钢夹层板近场水下爆炸抗爆分析及其在舰船抗爆防护中的应用

未来海军舰船将承担起越来越多的近海作战任务,对舰船在近海作战的生命力研究也就显得越发重要。钢夹层板是一种新兴的夹层式结构,为了解该结构的抗爆性能,计算和分析了近场水下爆炸载荷作用下普通钢板和钢夹层板的动态响应,两种板的单位面积质量相同,计算结果与实验结果符合较好。研究结果表明,钢夹层板在抗变形能力和吸能能力方面较普通钢板具有很大优势,尤其是其保持结构完整性的能力远强于普通钢板。将钢夹层板引入中小型水面舰船的舷侧防护改进和设计,能够提高结构的刚度,减少结构焊接工作量及焊接变形,是提高舰船生命力的一种有效手段。

FRP-钢夹层复合管混凝土桥墩轴压承载力试验

为改善现有钢管混凝土不耐腐蚀以及FRP约束钢管混凝土施工复杂的缺点,提出一种新型组合构件:FRP-钢夹层复合管混凝土.为探究其受力性能,进行了FRP-钢夹层复合管混凝土柱式桥墩轴压试验研究,并与FRP约束钢管混凝土以及钢管混凝土进行对比,分析3种结构形式的受力性能和破坏模式.试验结果表明:钢管混凝土短柱因含钢率较低而发生剪切破坏,而FRP-钢夹层复合管混凝土短柱与FRP约束钢管混凝土短柱由于外部FRP的附加约束作用均产生腰鼓型破坏; FRP约束钢管混凝土短柱树脂基体被挤压破碎,而FRP-钢夹层复合管混凝土短柱由于夹层的存在未发生树脂基体的挤压破碎;与FRP约束钢管混凝土短柱相比,由于夹层灌浆料的作用,FRP-钢夹层复合管混凝土短柱承载力提高35.3%,极限变形提高22.5%.此外,在现有钢管混凝土和FRP约束混凝土承载力计算公式基础上得到了FRP-钢夹层复合管混凝土短柱的承载力计算公式,计算结果与试验值吻合良好.

船体结构钢夹层板强度计算方法研究

对不等厚度表层的钢夹层板(SPS)强度分析方法开展了研究。建立了基于Hoff理论的钢夹层板位移模式,推导了钢夹层板强度计算的微分方程组,并求其解析解。在假定双级数解形式的基础上,获得了在均布载荷作用下,四边自由支持的不等厚度钢夹层板的解析解,并给出数值计算示例。

聚氨酯-钢夹层复合材料结构抗泥石流冲击性能研究

为提高框架结构抗泥石流冲击的能力,在方钢柱中填充聚氨酯材料,形成聚氨酯-钢夹层结构。借助有限元分析软件ABAQUS进行数值模拟,分别对聚氨酯-钢夹层结构和纯钢结构在黏性泥石流冲击作用下的各项响应指标进行对比。结果表明,聚氨酯-钢夹层结构承受的冲击力峰值仅稍大于纯钢结构,但位移显著降低,在冲击作用下能保持较好的完整性,应力响应也明显减小,能够更有效地抵抗泥石流冲击作用。

老旧厂房增设钢夹层的加固设计

在老旧厂房改造中,使用功能改变为商场及局部办公后,为提升业态效果和办公要求需增设夹层。该文主要介绍增设钢结构夹层技术和花式包钢柱加固技术。

基于钢夹层板(SPS)的FPSO舷侧耐撞性能分析

钢夹层板系统(SPS)具有质量轻、强度高的优点,能有效提高船舶的耐撞性能。本文使用ANSYS/LS-DYNA软件,采用复合材料模型,对于一艘5000吨工作船撞击30万吨级FPSO舷侧的动态过程进行了数值计算,并研究了SPS系统参数对耐撞性能的影响。计算结果表明,SPS结构能有效提高船舶的耐撞性能。

某博物馆大跨钢空腹夹层板屋盖设计

以湖北省天门市某博物馆的大跨度钢空腹夹层板楼盖为实例设计,介绍了钢空腹夹层板的设计方法和结构布置,基于YJK模型和SAP2000模型分析了实用计算方法和壳单元有限元模型计算结果的变形和受力的差异及其原因,对比研究了传统方管剪力键和新型十字剪力键在空腹夹层板结构中的受力表现。结果表明,本工程中实用方法与壳单元有限元模型计算得到的挠度结果吻合性较好,实用方法难以考虑次弯矩,会导致受压板件的计算应力较壳单元有限元模型明显偏小;剪力键的构造对结构受力有一定影响,新型十字剪力键连接的弦杆应力较方管剪力键略小,应力集中情况在一定条件下更缓和;通过增加部分加劲肋板,可以减小支座端应力。

不同位置爆炸对钢空腹夹层板中梁和板能量变化及最大位移的影响

采用LS-DYNA软件针对爆炸的局部性和随机性研究不同位置放置炸药对钢空腹夹层板中梁和板的能量变化和最大位移的影响。结论是:钢空腹夹层板在爆炸荷载作用下在荷载作用区域内以集中变形为主,区域外变形相对较小。爆炸离钢空腹夹层板中心越远,所造成的挠度越小;离钢空腹夹层板固支点越近,其所造成的挠度越小。爆炸位于正对剪力键上的混凝土板时,混凝土板和钢梁的最大动能最小。爆炸位于网格中央时,混凝土板的最大动能最大且动力响应明显。爆炸荷载产生的能量最终大部分由混凝土吸收消耗。钢筋混凝土板在爆炸冲击荷载下容易吸收较大能量产生脆性破坏。

钢空腹夹层板楼盖在大跨度篮球场中的实践应用

建筑要求在房屋内形成40 m×33 m的无柱大空间以满足篮球场的使用需求,对钢空腹夹层板楼盖这种新型结构体系进行研究,分析了其各施工阶段及最终使用阶段的应力和变形情况,并且补充了关键节点的有限元分析。YJK和MIDAS Gen计算结果表明,该结构体系能满足承载能力极限状态和正常使用极限状态要求,并且两个软件计算结果接近,进一步论证了计算结果的可靠性。通过MIDAS Gen软件对空腹夹层板的施工过程进行模拟分析,各施工阶段构件的应力比和结构的最大变形均满足《装配式空腹楼盖钢网格盒式结构技术规程:湖南省工程建设地方标准DBJ 43/T 351—2019》要求;为了验证临时支撑胎架在施工过程中发挥的作用,对比了不设置胎架的模型,结果表明结构整体提升完成之后设置临时胎架,可以有效地限值结构变形,组合梁效应得到充分发挥。通过有限元分析,下弦杆增设外环板,可以有效降低节点区应力,保证传力可靠性。

钢结构夹层内中空通风管廊管道施工

兰州万达茂工程项目通风主干管道位于商业街顶部两侧的钢结构夹层中的通风管廊内,通风管廊由钢结构大梁支撑组成,管廊内不设地面,为中空形式。本文经过现场分析,研发了一种新型钢跳板操作平台和一种钢结构夹层管廊施工物料运输方法。两者结合使用,在保证现场施工质量和安全的情况下,解决了项目施工中的难点,提高了施工效率,降低了施工建设成本。

某博物院增设夹层改造加固设计

文中以某博物院增加夹层改造工程为例,研究了新增夹层采取不同连接形式对结构整体抗震性能的影响和大重量仿生机器在楼板上行走的舒适度问题,研究得出新增夹层与原结构优先采取铰接连接,可减少对原结构的加固工程量;可以通过增大钢梁刚度的方式来改善楼板舒适度。并介绍桩基补强技术和钢梁与型钢混凝土柱连接加固节点大样,可为同类型改造工程参考。

钢空腹夹层板在建筑楼盖改造中的应用

由于使用功能的改变,建筑楼盖的大厅洞口等常需作封平改造,但新增楼盖结构的高度常受原结构楼盖高度的限制,且改造后不得损伤原楼盖的承载力。钢空腹夹层板是一种新型板系结构,用于建筑楼盖封平改造工程中,具有自重轻、跨度大、结构高度小、施工速度快等优点。以贵阳市台湾大厦底层大厅封平楼盖改造工程为例,讨论了钢空腹夹层板的简化设计和改造时的若干构造措施。

上、下弦反弯点处装配整体式钢空腹夹层板静力试验分析

对上、下弦反弯点处装配整体式钢空腹夹层板足尺节点模型做了分级加载静力试验研究,得到各级加载过程结构受荷变形情况,并与ANSYS有限元理论分析结果相比较,得到一些有价值的结论。

蜂窝形钢空腹夹层板楼盖振动舒适度分析

为了研究新型蜂窝形钢空腹夹层板楼盖的竖向振动舒适度,以自振频率和加速度为双控指标,采用子空间迭代法计算结构基频和各阶振型;然后,采用行走路线法对结构进行时程分析,计算结构在人行荷载作用下的加速度响应.考虑跨高比,上覆混凝土板厚度和上、下肋刚度对结构基频和加速度响应的影响,对结构进行参数化分析.结果表明:蜂窝形钢空腹夹层板基频随着跨高比、上覆混凝土板厚度的增大而减小,随着上、下肋刚度的增大而增大;峰值加速度随着跨高比的增大而增大,随着上覆混凝土板厚度及上、下肋刚度的增大而减小.

钢空腹夹层板结构基本力学性能

钢空腹夹层板是一种新型楼盖结构,具有跨度大、重量轻、厚度薄等特点,它与一般井字梁结构不同之处在于空腹夹层板需考虑剪切变形对结构的影响。采用拟夹层板连续化分析建立结构上下肋的等效薄膜刚度方程和剪力键夹心层的折算剪切刚度方程,给出结构在四边简支条件下的解析解。针对同一算例,将连续化分析的结果与有限元分析以及简化计算进行对比研究,结果表明:3种方法得出的挠度误差在5%以内,下弦杆件轴力误差在15%以内;采用连续化分析进行钢空腹夹层板结构的静力计算,具有较高的精度,简化计算方法具有足够的安全储备,可应用于实际工程。

异型钢空腹夹层板的舒适度分析

钢空腹夹层板由于结构高度小,适应跨度大,用钢量省,被广泛地应用于大跨度楼盖中.但由于结构自重轻、自振频率较小的特点,其更容易在人行激励作用下出现舒适度问题.本文首先对贵州都匀地区某新建酒店的大跨度钢空腹夹层板楼盖进行动力特性分析,分析其频率与振型,然后采用行走路线法对楼盖施加激励时程,进行舒适度时程分析.分析表明,按强度理论设计的钢空腹夹层板楼盖的自振频率较低,接近规范给定的限值.舒适度时程分析的加速度响应满足规范要求,可以用于工程实践.

钢夹层板船体结构振动性能

根据《钢夹层板材料船舶结构建造指南》,采用钢夹层板结构对某17000 t化学品船甲板及基座结构进行改建,并进行局部频率响应分析及全船固有频率分析.计算结果表明,钢夹层结构较传统钢结构具有优越的减振性能.

基于简化Zig-zag模型的钢聚氨酯夹层板屈曲分析

本文提出一种简化的高阶Zig-zag理论,即面板采用一阶剪切变形理论,芯材采用Reddy高阶剪切变形理论,建立钢聚氨酯夹层板在面内压缩载荷作用下的屈曲分析模型。考虑夹层板作为船舶舱口盖的受力特性,利用Matlab和有限元软件Ansys分别求出在面内压缩载荷作用下的钢聚氨酯夹层板的屈曲临界载荷,理论解与仿真值吻合度较高并分析几何参数对结构稳定性的影响。研究结果表明,在考虑结构重量的前提下,增加芯材即聚氨酯的厚度能较好的提高结构的稳性。

45~#钢/尼龙夹层板准静态压缩本构方程实验

利用万能试验机对45~#钢/尼龙夹层板进行了准静态压缩实验,得到了关于不同厚度比(面板总厚度与芯材厚度的比值)的45~#钢/尼龙夹层板的应力-应变曲线,实验结果表明在准静态压缩实验中,45~#钢/尼龙夹层板的屈服强度随厚度比的增大而增加,但不同厚度比的夹层板的应力应变曲线形态相似。通过对实验数据的分析、拟合,构建了计及厚度比影响的钢/尼龙夹层板的准静态压缩本构模型。实验证明,该模型可以准确描述45~#钢/尼龙夹层板的准静态压缩本构关系,可用于预测该类夹层板在不同厚度比下的准静态压缩力学性能,在船舶领域具有较好的工程应用价值。