考虑整体节点刚域模拟影响的钢桁梁力学效应分析

在钢桁梁整体节点板的传统分析方法中,杆件长度取为节点之间的理论距离,节点一般按刚接或铰接处理,不考虑节点刚域的影响,导致实测刚度大于理论计算值。针对这一不足,以榕江特大桥[(110+2×220+110)m连续钢桁梁柔性拱组合桥]为背景,选取2个完整节间,分别建立常规梁单元模型、多尺度模型和刚臂梁单元模型,对比3种模拟方法下各杆件的内力和组合应力,研究整体节点板刚度对结构力学效应的影响。结果表明:考虑节点刚域影响时可获得较为理想的计算结果;常规梁单元模型弱化了节点刚度,导致结构刚度偏低;多尺度模型能提高分析的精度,但处理过程过于复杂;刚臂梁单元模型计算结果偏于安全,可作为模拟节点刚度的一种简便方法。

考虑节点刚域影响的钢-混组合桁架梁桥行车动力响应分析

为研究节点刚域对钢-混组合桁架梁桥行车动力响应的影响规律,以某新建桥梁为例,利用自主开发的TRBF-DYNA软件开展列车-轨道-桥梁耦合系统振动响应研究.分别采用有限元方法建立考虑节点刚域的轨道-桥梁子系统整体三维模型;采用多刚体动力学方法建立31自由度车辆子系统模型,应用轮轨空间滚动接触模型模拟轮轨间可分离的接触关系.首先分析了节点刚域对桥梁自振特性的影响;继而研究了节点刚域和行驶线路对列车走行性以及桥梁整体和局部杆件动力响应的影响.结果表明:考虑节点刚域显著提高桥梁刚度;同时,桥梁的竖向振动位移峰值和加速度峰值减小30.00%~35.15%;钢腹杆内力显著提升,其中弯矩会增大90.41%~224.02%;但节点刚域对列车行车安全性指标影响较小.双线行车较单线行车引起的桥梁动力响应显著增强,其中横竖向加速度峰值将分别增大114.29%和100%;钢腹杆的应力有所增加,但并非成倍增加.建议在研究钢-混组合桁架梁桥行车动力响应时考虑节点刚域的影响.

钢筋混凝土框架结构梁柱节点刚域应用性研究

采用设计软件PKPM对钢筋混凝土框架结构梁柱节点刚域的应用性进行研究,分析了不同柱截面尺寸、梁高、设防烈度下梁柱节点刚域对结构整体性的影响,并对如何实现梁柱节点刚域进行了研究分析。研究结果表明,当梁柱截面较大时,宜考虑梁柱节点刚域对结构整体性的影响,且柱截面是影响是否考虑梁柱节点刚域的主要因素。

节点刚域对钢空腹梁的影响分析

本文分析了剪力键节点刚域对钢空腹梁的影响,采用有限元软件ANSYS进行钢空腹梁静力性能分析。通过改变梁高使空腹梁,得到剪力键在空腹梁工作时的位移变化规律。分别采用SHELL181和BEAM188两种单元,改变剪力键方钢管壁厚对空腹梁进行对比研究。得出上下肋与剪力键相交形成的节点刚域对空腹梁整体的挠度影响较大。在钢空腹梁简化时,应该考虑剪力键节点刚域的影响。

节点刚域对钢桁架桥的施工控制计算影响分析

为了研究节点刚域对大跨度钢桁架桥施工过程受力影响。针对金山铁路黄浦江特大桥,运用MIDAS/Civil有限元软件分别建立了考虑节点刚域和不考虑节点刚域效应的计算分析模型,分析了其在最大悬臂工况下两种模型的变形结果,并与实测数据进行了比较分析。结果表明:考虑节点刚域和不考虑节点刚域在悬臂施工中对桁架结构的变形有很大影响。在不考虑节点刚域时结构刚度较实际刚度小,与实际测量数据相比较相差约20%;而在考虑节点刚域后的计算结果与实际相比相差基本上在5%以内,与实际结构刚度比较接近。

节点刚域对框架结构抗侧刚度的影响

节点刚域对框架结构的刚度和构件内力设计值的选用有一定的影响。为了研究节点刚域对框架结构抗侧刚度影响的机理,根据框架结构的组成,分为平面框架和框筒两个层次进行。首先利用Abaqus实体单元模型校准Etabs杆单元加刚臂模型。然后,变化参数如平面框架和框筒的高宽比以及竖向刚域、水平刚域、全刚域的施加等,利用Etabs模型研究节点刚域对框架抗侧刚度的影响。最后,通过实际工程分析,验证了节点刚域对结构抗侧刚度影响的适用性,为工程设计提供参考。

节点刚域在框架结构中的计算影响

在不同的结构体系中,节点刚域对于结构的整体刚度和构件的内力计算都有一定的影响。而在框架结构中,节点刚域的影响尤为显著。现以实际工程为例,对比了高烈度区在地震工况下,梁端、柱端的节点刚域在均考虑、均不考虑和只考虑其中一个时,四种情况下的结构模型,从而对考虑节点刚域后结构整体刚度和构件的内力进行了分析研究。

节点刚域设置对钢筋混凝土框架结构抗震性能的影响

在钢筋混凝土框架结构地震反应分析中,节点区域因具有相对较大的刚度而设置一定范围的刚域。刚域范围的设定对钢筋混凝土框架结构的地震反应和损伤发展历程具有明显的影响。文章采用基于柔度法的纤维有限元方法,考察了不同的刚域设置方法对结构地震反应和损伤发展的影响,并结合我国抗震设计的实际情况给出了相应的设计建议。

考虑节点刚域影响的巨型框架结构分析

针对巨型框架结构体系的受力特点,结合相关文献,提出了剪切变形对巨型框架的影响不可忽略,应采用D值法进行计算水平荷载作用下的巨型框架结构,通过理论推导证明巨型结构考虑节点刚域的必要性,并结合D值法提出适合巨型框架结构的等效截面法,结合算例来给出在巨型框架结构的计算中可以利用等效截面法来考虑节点刚域对巨型框架结构的影响的计算方法。

参照多尺度模型的钢桁梁节点刚域优化

在整体节点钢桁梁桥计算中往往采用带刚臂梁单元模拟整体节点板的刚度增强效应以提高计算精度。该文以中山联石湾大桥为工程背景,提出并验证了一种以桁梁多尺度模型为参照对节点刚域模拟进行优化的方法。选取5个连续的标准节段作为研究对象,利用Ansys分别建立刚臂梁单元模型和带节点板子结构的桁梁多尺度模型,并施加相同的边界与荷载条件。以多尺度模型的主桁挠度作为目标挠度,通过改变节点刚臂长度使刚臂梁单元模型主桁挠度与目标挠度拟合,实现挠度拟合时将节点刚臂长度代入全桥模型中进行后续计算,此过程实现了节点刚臂长度的优化。对优化前后的3种模型进行施工过程和成桥状态的计算分析,有限元计算结果与实测数据对比表明:对节点刚域优化后的理论挠度始终与实测数据较吻合,在最大悬臂工况下,将节点区域全部视为刚域的理论最大挠度仅占实测值的26.6%,而不考虑刚域影响的理论最大挠度为实测值的124.1%,其误差反而小于过高估计刚度的情况,说明优化后的计算模型较好地模拟了该桥的实际刚度,而节点刚度增强效应模拟不准确导致的误差反而可能大于忽略刚域的误差。

考虑主材节点刚域影响的钢管输电塔变截面梁单元有限元模型

为了准确、快捷地计算加劲板和连接板形成的主材节点刚域对输电塔受力的影响,将考虑节点刚域影响的主材视为若干段段不同截面梁单元的组合。首先,推导了主材两端节点刚域横截面转动惯量和面积的公式;然后,根据能量原理,推导了变截面梁单元的单元刚度矩阵,并采用C++语言将它引入开源有限元软件Open Sees;最后,将主材及节点刚域采用变截面梁单元,常截面梁单元,变弹性模量梁单元及壳单元离散的有限元模型计算结果和塔架试验的实测结果进行对比。结果表明:常截面梁单元会低估主材的弯矩和最大正应力,而变弹性模量梁单元会低估输电塔的挠度,均会使设计偏于不安全;变截面梁单元和壳单元的计算结果均实测结果很接近,但前者计算量远小于后者。可见:变截面梁单元有限元模型兼顾了计算效率和精度。

考虑整体节点板刚域效应的钢桁悬索桥结构特性研究

钢桁加劲梁杆件交汇节点位置局部刚度得以加强,杆件轴向、弯曲和扭转刚度相应增大,存在整体节点板刚域问题。为研究整体节点板刚域效应对钢桁悬索桥结构静动力学特性的影响,以矮寨钢桁悬索桥为研究背景,利用有限元对比分析手段,通过考虑刚域增强效应的刚臂梁单元模型分析结果与普通梁单元模型分析结果进行对比研究。研究表明,整体节点板刚域对结构的竖向刚度、桥塔纵向刚度有一定提高;钢桁架腹杆受力明显增大;对结构主缆、吊索静力特性以及结构动力特性影响较小。

SATWE对柱刚域范围的确定方法及其对结构刚度的影响

框架结构和其他结构形式中的框架部分都存在梁柱相交的重叠部分,当此重叠部分相对其跨度较大时,构件交点处会形成刚性节点区域,刚域尺寸的确定会在一定程度上影响结构整体分析结果。采用不同方法确定柱刚域范围对结构的分析结果和设计结果存在差异,尤其是对框架结构和以框架受力为主的部分框支剪力墙结构中的框支框架部分有较大的影响。本文结合现行结构设计规范阐述SATWE软件确定柱刚域范围方法和考虑梁柱刚域对于结构刚度的影响。

交通工程长条形地下结构平面框架计算问题探讨

交通工程长条形地下结构具有荷载大、恒载占总荷载比例高、构件截面尺寸及配筋量大、通常采用平面框架计算模型的特点,结合现行设计规范要求,通过典型工程算例对比对这类模型中杆件计算长度取值、节点刚域处理及结构正截面配筋计算中压应力考虑原则对计算结果的影响进行探讨。进而对这一类地下结构的设计计算提出优化建议,提高结构设计经济性及施工便利性,提升交通工程建设碳效益。

框筒结构的剪力滞后效应研究

以某400 m高外框筒+核心筒超高层结构为分析对象,利用有限元软件ETABS研究了不同结构立面布置、高度、高宽比、角柱与中柱横截面面积比对结构剪力滞后效应的影响规律,通过分析某一单层两跨平面框架的传力机理,从理论上验证了数值模拟的结论。同时,分析了节点刚域、底部空间转换、框筒开洞率和设置加强层对框筒结构受力性能的影响。结果表明:框筒结构自下而上开始从正剪力滞后向负剪力滞后变化,取消转换层、增设环带桁架、增加高宽比和减小角柱与中柱面积比可以降低框筒结构的剪力滞后效应,更好地发挥"筒结构"的空间作用;节点刚域和开洞率对结构抗侧刚度影响较大。

Midas/Gen分析钢筋混凝土水池的关键处理

文章主要研究如何采用Midas/Gen分析钢筋混凝土水池,并对关键点进行研究,以供相关设计人员参考使用。

大直径钢管混凝土柱-H形钢梁节点设计研究

在传统内环板节点的基础上,提出一种适用于大直径钢管混凝土柱的梁柱节点。为了避免内环板宽度过大造成混凝土浇筑困难、用钢量较大的问题,在内环板焊接拉结钢筋,既可以减小钢材用量又便于在钢管柱内设置钢筋笼。为避免与钢梁翼缘焊接处的钢管表面发生层状撕裂,局部加大梁端翼缘宽度,并通过分析合理确定梁端扩翼宽度与扩翼角度。采用非线性有限元软件,对节点构造与应力分布、变形性能的关系进行分析。通过对比分析得到梁端的刚域长度,并对刚域长度与框架梁抗弯刚度的关系进行研究。为了验证该类节点设计的合理性,进行钢管混凝土柱-H形钢梁缩尺模型试验。有限元分析与缩尺模型试验结果表明,节点拉结钢筋可以提高内环板传力的有效性,有效减小节点区柱壁应力,当梁端扩翼宽度为1.5倍梁翼缘宽度、扩翼角度为1∶6时,节点区柱壁应力明显低于H形钢梁的应力,满足"强节点弱构件"的抗震设计理念。节点刚度对钢管混凝土柱-H形钢梁框架结构的侧向刚度影响显著,当梁端刚域长度约为钢柱直径的0.4倍时,框架梁的抗弯刚度可增加40%以上。节点抗震性能良好,可以实现"强节点弱构件"的抗震设计理念。

强震下弦支穹顶结构的动力性状精细化研究

为了探索强震下材料损伤累积、节点半刚性及节点刚域对弦支穹顶结构动力性能的影响,通过对承受轴力和弯矩共同作用的焊接球节点的有限元分析,得到考虑材料损伤累积的焊接球节点M-θ曲线,建立考虑材料损伤累积的半刚性节点、节点刚域模型,然后对5个分别考虑节点半刚性、节点刚域及材料损伤累积的弦支穹顶模型进行对比分析。结果表明:考虑材料损伤累积、节点半刚性使结构塑性发展充分,结构刚度更趋向均匀,会引起结构破坏位置、失效模式及结构延性的转变。考虑材料损伤累积、节点半刚性及节点刚域等对弦支穹顶的动力性能有较大的影响。