞回耗能和刚度退化影响较小;加劲肋数量对结构滞回耗能影响较大,但对承载力和刚度退化影响较小;高厚比和柱子柔度系数对结构的承载力、滞回耗能和刚度退化影响较大.

两边连接竖向加劲式钢板剪力墙试验研究

通过对两个1:3的两边连接竖向加劲式钢板剪力墙试件进行低频往复循环加载,研究了结构的初始刚度、滞回性能、承载能力以及破坏机理等性能指标,从而对结构的抗震性能进行了评估.试验研究表明,两边连接竖向加劲式钢板剪力墙作为抗侧力构件承担了大部分侧向力,在弹性阶段产生了预期的屈曲破坏,主要表现为角部钢板的撕裂和鼓曲;在钢板墙破坏后期可以观察到在对角线方向形成了明显的拉力带.因此,非常适合在地震高烈度区进行推广.

方钢管混凝土柱-钢梁竖向加劲板连接节点抗震性能分析

在合理选择材料本构关系、破坏准则的基础上,采用通用有限元软件ANSYS对方钢管混凝土柱-钢梁竖向加劲板式节点进行了低周反复荷载试验,以及在低周反复荷载下的抗震性能分析。结果表明:有限元分析得到的滞回曲线和骨架曲线与试验结果吻合较好;试件破坏为梁端破坏,塑性铰出现在梁端,在梁变截面附近出现了局部屈曲,也与试验结果一致。

两边连接竖向加劲钢板剪力墙滞回性能研究

两边连接竖向加劲式钢板剪力墙是一种新的结构形式,其优势很独特.运用ANSYS对跨高比L/H为0.5-1.5的75组单片墙的滞回性能进行参数化分析,详细归纳总结了滞回性能几个主要指标（滞回曲线、骨架曲线、能量耗散系数、刚度衰减系数）随着跨高比、板厚、加劲肋效应的变化规律.分析结果表明：跨高比越大滞回曲线捏缩效应表现得越明显,板厚越小捏缩现象出现得越早;能量耗散系数绝大多数随着跨高比的增大呈现降低的趋势;同一跨高比构件刚度随着板厚的减小而降低,同一板厚的构件刚度随着跨高比的增大而增大;增强加劲肋对钢板墙耗能能力的提高有一定的贡献,对于提高钢板墙刚度的效果不明显.

方钢管混凝土柱-钢梁竖向加劲板式节点参数分析

在合理选择材料本构关系、破坏准则的基础上,采用通用有限元软件ANSYS对方钢管混凝土柱-钢梁竖向加劲板式足尺节点进行非线性有限元参数分析。探讨在单调荷载作用下,竖向加劲板的长度和高度、梁翼缘斜率对方钢管混凝土柱-钢梁竖向加劲板式节点的受力性能影响。结果表明:加劲板的长度和高度对节点的承载力、延性的影响明显;加劲板高度Hs应大于梁宽,但宜不大于梁宽的1.2倍;梁翼缘斜率ctanα建议取3≤ctanα≤4为宜。

竖向加劲薄钢板剪力墙的抗侧性能研究

分析了竖向加劲薄钢板剪力墙的受力和变形,提出了考虑加劲肋贡献的竖向加劲薄钢板剪力墙的抗侧刚度,以及考虑屈曲后强度的竖向加劲薄钢板剪力墙的抗侧承载力计算公式.构建梁柱铰接足尺模型进行有限元分析.公式计算结果与有限元结果对比表明:抗侧刚度及抗侧承载力计算值与有限元结果吻合较好;竖向加劲肋的设置提高了薄钢板剪力墙的弹性屈曲应力,考虑屈曲后强度的竖向加劲薄钢板剪力墙的抗侧承载力应包含弹性屈曲荷载和屈曲后强度的贡献.竖向荷载会降低竖向加劲薄钢板剪力墙的抗侧刚度和抗侧承载力,增大加劲肋数量可显著减小竖向荷载对竖向加劲薄钢板剪力墙抗侧刚度的影响,增大加劲肋截面积对其影响较小.

竖向加劲肋间距及腹板鼓曲对钢板梁承载力影响的研究

为了考察竖向加劲肋间距和腹板鼓曲对钢板梁极限承载力的影响 ,在考虑腹板初始鼓曲及取四种竖向加劲肋间距的情况下 ,用有限元法计算了钢板梁的纯剪和纯弯极限承载力及腹板鼓曲的变化情况 ,并与无鼓曲的结果进行了比较 .由计算结果可知 ,竖向加肋间距对纯弯极限承载力影响较小 ,对纯剪极承载力有一些影响 ;而腹板鼓曲对纯弯和纯剪极限承载力的影响则可不予考虑 .

矩形钢管混凝土柱-H型钢梁竖向加劲节点有限元分析

在装配式结构中,连接节点起着传递弯矩和剪力的主要作用,因此其力学性能的研究显得格外重要。提出了一种矩形钢管混凝土柱-H型钢梁竖向加劲节点,该节点通过竖向加劲将钢管柱节点区域分为多个腔体,解决了横隔板贯通节点易导致节点区域混凝土浇筑不密实的问题。在避免断柱的同时可以避免灌浆孔小而导致的整段钢管柱混凝土无法灌入的现象。为研究该节点的受力性能,采用数值模拟的方法进行分析。分析了单调加载下的荷载位移曲线(对比横隔板),并进行了节点域分析。研究结果表明:提出的竖向加劲节点的承载能力与横隔板贯通节点相比较高,且在弱轴方向也能有较好的性能,有较好的工程应用前景。

工形梁竖向加劲肋端部疲劳性能及加固方法研究

对我国既有铁路钢桥调研发现有些钢梁已产生疲劳裂纹,其中工形梁腹板竖向加劲肋端部裂纹较多。随着运营列车轴重和运营时间的增加,这些裂纹可能会进一步扩展,须采取相应措施对结构予以补强。本文针对64 m下承式钢桁梁的纵梁腹板竖向加劲肋端部构造,设计疲劳试件并展开疲劳试验,得到该构造的热点应力疲劳强度,为实桥疲劳评估提供依据。通过设计节段模型进行了不同加固方法的疲劳试验,掌握了节段模型加固前后的疲劳性能,并提出了在翼缘增设角钢的加固方法。

不同竖向加劲板布置下矩形钢管混凝土柱与钢梁节点有限元分析

布置竖向加劲板是常用的提升钢管混凝土柱与钢梁节点的承载能力的方法之一。今通过有限元软件分析了4种不同竖向加劲板布置下的矩形钢管混凝土柱与钢梁节点的竖向承载能力和滞回性能。结果表明:在极限荷载出现之前,4种节点的最大承载能力基本相同;发生破坏后,节点的承载能力退化程度存在差异。

竖向交替加劲肋对大宽高比钢板剪力墙抗震性能的影响研究

为了研究加劲肋对大宽高比钢板剪力墙抗震性能的影响,参考实际工程的墙板宽高比,基于ABAQUS构建了钢板剪力墙的精细化非线性数值分析比对模型。模型包括非加劲钢板剪力墙和竖向交替加劲钢板剪力墙两种,比较分析了二者的屈曲特征、抗剪性能、滞回性能、应力发展与变形分布等行为,明确了竖向交替加劲肋对大宽高比钢板剪力墙抗震性能的影响规律。结果表明:竖向交替加劲肋可有效延缓墙板的面外屈曲,提高墙板的弹性屈曲荷载;竖向交替加劲钢板剪力墙滞回性能优异,墙板拉力带分布更加均匀,拉力带水平分量对柱引起的附加弯矩较小,墙板呈现出中厚板的工作特性。

竖向闭口槽钢加劲钢板剪力墙在非均匀压剪作用下的屈曲性能

对竖向闭口槽钢加劲钢板剪力墙在非均匀压应力和剪应力共同作用下的屈曲性能进行了有限元分析,得到了竖向闭口槽钢加劲钢板剪力墙的临界屈曲剪应力随加劲肋加劲系数的变化曲线及阈值刚度,提出了剪应力和竖向压应力共同作用下加劲肋阈值刚度的计算公式。结果表明:加劲肋阈值刚度随着小区格宽高比、竖向压应力非均匀系数、加劲肋数目和加劲肋抗扭刚度与抗弯刚度比增大而减小;提高加劲肋抗扭刚度与抗弯刚度比能显著降低加劲肋阈值刚度;加劲肋阈值刚度公式计算结果与有限元分析结果吻合较好。

考虑竖向加劲肋作用的H形梁柱节点试验研究

针对我国现行钢结构设计规范对H形梁柱节点域厚度的要求未考虑竖向加劲肋作用,设计了2组4个平面中柱节点试件,进行拟静力试验,分析竖向加劲肋对节点破坏模式、承载力、刚度、延性、耗能能力等性能的影响。试验研究表明:试件滞回曲线形状稳定,节点域屈曲后曲线有捏拢现象,但承载力无明显下降,延性良好;竖向加劲肋对试件刚度、承载力和延性影响很小,但耗能能力增加、平面外变形减小、剪切屈曲性能明显改善,与具有相似节点域等效宽厚比的未设置加劲肋试件相比,延性相当,但耗能能力更好。根据研究结果提出了设置竖向加劲肋节点的等效宽厚比计算方法,建议将现行规范中节点域等效宽厚比不小于90的限值放宽到加劲节点域等效宽厚比不小于90。

竖向加劲钢板剪力墙门槛刚度研究

为研究设置竖向加劲肋的钢板剪力墙的弹性屈曲性能,采用有限元法对竖向加劲钢板剪力墙弹性屈曲性能进行研究,分析加劲肋的刚度、加劲数量和钢板高宽比等因素的影响。研究表明:设置竖向加劲能有效提高钢板墙剪切临界应力,钢板高宽比、加劲肋数目和加劲肋抗弯刚度均对钢板剪力墙屈曲系数有较大影响。提出加劲肋门槛刚度的判定标准和计算公式,该判定标准考虑了加劲肋扭转刚度的影响。与有限元结果的比较表明,具有较好的精度,且明显优于文献结果。

顶板与竖向加劲肋围焊端部开裂焊合修复技术

通过试验与有限元模拟对顶板与竖向加劲肋围焊端部焊合修复技术进行研究,建立钢桥面板模型,获得顶板与竖向加劲肋围焊端部在车轮荷载作用下的应力分布并对其开裂原因进行分析。通过疲劳裂纹焊合修复试验,分析围焊端部疲劳寿命和应力变化并对比了焊合的修复效果,最后通过有限元分析焊接残余应力对疲劳修复效果的影响。研究表明：该细节的疲劳损伤是由面外变形引起的,当裂纹扩展到50 mm时,焊合后锤击试件的疲劳寿命约为未锤击试件的2. 04倍,达到了消除焊接残余拉应力的效果;焊合后围焊端部的残余拉应力水平较高,建议在焊合后对焊缝局部进行锤击以提高焊合修复效果。

L形加劲板方钢管混凝土柱—型钢梁节点性能研究

钢管混凝土柱与梁的节点构造和受力分析是发展组合结构体系的关键技术,利用ANSYS有限元分析软件,对钢管混凝土柱与型钢梁的一个新型节点进行了空间非线性有限元分析,分析了对称荷载作用下该节点内的应力分布情况和内力传递机理。同时,通过改变加劲板的参数,分析了影响节点刚度的主要因素,确定了影响节点刚度的各参数对外部T形加劲节点刚度的影响规律。结果表明:通过设置加劲板有效地降低了节点的应力集中,使其在钢梁中部产生了明显的塑性铰,从而降低了节点破坏的可能性。通过综合分析影响加劲板的参数,提出了该类型节点改进的建议。

纯剪作用下加劲钢板剪力墙的弹性屈曲

本文研究了设置1道横向板条加劲肋以及1~4道竖向槽钢加劲肋的钢板剪力墙在纯剪作用下的弹性屈曲,研究中着重考虑了横肋和竖肋之间的相互作用。以加劲钢板墙在纯剪作用下的临界剪应力等于小区格的屈曲应力为条件,得到一系列反映横肋和竖肋相互关系的曲线。分析表明钢板墙所需的横肋的门槛刚度随着竖肋加劲系数的增加而减小,且在竖肋加劲系数不变的条件下,随着竖肋扭转约束的增强而减小。根据计算结果提出了能够考虑横肋和竖肋相互作用的加劲肋门槛刚度的计算公式,与数值结果比较,表明公式具有良好的精度。

非均匀竖向压应力作用下钢板剪力墙的剪切屈曲

采用有限元软件ABAQUS 6.10对非均匀压应力、剪应力共同作用时非加劲和竖向加劲钢板剪力墙进行屈曲分析,研究了非均匀竖向压应力对非加劲钢板剪力墙临界屈曲剪应力的影响,得到了竖向加劲钢板剪力墙临界屈曲剪应力随加劲肋加劲系数的变化曲线及阈值刚度。结果表明,非加劲钢板剪力墙临界屈曲剪应力随着钢板剪力墙宽高比、高厚比和非均匀压应力剪应力比的增大而减小,随着竖向压应力非均匀系数的增大而增加;加劲肋阈值刚度随着竖向压应力非均匀系数、小区格宽高比、加劲肋数目和加劲肋抗扭抗弯刚度比的增大而减小。

《钢结构与钢-混凝土组合结构设计方法》的理解与应用——钢板剪力墙(二)

钢板剪力墙具有构件形式简单、连接节点容易实现、受力性能优良等优点,在多高层钢结构建筑中的应用日益广泛。根据《钢结构与钢-混凝土组合结构设计方法》,介绍了考虑竖向加劲肋共同受力时钢板剪力墙的受压稳定计算方法和竖向加劲肋门槛刚度的计算方法,给出了与现行规范计算方法的结果对比,同时还介绍了钢板剪力墙上开设门洞的设计方法。希望可为实际工程项目中钢板剪力墙的设计提供参考。