Seismic performance of eccentrically-compressed steel pier under multi-directional earthquake loads

In this article,the seismic performance of box-shaped steel piers embedded with energy-dissipating shells under a multi-directional seismic load is investigated.A finite element(FE)model was accurately established and verified by the quasi-static test results.A parametric analysis of the hysteretic behaviour of a novel box-shaped steel pier under eccentric pressure was carried out on this basis.We discussed the influence of the eccentricity,axial compression ratio,thickness of embedded shell,ratio of slenderness,spacing of transverse stiffening ribs on the embedded shell,and width-to-thickness ratio of wallboard on the anti-seismic performance of a novel box-shaped steel bridge pier.The results revealed that the load carrying capacity and ductility coefficient of the specimen are substantially influenced by the eccentricity,variation in the axial compression ratio,and slenderness ratio.The specimen′s plastic energy dissipation capacity can be effectively improved by increasing the thickness of the embedded shell.The spacing of the transverse stiffening ribs only marginally affects seismic performance.In addition,the width-to-thickness ratio of the wallboard exerts a more considerable influence on the deformability of the square-section specimen.Finally,a formula for calculating the bearing capacity of the novel box-shaped steel piers under cyclic loading is proposed.

部分包覆钢-混凝土组合梁柱节点抗震性能试验研究

为研究不同连接构造的部分包覆钢-混凝土组合梁柱节点(PEC梁柱节点)的抗震性能,对2个PEC梁柱节点试件进行了拟静力加载试验,研究了低周往复荷载作用下PEC梁柱节点试件的破坏现象、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力和刚度退化等抗震性能。结果表明:强轴连接PEC梁柱节点的滞回曲线呈梭形和弓形,在达到极限承载力后仍能保持一定的延性和耗能能力;弱轴连接PEC梁柱节点牛腿与梁间的焊缝处发生破坏,未展现出预期的耗能能力,PEC梁仍在弹塑性状态,没有达到极限状态;PEC梁柱节点核心区混凝土替换为加劲肋板后,试件仍具有较好的承载力、延性和耗能能力,刚度退化规律无明显变化,且强轴连接节点与弱轴连接节点刚度变化规律基本一致;PEC柱牛腿设计过短会导致焊缝连接处断裂,试件延性和耗能能力得不到发挥,剩余刚度较大。

西安城市展示中心长悬挑、大跨度钢结构设计

西安城市展示中心由南馆、北馆和连桥组成,其中南馆悬挑长度62m,连桥跨度150m。结合建筑方案特点,南馆与连桥采用整层钢桁架结构体系,结构布置与建筑形态高度契合。介绍了南馆、连桥、穹顶、屋面等位置的结构布置情况,明确了超限项和抗震性能目标,对于多杆件复杂交汇钢节点进行有限元分析。针对南馆、连桥屋楼盖振动舒适度不足,设计布置了调谐质量阻尼器(TMD),实测减振效果显著。对连桥提升过程进行施工模拟,结果表明该过程增加了连桥挠度,需要考虑提前起拱。对超长连体结构温度和地震行波效应进行分析,根据结果对连桥楼板配筋和局部框架柱进行了加强。大震弹塑性分析与防连续倒塌分析结果表明,结构满足“大震不倒”的性能目标,结构冗余度较高,具有良好的防连续倒塌能力。

装配式冷弯厚壁型钢半刚性梁-柱节点抗震性能试验研究

冷弯型钢在装配式结构中应用具有天然的优势,为了扩展冷弯厚壁型钢结构的使用范围,克服冷弯厚壁钢的缺点,设计6个新型分层装配式“十字型”梁-柱节点,进行循环加载试验,对梁-柱节点的破坏模式、初始刚度、骨架曲线、等效黏滞阻尼系数、能量耗散系数、割线刚度、滞回曲线和关键部位应变分布进行研究,主要得到以下结论:通过螺栓和节点板的滑移,半刚性节点具有一定的耗能能力。增设高强螺栓可以提高梁柱节点的承载力,初始刚度和耗能能力也得到提高,避免梁端与连接板孔壁承压。增加可更换节点翼缘板,对梁-柱节点的破坏模式没有明显影响,承载能力、耗能能力、初始刚度分别得到较大提高。

钢框架外挂ALC墙板十字形新型连接节点抗震性能试验研究

提出一种蒸压加气混凝土(ALC)外挂墙板与钢梁的十字形新型连接节点,形式简洁,便于安装。为研究新型节点的抗震性能和工作机理,设计试件SJ-`1和SJ-2,两组试件的ALC墙板与钢框架之间分别采用传统钩头螺栓节点和新型节点进行连接。对两组试件进行低周往复荷载试验,着重对比分析了两组试件的破坏情况、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线和耗能能力,并采用ABAQUS有限元软件对新型节点进行有限元计算。结果表明:十字形新型连接节点能够有效地延缓并减轻墙板的破坏,使钢结构整体表现出更优越的抗震性能和协调变形能力,且模拟数据与试验数据能够较好的吻合,这表明十字形新型连接节点可以安全有效地连接外挂ALC墙板与钢结构主体,且受力、抗震性能良好,具有很高的推广使用价值。

新型煤矿单轨吊H型钢-轨道连接子结构受力性能研究

煤矿单轨吊辅助运输是保证矿井可持续发展和提高煤炭运输效率的关键性设备。根据不完全的数据统计,每年我国煤炭需运输约200亿t的物资和设备,其中有四分之一以上是依靠单轨吊的辅助运输进行的,但每年总会出现吊车倾覆、悬挂点断裂等事故。不断改进对单轨吊轨道的悬挂形式,以改善其安装质量,这对于矿井单轨吊辅助运输设备有着十分重要的作用。基于此,介绍了一种新型煤矿单轨吊H型钢梁-轨道连接的悬挂形式,并对节点子结构的实体单元进行了有限元分析,以此来研究其受力性能。

多向钢节点电弧增材制造摆动工艺参数优化

基于二次回归通用旋转设计试验方法对多向钢节点电弧增材制造摆动工艺参数进行优化。建立了摆动工艺参数送丝速度、焊枪移动速度及单边摆动幅度与堆积金属宽度和高度之间的3D响应模型,并分析验证了模型的可靠性。研究了单个摆动工艺参数和摆动工艺参数交互作用对堆积金属宽度和高度的影响。利用建立的3D响应模型优化了六向钢节点电弧增材制造摆动工艺参数,采用优化的摆动工艺参数电弧增材制造六向钢节点,制造的六向钢节点平均尺寸偏差为±1.30mm,成形精度较高。

六向钢节点摆动电弧增材制造及其承载性能

根据六向钢节点结构特点,采用分区成形、平面切片以及摆动与偏置填充的策略制造。为了避免钢节点已成形部分与弧焊枪的相互干涉,将六向钢节点分为直壁圆筒区、两管相贯区和三管相贯区。直壁圆筒区采用摆动填充,两管相贯与三管相贯区分别采用轮廓偏置填充与混合路径填充。合理的成形策略与摆动电弧增材制造工艺,使成形的六向钢节点有良好力学性能与高的成形精度,摆动电弧增材制造六向钢节点整体尺寸偏差为(±1.30)mm。有限元分析和台架测试电弧增材制造六向钢节点在实际工况条件下相贯区的最大应力为36.7MPa,远小于堆积金属屈服强度,始终处于弹性状态,具有高的承载性能。

早强水泥基砂浆增强H型钢节点承压能力试验研究

装配式钢结构支护体系在基坑支护中被逐步推广。针对H型钢围檩的局部承压能力低的难题,使用早强水泥基砂浆填充承压节点区。试验研究表明,填充早强水泥基砂浆可以有效约束H型钢翼缘和腹板的屈曲及变形,增强H型钢承压节点的局部承载能力。

钢结构半刚性连接节点研究现状

半刚性连接具刚度、延性和载荷能力,抗震性能优越,施工难度低,是实用且经济的连接方式。但半刚性连接受力复杂,力学特性分析难度大,且国内规范中缺乏针对性的分类标准和设计方法。综合国内外文献规范,简述了梁柱节点的分类及特点,详细介绍了钢结构半刚性节点连接类型、研究方法和研究成果,通过分析当前研究进展,指出未来所需研究的问题与方向,为钢结构半刚性节点研究、设计与实际运用提供思路与参考。

钢结构梁柱加固节点框架损伤演化过程数值模拟分析

为研究不同因素对钢结构梁柱加固节点框架演化过程损伤的影响,选择4个钢结构梁柱加固节点框架试件作为实验对象,在其他条件不变基础上,改变试件轴压比、钢盖板厚度以及混凝土强度,用ABAQUS软件对钢结构梁柱加固节点框架进行模拟,观察损伤演化过程的应力云图情况,并对屈服位移与峰值位移进行统计。结果表明:轴压比以及钢盖板厚度对受力性能影响不大,混凝土强度对受力性能影响较大,并且随着混凝土强度的增加,钢结构梁柱加固节点框架的承载力也在增加,在节点框架设计时,应适当增加混凝土强度,提高节点框架承载力。

新型装配式软钢阻尼器梁柱节点的抗震性能及其时程分析研究

本文研究的是一种软钢阻尼器梁柱节点,并根据有无软钢阻尼器模拟的框架结构,在不同的地震波进行时程分析,为该节点的设计和建筑施工提供参考。利用ABAQUS有限元软件的数值模拟,对有无软钢阻尼器两种节点建模分析,从两种节点的滞回曲线、骨架曲线、耗能能力、刚度退化等抗震性能进行定量分析。结果表明有阻尼器的节点各力学性能均强于无阻尼器的节点,并且在有控情况下可以显著消耗建筑结构的地震能量,减小地震反应。因此本节点在有控情况下有利于装配结构在高烈度地区的推广使用,可以有效提高装配式结构的抗震性能,为装配式建筑施工在实际应用中提供参考。

襄阳东站柱分叉铸钢节点缩尺模型试验研究

襄阳东站在南、北两端区域采用柱分叉支承钢屋盖以减小屋盖悬挑长度,柱分叉节点考虑到建筑美观要求及受力复杂等因素采用了铸钢节点型式,论文对柱分叉铸钢节点进行了1/2缩尺模型加载试验验证,详细介绍了试验加载装置、加载方案、试验现象及试验结果,有限元对比分析结果与加载试验吻合较好,结果表明柱分叉铸钢节点构造合理、承载力高,薄弱部位出现在与铸钢件相连的接长钢管上,满足强节点弱构件、强连接弱构件的设计要求。

襄阳东站钢屋盖超多杆连接节点设计与足尺模型试验研究

襄阳东站屋盖南北向长358m,东西向最大跨度86m,采用焊接球钢网架,整体不设变形缝,南端开设瀑布造型大洞口,由于屋盖结构超长、不连续、大悬挑及瀑布造型使得钢屋盖空间受力十分复杂,特在分叉柱柱顶沿南北向设置加强杆以加强屋盖瀑布区洞口两侧边缘约束刚度及改善结构整体受力性能。钢屋盖瀑布区悬挑端分叉柱柱顶节点相连杆件达12根之多,该节点作为屋盖结构的关键节点,其受力状态尤为复杂,创新地采用了半铸造半相贯焊连接形式并采取了构造加强措施,针对该超多杆连接节点进行了足尺模型加载试验验证,详细介绍了试验加载装置、加载方案、试验现象及试验结果,并进行了有限元对比分析。结果表明有限元对比分析结果与加载试验吻合较好;该超多杆半铸造半相贯焊连接节点构造合理、承载力高,薄弱部位出现在与铸造本体相连的接长钢管上,满足强节点弱构件、强连接弱构件的设计要求。

桁架式广播电视塔斜杆与塔柱的一种连接节点的受力分析

为了更好地实现建筑效果,在常熟电视塔结构设计中优化整体布置方案,创新节点连接形式———将斜杆内收于塔面横杆内侧,斜杆与塔柱节点连接隐藏于塔柱内侧,塔柱法兰盘肋板连接在保证塔柱有效连接的同时,兼为斜杆与主柱连接板。基于结构安全考虑,利用有限元软件对常熟电视塔节点进行了有限元分析。结果表明,法兰盘肋板及连接板的Mises应力满足设计要求,有效保证节点安全,可应用于工程实际。

既有网架受拉球节点托板加固技术试验研究

针对既有网架结构下弦受拉球节点加固问题,提出一种基于临杆焊接托板的加固方法。该方法综合考虑了受拉球节点与杆件的材质、空间结构以及尺度效应的影响,通过将球节点周围相邻杆件焊接托板进行加固,使得该方法便于施工,且能够普遍适用于各类受拉球节点的加固工程,并通过模型试验验证和仿真研究,焊接托板后的节点域承载能力大幅提升,加固效果良好,为既有网架受拉球节点加固提供了新思路。

不同构造下的钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能研究

与普通节点不同,钢管混凝土柱-钢梁节点在地震作用下更容易发生破坏,为了提高钢管混凝土柱与钢梁连接节点的抗震性能,进行了不同构造下的钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能研究。以预埋锚杆构造的两种钢管混凝土柱-钢梁节点和钢梁穿透式构造的钢管混凝土柱-钢梁节点为研究对象,在梁体中部设置了横向支承,采用层间位移角控制周期性荷载,当地震荷载不同时,测试了3种构造钢管混凝土柱-钢梁连接节点的抗震性能。结果表明,钢梁穿透式构造的钢管混凝土柱-钢梁节点对地震具有较高的承载能力,弱化伸缩梁端节点的构造方法符合抗震设计要求,通过端板的屈曲可以消散大部分能量,具有强大的耗能能力。

既有网架受拉球节点托板加固技术试验研究

针对既有网架结构下弦受拉球节点加固问题,提出一种基于临杆焊接托板的加固方法。该方法综合考虑了受拉球节点与杆件的材质、空间结构以及尺度效应的影响,通过将球节点周围相邻杆件焊接托板进行加固,使得该方法便于施工,且能够普遍适用于各类受拉球节点的加固工程,并通过模型试验验证和仿真研究,焊接托板后的节点域承载能力大幅提升,加固效果良好,为既有网架受拉球节点加固提供了新思路。

中山香山大桥主桥主梁结构设计

中山香山大桥主桥为双层钢桁梁公路斜拉桥,跨径布置为(136+312+880+312+136)m。桥塔采用人字形混凝土塔,下设整体式钻孔灌注桩;斜拉索采用∅7 mm高强度锌-铝合金镀层平行钢丝索;约束体系采用带纵向阻尼器的半飘浮体系。主梁采用2片N形主桁的钢桁梁结构,桁宽42.2 m,标准梁段桁高2.8 m。上、下弦杆和腹杆均采用带加劲肋的箱形截面,横梁均采用鱼腹式。边跨187.2 m范围内下层桥面采用混凝土桥面板起压重作用,其余上、下层桥面板均采用正交异性钢桥面板。下层纵向钢-混结合段位于辅助墩往跨中第4个节段,距辅助墩51.2 m,设置承压板、支撑加劲肋、预应力钢束、剪力钉和PBL板;横向钢-混结合段位于下层行车道两侧钢桥面板和混凝土桥面板之间(距下弦杆2.2 m处),设置剪力钉、PBL板和1.3 m宽UHPC后浇段。采用有限元软件进行全桥整体受力分析及桥面板局部分析,结果表明:结构满足规范要求。主梁采用大节段整体吊装施工,标准吊装节段长度为25.6 m,节段间除钢桥面板和弦杆顶板采用焊接外,其余均采用高强度螺栓连接。

华龙一号钢衬里加强节点冷弯成型加工技术

针对华龙一号钢衬里加强节点预制过程中工作效率低、质量不稳定、制造成本高等问题,根据钢衬里加强节点的结构特点,提出采用整体冷弯成型工艺,通过选择合理的工艺参数及设备,开展成型工艺评定试验,得到钢衬里加强节点冷弯成型关键技术要点,与传统的焊接成型方法相比,提高了构件加工精度及效率,保证质量及降低工程成本,为后续相同或类似结构的核电堆型施工提供参考。