车辆荷载下预制排管缆线管廊接头受力影响分析

预制排管缆线管廊为工厂预制,现场装配连接,其上部车辆荷载对接头受力性能影响较大。为探究车辆荷载对管廊接头受力性能的影响,以截面尺寸为1190 mm×750 mm的预制排管缆线管廊为例,采用有限元分析方法,对不同预应力和土体刚度在车辆荷载影响下的接头受力性能进行了研究。研究结果表明:车辆荷载纵向作用于管廊接头时,提升底部土体刚度可以有效限制结构纵向变形;车辆荷载横向作用于管廊接头时,提升预应力和侧面土体刚度可以有效限制结构横向变形。

带金属挤压套管铰接连接FRP轴心压杆整体屈曲性能研究

本文针对拼装式桁架结构中两端设有金属挤压套管连接的FRP受压杆件,通过轴向压缩试验和有限元分析方法研究了此类组合杆件两端铰接时的整体屈曲性能,并通过参数化分析揭示了金属连接段对不同长度FRP杆件屈曲临界承载力的影响规律。基于试验和有限元结果,对目前工程中常用的五种FRP杆件整体屈曲临界承载力计算公式进行了比较验证,明确了适用于此类组合杆件整体屈曲临界承载力的计算方法。结果表明:相比于未设置端部金属加强段的杆件,FRP圆管在金属外套管端部发生剪切断裂,而非杆件中部断裂,即金属外套管局部构造对杆件整体破坏模式有较大影响。另外,端部设有金属段的杆件整体临界屈曲荷载得到了一定提升;随着长细比的增加,端部金属区段对FRP杆件整体屈曲临界荷载影响的增幅逐渐减小。建议采用Engesser或Haringx修正公式作为两端设有挤压型金属套管铰接连接的FRP压杆的设计计算公式。

负荷钢桁桥节点连接加固设计方法研究

负荷钢桁桥节点连接在受力情况下加固,面临着加固件及原构件受力不同步、原构件不可随意拆卸、加固后传力路径复杂等问题。钢桁桥设计往往采用“强节点,弱杆身”的原则,节点连接加固的同时,其连接杆身往往需要一起加固,两者不可分割,连接构造对传力效果及其有效性起到关键性作用。依托上海市松浦大桥大修工程,以控制既有原构件满足现行规范要求为原则,围绕负荷钢桁桥节点连接加固设计展开研究。首先,对4种节点连接加固构造方案进行了分析,指出负荷钢桁桥节点连接加固设计应尽量避免原连接件的拆除,并应与杆身加固件的连接构造统筹考虑;然后,基于构造方案4,给出3种节点连接加固计算方法及流程,并通过算例说明了3种方法的不同之处,提出节点连接加固后应为杆身加固件传力提供足够的支撑刚度,避免在杆身端部加固件内力向原构件转移;最后,通过成桥试验结果,对设计进行校正,论证了设计方法的正确性。

坝陵河大桥钢桁加劲梁主桁架整体节点疲劳试验

贵州坝陵河大桥为主跨1088m的单跨简支钢桁加劲梁悬索桥,钢桁加劲梁的主桁架采用整体节点连接。为研究该桥主桁架整体节点的传力机理及疲劳性能,对上弦杆整体节点1∶1.4缩尺模型进行疲劳试验。根据该桥设计交通量,采用BS5400规范中的标准疲劳车,按损伤等效原则,并考虑多车效应及缩尺比例,推算试验疲劳荷载。试验结果表明,经过200万次的循环加载后,节点模型未出现任何疲劳裂纹,应力状态稳定,结构疲劳性能满足设计要求。该整体节点形式对我国今后大跨钢桁梁桥类似节点的设计和研究有重要参考意义。

大跨钢桁加劲梁悬索桥耳板节点试验研究

贵州坝陵河大桥为主跨1088 m的钢桁加劲梁悬索桥。利用ANSYS建立钢桁梁耳板节点的空间模型,进行弹塑性分析。通过对耳板节点进行足尺模型静力试验,得到静力荷载作用下钢桁梁耳板节点上各测点应力。结合有限元分析和模型试验结果,分析钢桁加劲悬索桥耳板节点的应力分布及传力机理,对耳板节点的承载能力做出评价。

西安站改站房配楼跨越地裂缝连廊结构设计

研究目的:西安站改站房配楼为一跨越地裂缝的复杂连体结构,采用空间桁架连廊跨越地裂缝将两侧塔楼进行连接。本文对比了两种支座布置方案下结构沉降对连廊结构受力的影响,采用有限元分析桁架杆件及典型节点的应力状态,通过对整体结构进行大震作用下的弹塑性时程分析,确定连廊结构支座的参数要求,利用TMD系统对连廊进行减振控制以改善人致激励下的舒适度问题。研究结论:(1)对于钢桁架连廊,减少支座数量可减少两端不均匀沉降对杆件产生的次应力;(2)桁架结构设计满足中震弹性要求,杆件交汇处节点强度满足要求;(3)设置防震缝宽度为150 mm,弹塑性时程分析验算结果表明支座处最大位移量为102 mm,缝宽设计合理;(4) TMD减振系统对连廊振动加速度的控制效果达到舒适度标准的要求;(5)本研究成果可为跨越地裂缝建筑的设计提供借鉴和参考。

钢管混凝土桁梁受弯试验研究

针对钢管混凝土桁式受弯构件的整体受力性能,设计并制作了钢管混凝土桁梁试件,进行了四分点对称加载,分析了钢管混凝土桁梁的变形与应变分布模式、破坏模式和承载力等。试验结果表明:钢管混凝土桁梁变形比实腹梁小很多且主要集中于边段;桁梁节点受力复杂,节点承载力是结构承载力的控制因素;弦杆填充混凝土可增大弦杆的径向刚度并约束节点变形,避免发生弦杆钢管塑性失效,从而提高节点承载力。四分点对称荷载作用下,全焊桁梁腹杆实际分担的轴力值小于铰接桁架的计算值,弦杆承受了较大的弯矩;节点破坏前桁梁试件边段腹杆有较明显的剪切变形。

大跨度钢桁拱桥拱桁交叉节点疲劳试验研究

大跨度公轨两用桥拱桁交叉节点处汇交杆件多、形状复杂、规模大、受力集中,处于典型的复杂空间受力状态。本文介绍根据疲劳损伤累计理论确定疲劳试验荷载的过程,得出疲劳荷载主要取决于下层汽车荷载和地铁荷载的结论。设计并制作1∶4缩尺模型,对该模型进行200万次疲劳加载试验。试验结果表明:结构应力水平较低,最大主拉应力为28.5 MPa,最大Von.Mises应力为45.1 MPa。在完成循环加载200万次后,试验模型未发现裂纹,逐步提高荷载幅,循环加载276万次,试验模型未发现裂纹,可得出重庆朝天门大桥的拱桁交叉节点连接结构在正常养护维修情况下,设计寿命期内不会发生疲劳开裂,疲劳强度满足要求。

矩形钢管混凝土桁架受压节点承载力

在矩形钢管混凝土桁架受压节点受力机理试验研究的基础上 ,提出了矩形钢管混凝土桁架受压节点承载力的计算公式。该公式与试验结果相比 ,吻合较好 ,可供工程技术人员设计时参考 ,并为我国《矩形钢管混凝土结构技术规程》

钢桁梁桥高强螺栓连接的节点板局部受力性能分析

针对重载运输过程中出现的既有线钢桁梁桥高强螺栓节点螺栓断裂问题,以长东黄河桥为工程背景,采用ANSYS软件建立了带螺栓的实际节点板局部有限元模型,对其在轴力作用下的传力性能进行了研究,并分析了螺栓缺失所造成的影响。结果表明:长列高强螺栓接头在轴力作用下各排传力比呈马鞍型分布;在螺栓连接的计算中应考虑一排内螺栓传力的不均匀性;螺栓缺失后只对局部范围内的螺栓传力比有影响,影响最大的是其相邻的两排螺栓,但若传力比较大的螺栓排缺失数量达到一定程度后,极易使剩余螺栓所受剪力超过其抗剪承载力而出现剪切破坏。

爆炸荷载作用下网架结构的动力响应分析

将爆炸荷载简化为三角形的冲击荷载,采用有限元将其施加到某跨度为24 m×36 m的某加油站正放四角锥网架结构底面,分析网架结构的动力响应。结果表明:纵向和横向网架节点位移均为中间大,两边小的状态;各个节点的加速度在爆炸发生后经过一定时间的上下波动才开始有较大增长,且角部节点波动频率明显高于其他节点;在爆炸荷载作用下,大部分上弦杆的最大轴力为拉力,部分下弦杆受拉,部分下弦杆受压,下弦杆件受力比上弦杆件大些;边跨轴力分布为中间杆件小,两侧杆件较大;中跨轴力分布为中间杆件大,两侧杆件较小。

空间多维复杂方管桁架强化节点的承载力

为比较不同强化方式空间多维方管桁架节点的力学性能,结合呼和浩特火车东站客运站的大跨度钢结构屋盖,对典型空间交汇的复杂方管桁架节点的承载力进行了计算.分别考虑了节点核心区盖板加厚强化、主弦杆增设内加劲板强化和未强化3种节点,通过单调加载和低周往复循环加载,获得了3种节点的静力和滞回力学性能,并比较了3种节点的刚度、承载力和延性变化规律.计算中将微动力阻尼系数引入牛顿-拉普森方程,改善了局部屈曲等强非线性问题的收敛性.研究表明,内加劲强化使节点变形更均匀,但盖板加厚强化在满足实际工程设计要求的同时较内加劲强化容易处理,施工质量易于控制.

钢—混组合桁架节点处PBL剪力键群受力性能研究

采用有限元分析软件ABAQUS建立整体耳板式、分离耳板式和外接式3种钢—混组合桁架节点的简化模型,计算1倍、2倍、3倍设计荷载作用下各类型节点处PBL剪力键的水平和竖向滑移,然后根据单根PBL剪力键的荷载—滑移关系反推PBL剪力键的负载,进而研究PBL剪力键群的负载分布规律及其受力性能。结果表明:节点处同行PBL剪力键的水平负载分布呈"不平衡对称"模式,竖向负载分布呈"反对称"模式,PBL剪力键群的负载以水平方向为主,且荷载中心线与PBL剪力键群中心线不重合是导致PBL剪力键群水平负载不均匀程度增加的主要原因;随荷载的增加,PBL剪力键群的水平负载最终趋于相对均匀,而其竖向负载的不均匀性无明显变化;依据工程要求,提出将单根剪力键负载控制在其弹性极限荷载内或在0.576倍极限承载力内的校核方法,以保证疲劳破坏不从剪力键群开始或疲劳寿命在200万次以上的设计要求,据此对3种类型节点处PBL剪力键群的校核结果表明,其强度和疲劳性能均能满足要求;整体耳板式节点的强度储备最大,外接式次之,分离耳板式最小。

飓风区大跨度拱形钢管桁架结构设计

以地处澳大利亚飓风区的某堆场钢结构罩棚工程为例,利用SPACEGASS、SAP2000、ANSYS软件对结构进行设计和计算,分析结构的静力、动力特性以及变形能力,对如何设计以风荷载为控制荷载的大跨度管桁结构进行探索。

朝天门长江大桥拱桁交叉节点弱连接的疲劳安全性

为了深入研究钢桁拱桥拱桁交叉节点弱连接的传力机理和应力分布规律,评估其疲劳安全性,以朝天门长江大桥为工程背景,对拱桁交叉节点弱连接进行了1:4模型试验。通过有限元分析,选取受力最不利、汇集杆件较多的E18节点为试验研究节点,并基于疲劳损伤累计理论确定了等效荷载内力幅。通过疲劳试验,研究了弱连接结构的参数设计合理性及抗疲劳性能。研究成果可为类似结构的设计提供可靠的参考数据,并为此类弱连接结构在大跨度钢桁拱桥中的应用提供一定的技术支持。

相贯节点在不同荷载-温度路径下的性能

提出对不同荷载—温度路径下的节点性能进行区别计算的思路,并用大型有限元程序ANSYS对4种不同路径下圆管桁架T形节点的变形规律进行分析。计算时充分考虑了高温引起的材料非线性和几何非线性,其中材料力学和物理性能参数随温度的折减系数按照欧洲规范(EC3)取用。通过分析得出各种路径下节点最大位移随外荷载或温度的变化规律,并对不同路径下的计算结果进行分析比较,定量给出不同路径下节点变形受温度影响的程度,得出计算结果与荷载—温度路径密切相关的结论。

高铁虹桥站钢桁架-钢管混凝土柱节点性能试验研究

最近建设完成的京沪高速铁路上海虹桥站结构中,有一种钢桁架-钢管混凝土柱焊缝连接的新型节点,该节点构造和受力性能极其复杂。本文对该节点进行了1∶4缩尺模型承载力试验研究,介绍了如何实施对该复杂节点加载的试验方法,讨论了节点的受力性能、薄弱环节和破坏模式。试验表明该节点构造设计有效,具有足够的承载力,可达到设计荷载的3倍,并具有良好的塑性变形能力。但是,节点也显示出薄弱坏节,表现为在钢桁架受拉斜腹杆翼缘与节点环板竖向加劲肋的焊接部位出现开裂现象。建议适当增大受拉斜腹杆端部的翼缘弯折曲率半径,平缓腹杆向竖向加劲肋的传力,可使节点性能得到进一步完善。

疲劳荷载作用后钢-混凝土组合外接式节点静载性能试验研究

为研究疲劳荷载对钢桁腹-混凝土组合外接式节点静力性能的影响,设计并制作了3个1∶3节点模型,分别进行了静载破坏试验和疲劳后静载破坏试验,获得了节点破坏模式、荷载-位移曲线及节点板荷载-应变曲线,研究了节点屈服荷载、极限荷载、节点刚度及延性系数等力学性能指标的变化.试验结果表明:节点板是组合节点受力关键构件,节点板破坏是外接式节点的典型破坏模式;疲劳荷载对节点屈服前的受力性能影响较小,但对节点屈服后的受力性能影响显著;与仅承受静载的试件相比,未疲劳破坏试件的极限承载力减小4%,延性系数减小28%,有疲劳破坏试件的极限承载力减小25%,延性系数减小52%;疲劳裂纹引起了节点板应力重分布,增大了无疲劳裂纹区域的应变,且应变增长率随着与疲劳裂纹距离的增加而减小.

循环荷载作用下管桁结构直接焊接节点焊材本构关系试验研究

对管桁结构直接焊接相贯节点中存在的焊缝,制作标准试件进行低周疲劳试验,得到σ-ε滞回曲线、循环应力幅值退化曲线,分析了焊材试件的破坏模式及在三种等幅循环荷载作用下滞回曲线的特点。利用ABAQUS软件模拟试验过程,与试验滞回曲线做对比,并用Ramberg-Osgood模型拟合了循环应力-应变曲线。结果表明,焊材损伤累积破坏过程分为三个阶段,裂纹萌生和破坏阶段应力幅退化较快,裂纹稳定发展阶段变化较慢;在循环荷载作用下,随着循环周数的增加,焊材循环应力幅值、卸载刚度和耗能能力均逐渐减小,呈现出循环软化特性;ABAQUS模拟的滞回曲线与试验曲线吻合较好,表明由循环加载试验标定的强化参数能用于有限元分析;Ramberg-Osgood模型能够较好模拟循环应力-应变曲线。

长沙冰雪世界重载钢屋盖节点设计与分析

结合长沙冰雪世界重型钢屋盖的设计,进行桁架杆件等强节点的研究。对于桁架斜腹杆节点,采用全部由腹板传递轴力、翼缘板与弦杆不连的方式。对于主次桁架相交节点,根据组成节点的不同钢板厚度,提出了节点设计路线图。有限元分析结果表明,设计满足节点与杆件等强的要求。