钢结构格构柱抗侧向冲击性能研究

为了比较不同缀材格构钢柱的抗冲击性能,采用有限元软件ABAQUS建立了数值模型,并与现有试验进行对比,校核数值模拟方法的正确性。构造相同承载力设计值的3种不同规格的缀板和缀条格构柱,分析侧向冲击荷载作用下柱子响应过程中冲击力、侧向位移、能量等的变化规律。结果表明:缀条格构柱平台冲击力较大,冲击能量吸收能力较缀板格构柱提高了1.5~3.4倍,构件抗弯能力更好;缀条格构柱的抗冲击性能与柱分肢间距呈正相关关系;缀板格构柱主要吸能部件为柱肢,占比为85%~92%,缀条格构柱主要吸能部件为缀条,占比为50%~73%。

钢管混凝土四肢柱人字形缀杆双腹板肩梁的受力性能

通过模型试验与有限元分析的方法，主要探讨钢管砼四肢柱人字形缀杆双腹板肩梁的受力性能，指出采用人字形缀杆可以提高肩梁的承载力，而肩梁上、下翼缘与腹板的共同工作性能不如普通的工形截面梁。

四肢钢管混凝土格构柱极限承载力试验研究

进行共计22根四肢钢管混凝土格构柱的极限承载力试验,试验参数为长细比和偏心率。介绍试验过程和试件的破坏形态,对试件的荷载-挠度曲线、极限承载力及组成构件的受力等进行了分析。试验结果表明,格构柱的柱肢以受压为主,缀管受力较小且处于弹性阶段。近载侧柱肢在试件进入非线性后紧箍效应开始发生作用且不断增大。格构柱破坏时有较明显的面内弯曲,属整体破坏。随着长细比和偏心率的增大,构件整体侧向挠度增大、极限承载力降低。长细比和偏心率对极限承载力的影响基本上是独立的,格构柱总体承载力的折减系数可采用分离的偏心率折减系数和长细比折减系数相乘来计算。研究结果表明,偏心率折减系数可采用与单圆管钢管混凝土偏压柱相似的公式计算;长细比折减系数计算中,换算长细比可应采用简化的放大系数法。

钢管混凝土组合格构柱的弯曲性能

钢管混凝土格构柱正成为一种新型的桥墩结构,为全面了解其力学性能,研究钢管混凝土组合格构柱的弯曲性能,以指导工程应用。以大跨连续刚构桥的高墩为研究对象,进行缩尺模型的弯曲破坏试验,并采用有限元程序ANSYS进行全过程模拟。试验结果表明:结构的弯曲变形分为弹性阶段、弹塑性阶段、塑性阶段、下降段4个阶段,结构具有良好的塑性变形性能和整体工作性能,在极限荷载作用下,发生典型的延性破坏;组合截面在开裂前,基本符合平截面假定,组合截面在开裂后,不符合平截面假定;提出了抗弯极限承载力较为精确的有限元计算方法;参数影响分析表明,结构的抗弯极限承载力与钢管强度和截面高宽比呈等比例增长,受内填混凝土强度影响较小。

变截面钢管混凝土格构柱轴压极限承载力

变截面钢管混凝土格构柱的轴压试验结果表明,随着试件高度的增大和柱肢坡度的减小,其极限荷载逐渐降低。基于上述规律,在等截面钢管混凝土格构柱计算框架的基础上,研究了变截面钢管混凝土格构柱轴压极限承载力的计算方法。提出变截面钢管混凝土格构柱等效长度的概念和等效长度法的计算公式,其承载力计算结果与试验结果吻合良好。最后在有限元数值分析验证的基础上,给出适合工程应用的四肢变截面钢管混凝土格构柱轴压极限承载力的实用算法,为钢管混凝土设计规程的进一步完善提供参考。

钢管混凝土四肢柱单斜缀杆双腹板肩梁的受力性能

通过模型试验与有限元分析结合的方法，主要探讨钢管混凝土四肢柱单斜缀杆双腹板肩梁中长向肩梁的受力性能。指出肩梁腹板以受剪为主，在计算弯曲正应力时，应考虑剪切变形的影响。

钢管混凝土组合格构柱高墩大跨连续刚构桥非线性研究

腊八斤特大桥是雅泸路上一座高墩大跨连续刚构桥,该桥在国内首次提出并采用了钢管混凝土组合格构柱高墩。考虑钢管混凝土组合格构柱截面的组合性能,建立了三维非线性数值计算模型。按照桥梁施工过程,进行了施工状态和成桥状态的非线性研究。计算结果表明,钢管混凝土组合格构柱高墩具有较大的刚度,横向联系能明显减小桥梁的横向变形。

等边角钢四肢方阵式格构柱截面直接设计法

本文考虑剪切变形影响，将等边角钢四肢方阵式格构柱分为缀板式和缀条式两种，分别导出截面直接设计表达式，符合现行《钢结构设计规范》ＧＢＪ１７－８８的要求和习惯，便于工程设计应用．

钢管混凝土空腹结构的双重非线性简化分析方法

采用考虑剪切变形的Timoshenko梁的刚度矩阵,用抗剪刚度和抗弯刚度之比来考虑剪切变形对抗弯刚度的影响,得出空腹结构连续化成一根杆件的刚度矩阵。在单元刚度计算时,弦杆(或柱肢)和腹杆均采用了有效轴压刚度,考虑了空腹结构组成杆件的初弯曲对整体结构稳定的影响。采用FORTRAN语言编制了程序。算例表明简化算法计算结果与传统杆系模型有限元方法计算结果吻合良好,用于钢管混凝土空腹结构的极限承载力分析,可大幅度减少单元数,从而简化计算,节省机时。探讨了相关屈曲和剪切变形对钢管混凝土空腹结构极限承载力的影响。研究结果表明,随着长细比的增大,剪切变形影响逐渐减小,随着弦杆与腹杆的面积比的增大,剪切变形影响增大。对于钢管混凝土格构柱,当λ1>λ(λ1为柱肢长细比;λ为柱整体长细比)时,发生柱肢局部屈曲失稳;当λ1<λ时,发生整体屈曲失稳;在λ1=λ及其附近时,柱肢与整体的相关屈曲最明显。

钢管混凝土哑铃型截面计算模式分析

针对钢管混凝土哑铃型截面的构造特点,视截面中的钢管、管内混凝土、腹板以及腹腔内混凝土为普通空间梁单元,利用平截面假定和主从节点形成的转换矩阵,将各个普通空间梁单元集合成空间组合梁单元。应用Fortran语言编制了钢管混凝土哑铃型截面拱计算程序。算例结果表明,钢管混凝土哑铃型截面拱肋中钢管及管内混凝土主要承受轴向力,弯矩很小。进一步提出用于哑铃型截面上下肢钢管混凝土轴向力计算的格构柱法修正公式,修正后的计算结果与算例吻合良好。

四肢圆钢管混凝土格构柱恢复力模型研究

为了探究钢管混凝土格构柱的弹塑性地震反应以便进行构件非线性理论分析,对2根四肢圆钢管混凝土格构柱进行了低周反复加载试验,并收集了12根四肢圆钢管混凝土格构柱低周反复荷载作用下的试验资料。通过理论分析及试验结果回归分析,提出了钢管混凝土格构柱的退化三折线恢复力模型,确立了构件轴压比、等效长细比及材料比例系数等主要参数与模型之间的关系,并将模型计算结果与试验结果进行了对比分析。结果表明:计算结果和试验结果吻合较好,且该恢复力模型计算方法简单,便于进行结构地震反应分析及工程应用。

钢管混凝土格构柱极限承载力实用计算公式

在理论分析基础上,提出钢管混凝土格构柱长细比折减系数计算模型及等效长细比计算公式,并改进等效长细比计算公式。同时,利用数值计算方法对不同混凝土强度、钢材强度、缀条横截面积、缀条布置形式、偏心率、长细比的钢管混凝土格构柱构件的承载力进行仿真计算,并在改进的等效长细比基础上,分析它们对长细比折减系数的影响。结合数值计算结果及长细比折减系数计算模型,提出长细比折减系数计算公式。利用本文提出的长细比折减系数计算公式及规程CECS28:90中双系数乘积公式对构件极限承载力进行计算,并与数值计算结果及试验结果进行比较。研究结果表明:在改进的等效长细比基础上,混凝土强度、钢材强度、缀条横截面积、缀条布置形式对长细比折减系数的影响很小,可以忽略;3种计算方法计算结果吻合良好,验证了本文提出的长细比折减系数计算公式的正确性。

钢管混凝土格构式高墩连续弯梁桥地震响应及参数分析

钢管混凝土格构式高墩连续弯梁桥是强震区高速公路的新兴桥型之一。本文依托四川干海子特大桥实际工程,以梁墩刚度比、曲率半径、缀管布置形式以及有无减隔震装置为设计参数,应用Midas Civil有限元软件构造了26座三跨对称曲线连续梁桥计算模型,对E1地震作用下钢管混凝土组合桁梁和格构墩主要控制截面处的弯矩、扭矩、墩顶位移、位移率等地震响应值进行对比分析,探讨了各设计参数对钢管混凝土格构式高墩连续弯梁桥的影响规律和抗震适用性,给出了建议的参数适用取值范围,并对干海子大桥第一联结构进行了优化验证。该研究结论可为同类桥梁抗震优化设计提供理论支撑,提高结构安全度,同时也为钢管混凝土组合结构桥梁的抗震设计规程修编提供参考和借鉴。

钢管格构柱极限承载力计算方法研究

应用ANSYS通用程序对钢管格构柱试验进行有限元分析,分析结果与试验结果吻合良好。对钢管格构柱极限承载力,进行了偏心率、长细比和构造参数的影响分析,对国内钢结构设计规程GB50017—2003的计算方法进行了评价和讨论,提出了相应的修正建议,最后在参数分析基础上,借鉴钢管混凝土格构柱,提出了四肢钢管格构柱极限承载力的合理实用的计算方法。

双肢梯形冷弯薄钢格构柱轴压承载力研究

目的提出一种适用于轻钢厂房或大跨房屋的缀条式双肢梯形薄钢格构柱,并研究其轴心受压承载性能。方法采用ABAQUS有限元软件对梯形截面双肢格构柱数值模型进行非线性分析,研究构件的应力发展趋势和破坏机理,分析柱高和分肢腹板高度参数对格构柱轴压承载力的影响机制,并采用现行规范有效宽度法对构件进行极限承载力计算分析。结果随着柱高增加,格构柱由强度破坏转为整体失稳破坏,同时伴有斜卷边畸变屈曲耦合破坏,轴压承载力下降速度先快后慢;随着腹板高度增加柱由绕实轴失稳转为绕虚轴失稳,承载力先增大后减小;规范计算值对腹板高度在80~120 mm时,结果偏于安全;腹板高度为140 mm时,结果偏不安全。结论双肢梯形薄钢格构柱的截面形式布置灵活,轴压承载力较高;薄钢格构柱的分肢腹板高度取100~120 mm为宜;建议修正稳定系数φ,得出适用于双肢梯形冷弯薄钢格构柱的承载力计算公式。

罕遇地震下钢管混凝土格构式高墩连续梁桥抗震简化分析方法研究

以干海子特大桥为工程背景,运用Midas Civil有限元软件建立钢管混凝土格构式高墩连续梁桥计算模型。分别采用弹性及弹塑性法对该类梁桥进行罕遇地震下地震响应时程分析对比,发现两种不同的计算方法下其桥墩控制截面处的位移、弯矩振型曲线图较为一致;在此基础上提出了罕遇地震下该类梁桥的"等效弹性法"简化计算法,并分别从不同的地震波、设防烈度和加速度峰值对算法验证。结果表明,等效弹性法与弹塑性纤维法计算结果数值吻合良好。该研究成果可有效提高工程抗震设计计算效率,同时也为该类结构体系的抗震设计规范提供了参考依据。

楔形变截面钢管格构柱极限承载力研究

楔形变截面钢管格构柱在技术和经济上具有明显的优势,在实际工程中应用广泛。理论分析表明,考虑楔率、约束和剪切变形影响后,可将楔形变截面钢管格构柱极限承载力的计算转化为等效的等截面钢管格构柱极限承载力的计算。采用有限元计算分析楔形变截面钢管格构柱楔率影响系数、稳定系数和轴力-弯矩相关曲线,提出楔形变截面钢管格构柱极限承载力的简化算法。简化算法与有限元吻合良好,可供实际工程参考。

重型厂房钢管混凝土格构柱肩梁结构设计研究

对于重型厂房钢管混凝土结构,肩梁设计是其重点和难点.结合实际工程,将钢管混凝土四肢柱肩梁有限元非线形分析结果与简化计算结果对比分析,探讨了大柱距、大吨位厂房肩梁结构的安全、可靠与经济的设计方法。

变截面平缀管式钢管混凝土格构柱的抗震性能

应用OpenSEES通用程序建立变截面平缀管式钢管混凝土格构柱有限元模型,试件的分析结果与拟静力试验结果吻合良好。以柱肢坡度为计算参数,对四肢变截面平缀管式钢管混凝土格构柱开展抗震性能研究,探讨了构件的耗能能力、骨架曲线、结构延性、刚度退化等方面的受力性能和规律,并与等截面钢管混凝土格构柱进行对比研究。在此基础上进一步分析了轴压比、试件高度(长细比)、平缀管竖向间距、柱肢含钢率、支主管管径比、钢材屈服强度、混凝土强度等参数对变截面平缀管式钢管混凝土格构柱抗震性能的影响,为钢管混凝土计算理论的进一步完善和变截面钢管混凝土格构式桥墩的工程应用提供参考。

四肢钢管混凝土格构柱地震损伤模型及试验研究

为了评价巨型组合结构体系中钢管混凝土格构柱的地震损伤情况,对4根四肢钢管混凝土格构柱进行了拟静力试验,得出了四肢钢管混凝土格构柱在水平低周反复荷载作用下的水平荷载-位移滞回曲线、破坏特征和构件损伤情况。在试验所获得滞回曲线的基础上,通过对能量系数和耗能因子的修正,在传统双参数地震损伤模型基础上建立了适用于巨型组合结构体系中钢管混凝土格构柱的考虑无效耗能的双参数地震损伤模型,与试验结果相吻合。结果表明,修正后的模型能够较为准确地反映四肢钢管混凝土格构柱各位移阶段的损伤系数,为巨型组合结构体系中钢管混凝土四肢格构柱及其结构的地震损伤分析提供参考依据。