原竹抱口梁柱节点抗弯性能研究

竹材作为一种新型的绿色环保建筑材料,梁柱连接是现代竹结构推广需要考虑的重要问题。为了丰富原竹节点的形式,探究不同构造措施下梁柱节点的刚度和承载力,设计制作了3种形式的原竹抱口梁柱连接节点,按照金属连接件构造的不同命名为简易钢夹节点J1、贯通螺栓节点J2和自攻螺钉节点J3。每一种节点内部依据不同原竹等级设计3组试件,通过单调加载试验,探究节点弯曲力学性能及破坏特征,得到了3种节点的弯矩-转角曲线。基于弯矩-转角曲线变化特征,提出三折线刚度分析模型拟合节点分段刚度参数值,应用欧洲钢结构规范节点类型判别方法,对节点的半刚性程度进行了验证。结果显示:贯通螺栓节点J2和简易钢夹节点J1属于半刚性节点;自攻螺钉节点J3属于铰节点。研究表明:原竹等级对于简易钢夹节点J1和自攻螺钉节点J3的抗弯性能影响不敏感;对于贯通螺栓节点J2的抗弯性能影响显著,等级为T8时与连接件的协同工作性能最优。研究成果可为现代竹结构应用提供理论依据。

用于非接触超声洁牙的压电换能器设计

设计了一种非接触式的超声洁牙装置。通过12个超声变幅单元并联组合成牙套式阵列结构,突破了口腔有限空间内对换能器声发射能力的限制。采用声-结构耦合有限元模拟和回归分析,在300~400 kHz工作频段优选PZT-5H为压电相,优化了透声层内空心圆锥形变幅杆设计。其辐射到牙列表面的平均声功率为2.32 W,正、负相最小声压幅值分别为794.668 kPa、-800.854 kPa。声场分布分析表明,在300~400 kHz频段内扫频激励产生的混响声场可以覆盖整个牙列,实现全方位的超空化非接触式洁牙。

T形圆钢管节点受弯抗震性能试验研究

为了研究T形圆钢管节点受弯抗震性能,进行了支主管直径比不同的2个节点受循环往复弯矩作用下的试验研究。试验结果表明:节点主要耗能方式为主管管壁的塑性变形和裂纹扩散,在试验后期还有一部分耗能来自支管根部管壁的塑性变形;最终破坏模式为节点域主管管壁延性撕裂破坏;节点的荷载—相对位移滞回曲线饱满,开裂后节点承载力逐渐下降,裂纹延性扩散,表现出良好的抗震耗能能力。试验所得的极限承载力比规范计算值高了20%~33%。对比2个节点的试验数据及结果,发现支主管直径比较大节点的延性和耗能能力均比支主管直径比中等节点的更好。

铰接隅撑钢框架抗震性能研究

传统抗弯钢框架的梁柱节点通常设计为刚性连接,这种刚性节点具有很大的抗弯刚度,然而节点延性不足,罕遇地震作用导致节点脆性断裂。研究学者提出了多种解决该问题的思路,例如半刚性连接节点、节点加强或削弱方法使塑性铰外移等。本文提出了一种简化的梁柱节点连接方式——铰接连接,改变梁柱节点的传力方式,在节点处设置隅撑提供框架的抗侧刚度,控制结构的失效模式。本文设计了三组抗弯钢框架和铰接隅撑钢框架,分别为3层、5层和8层结构,通过Pushover分析和非线性动力时程分析,对比二者之间的承载力、刚度、延性、层间侧移等抗震性能。研究结果表明:铰接隅撑钢框架具有和传统抗弯钢框架相似的抗侧刚度,且承载能力略高。罕遇地震作用下,铰接隅撑钢框架的层间侧移较小。传统抗弯钢框架失效模式为梁端出现塑性铰,而铰接隅撑钢框架的塑性区域转移至隅撑与梁连接部位。

基于ANSYS的弯曲热板结构优化设计研究

弯曲热板热交换器是纸张蒸发干燥最常用的设备之一,对弯曲热板结构强度薄弱处进行优化设计可以提高材料利用率,同时使结构更加合理。研究了加强筋数量及高度、拉撑板厚度对弯曲热板结构各应力值及变形量的影响,通过ANSYS APDL软件对弯曲热板结构进行数值模拟分析,确定最优结构设计。分析结果表明,随着加强筋数量、高度及拉撑板厚度的增加,弯曲热板结构的应力水平均出现下降趋势。其中,加强筋数量由0增加到1,拉撑板厚度由6 mm增加到8 mm时,结构的最大应力和变形量下降最为明显。

梁板式支撑体系深基坑边桁架板-对撑板刚度比研究

梁板式支撑结构深基坑设计中,引入桁架板-支撑板刚度比概念来分析支护结构不同轴向受压抵抗能力与侧向受弯抵抗能力组合下的受力变形状态。采用MIDAS GTS对某工程梁板式支撑结构计算分析,得出在含桁架(板)构件的梁板式支撑体系进行设计时,可先基于刚度比0.25~2.5初定支撑结构尺寸,后根据工程条件、经济成本来确定支撑结构尺寸。

X形圆钢管相贯节点平面内受弯抗震性能试验研究

为了研究X形圆钢管相贯节点的平面内受弯抗震性能,进行了支主管直径比β不同的2个正交X形节点(支主管夹角θ=90°)和2个斜交X形节点(θ=55°)的平面内受弯滞回性能试验,并进行了有限元分析。结果表明:四个X形节点均表现出良好的抗震性能,均为相贯线附近主管管壁开裂破坏,均以主管管壁的塑性变形及开裂后裂纹扩散为主要抗震耗能模式。对比之下,提高支主管直径比β能显著提高X形节点的平面内抗弯承载力、延性和耗能能力;正交节点在正、负弯矩作用下的承载力及延性均较接近;斜交节点在负弯矩作用下的承载力大于在正弯矩作用下的承载力,但其在正弯矩作用下的延性更好;β较大斜交节点在正、负弯矩作用下的承载力及延性的差异比β较小时更明显;无论是β较大还是β较小的X形节点,斜交节点的能量耗散系数小于相应的正交节点;当夹角θ较小(≤55°)时,采用因子1/sinθ略偏保守地估计支主管斜交对节点负向平面内抗弯承载力的加强作用,但高估了支主管斜交对β较大节点的正向平面内抗弯承载力的加强作用。

桩锚支护结构内力和变形试验分析

桩锚支护正得到越来越多的应用,其理论尚欠完善,通过对护坡桩钢筋应力和水平位移动态测试数据的分析,得出了内力与变形分布规律;从钢筋受力和截面曲率两个途径,推导了两种护坡桩弯矩反算方法,并与m法和等值梁法进行了比较。结果表明桩身弯矩分布基本相同,数值差异很大,m法计算的弯矩最大,实测数据得到弯矩最小,传统的设计方法具有优化空间,理论上可节省一半的钢筋量,接近中和轴配筋越少。

腹杆内灌混凝土十字形圆钢管节点平面内抗弯性能试验研究

对腹杆内灌混凝土十字形圆钢管节点在腹杆平面内弯矩作用下的极限承载性能进行了单调加载的试验研究。实施了6个不同截面几何参数的腹杆内灌混凝土十字形圆钢管节点平面内抗弯极限承载力试验。本文介绍了节点试验方案,描述了节点平面内弯曲破坏现象,给出了荷载—腹杆端位移曲线、弯矩—弦杆局部变形曲线、弯矩—转角曲线以及节点区域应变强度分布曲线,并将腹杆与弦杆外径比β、弦杆径厚比γ和腹杆与弦杆壁厚比τ对节点平面内抗弯极限承载力和抗弯刚度的影响进行了讨论。试验研究结果表明:γ和τ值最大的试件平面内抗弯刚度模式接近刚域模式,其余试件接近非刚域模式;在一定参数条件下,腹杆内灌混凝土的节点试件平面内抗弯承载力、初始抗弯刚度都随着β值的增大和γ值的减小而提高,提高的程度与β、γ具体大小有关,而τ值对抗弯承载力和抗弯刚度的影响不大;各试件在最大弯矩作用下,除τ值较大节点试件的腹杆上所有测点都保持弹性外,其余试件腹杆上测点则部分进入塑性;所有试件的弦杆测点均进入塑性;若实际工程中取欧洲规范弯矩计算值与腹杆全截面塑性弯矩计算值中的最小者计算节点抗弯承载力,则τ值较小节点试件的平面内抗弯极限承载力与理论弯矩相当,而τ值较大节点试件的平面内抗弯极限承载力低于理论弯矩,偏于危险,需要进行深入的弹塑性理论分析。

基坑被动区加固对支护影响的研究

地基土采用双曲硬化模型,被动区加固土采用莫尔–库仑模型,竖向支护桩采用弹性模型,以深厚饱和软黏土中,有内撑的板式支护结构的基坑工程为例,计算分析了被动区土体加固深度及加固宽度对基坑支护特性的影响。计算表明,被动区加固存在合理加固深度及加固宽度。从控制支护体内支撑力、墙身弯矩、墙身剪力看,合理加固深度为基坑开挖深度的0.55倍,合理加固宽度为开挖深度的0.36倍。从控制基坑的水平位移、基坑后土体的竖向位移看,合理加固深度仍为基坑开挖深度的0.55倍,但合理加固宽度为开挖深度的0.45倍。

特大圆形深基坑围护结构的内力变化规律

地下连续墙和内衬构成了阳逻长江公路大桥南锚碇特大圆形深基坑的围护结构。根据主筋的4种受力状况反演了围护结构的弯矩和轴力,发现了围护结构的内力具有如下规律:(1)内衬的弯矩在基坑开挖和内衬浇筑过程中出现周期性波动,内衬弯矩曲线出现周期性峰值。轴力多为压力,拉力很少且数值很小。(2)地连墙的弯矩变化规律与内衬迥然不同。随着内衬施工的进行,各深度处的弯矩和轴力变化曲线依次呈现"先大幅波动、后平稳变化"的趋势。轴力多为压力,且后期压力比初期大。(3)内衬浇筑和基坑开挖施工是导致开挖面地墙弯矩大幅波动的直接原因。其中,内衬混凝土水化放热产生一个正弯矩作用,使得上方各道内衬的内侧钢筋受压,而基坑开挖则使得其作用逐渐弱化。(4)温度升高在内衬中产生一个正弯矩作用,而温度降低使内衬中产生一个负弯矩作用。

桩撑支护体系施工全过程桩身弯矩演化与分析

在基坑支护设计中,现有的计算方法很难真实地反映桩撑支护体系在实际开挖和主体结构施工过程中排桩内力的分布与演化规律。因此,依托郑州市轨道交通1号线二期河工大地铁车站实例基坑工程,通过实测基坑开挖和主体结构施工过程排桩钢筋应力,反算得到各个工况下的桩身弯矩。分析桩撑支护体系中排桩在施工全工程中弯矩的分布和演化规律,发现桩身弯矩在主体结构施工和支撑拆除阶段会发生重新分布。将支护排桩弯矩实测值与计算值进行对比,发现实测值略小于增量法计算结果,而经典法结果相差较大,说明对于桩撑支护体系增量法计算结果更为经济合理。

排桩内支撑支护体系在软土深基坑中的应用与研究

以实际工程为依托,运用理正基坑算法对排桩支护下的软土深基坑开挖过程中产生的桩身弯矩变化、桩身侧向变形以及由于开挖引起的基坑周围地表沉降规律进行了分析,得出排桩内支撑支护体系在软土地区的深基坑工程中能有效控制基坑位移以及周边地表沉降,支护效果稳定、安全的相关结论,可以为类似工程实践提供了参考。

钢框架-支撑体系中支撑与框架的变形特点对结构分析的影响

提出多高层钢框架-支撑体系在水平荷载作用下的内力和变形计算应依支撑的变形型式的不同而采取不同的计算方法.当支撑的变形型式为剪切型时用D值法,当支撑变形型式为弯曲型时用与框架协同工作的位移法.重点就剪切型支撑计算中如何考虑弯曲变形的影响,弯曲型支撑如何考虑剪切变形的影响以及框架因整体弯曲产生的柱轴向变形的影响作了进一步分析,从而提出在结构分析中的若干改进措施.

夜用式脊柱侧凸矫形器治疗脊柱单侧弯的临床疗效观察

目的：探讨分析夜用式脊柱侧凸矫形器对青少年特发性脊柱单侧弯的疗效。方法：脊柱单侧凸患者40例，分为观察组22例和对照组18例。观察组在睡觉时佩戴夜用式脊柱侧凸矫形器8-10h ，对照组佩戴传统色努式脊柱侧凸矫形器≥20h。观察2组患者治疗前后的Cobb角，顶椎偏离中线距离（AVT）、躯干位移（TS）和肺活量（VC）的改善。结果：治疗3个月后，2组患者的Cobb角度、AVT及TS距离均明显低于治疗前（P＜0．01），且观察组更低于对照组（P＜0．01）；2组治疗后VC含量均明显高于治疗前，且观察组更高于对照组（P＜0．01）。结论：夜用式脊柱侧凸矫形器适合青少年C型侧凸治疗，其矫正效果明显优于传统的脊柱侧凸矫形器，值得临床推广应用。

弯曲型BRB在某中学综合楼消能减震设计中的应用

屈曲约束支撑BRB刚度大、耗能能力强、性能稳定、价格便宜,是抗震设计中最常用的阻尼器之一。但由于屈曲约束支撑是通过轴向拉伸及压缩产生塑性变形而耗能的,故其变形能力小,易发生应力集中,一旦发生较大变形就面临更换。在可能经常发生较大变形的部位设置弯曲型BRB是一种更好的选择,本文以某中学综合楼为例,采用普通BRB减小综合楼部分楼层偏心率和扭转位移偏大的问题,在地震作用下变形大的第二层中增设弯曲型屈曲约束支撑,改善第二、三层刚度差异较大的问题,使结构从底部往上形成刚度呈阶梯型降低。分析结果表明小震下屈曲约束支撑均处于弹性状态,其偏心率和扭转位移比得到明显改善,层间位移角明显变小,中震下弯曲型屈曲约束支撑先于普通屈曲约束支撑进入弹塑性阶段,层间位移角减震率两个方向均略大于20%。大震作用下,所有BRB均进入了弹塑性阶段,结构层间位移角满足预定的性能水准要求。

西班牙馆多曲率、双层偏心管桁架钢结构施工技术创新

上海世博会西班牙馆工程采用先进的双层钢管偏心支撑桁架受力体系,钢结构有3万余根不同尺寸的钢构件,通过采用相贯或半相贯连接技术,使之成为独立的S形曲面双管偏心桁架柱或水平系杆,各钢构件相互交错、相互依赖、共同受力,支撑起了整栋建筑,将工程结构外形打造成"结构外部看起来很开放,内部又有着明确的区域划分",互动性很强的精品建筑。结合该工程实例,介绍了多曲率、双层偏心管桁架钢结构施工技术。

用转角弯矩矩阵确定压杆的临界荷载

本文采用统一的转角弯矩矩阵来计算压杆的临界荷载 ,其解与传统方法的解完全相同 ,可适用于各种边界条件 。

深基坑支护开挖对临近地铁隧道结构的影响分析研究

通过数值计算,采用考虑基坑开挖过程中土体剪切模量随应变增大而衰减特性的HSS模型,研究了基坑开挖卸荷作用下,邻近地铁隧道的埋深、隧道和基坑地连墙距离及刚度比等关键因素对地铁结构附加弯矩和附加位移的影响。结果表明:对于坑底隧道,在地下墙埋置深度范围内,与地连墙水平距离越大,隧道的侧移越小,在地下墙埋深以下,隧道侧移随与地连墙水平距离的增大而增大;通过比较坑侧与坑底隧道的附加弯矩与位移,得出地连墙底附近区域因基坑开挖卸荷引起的隧道附加弯矩较大,出现应力集中和明显的隧道-土-挡墙相互作用效应,坑侧隧道水平附加位移普遍大于竖向附加位移;此外,隧道与地连墙刚度比增大,对挡墙侧移和隧道附加位移都有明显的抑制作用。该研究揭示了基坑开挖作用下隧道-土-挡墙之间的相互作用规律,对深基坑开挖优化设计以及临近地铁结构的保护和安全运行具有一定的指导意义。

平面内弯矩作用下主圆支方K型节点的应力集中系数研究

文中采用有限元与试验方法系统地分析了主圆支方K型管节点在平面内弯矩作用下的应力集中系数。使用ABAQUS软件进行了125组在平面内弯矩作用下节点的数值模拟,得到了K型管节点在平面内弯矩作用下焊缝区域的应力集中系数,并且对主管和支管的应力集中系数进行了系统研究,分析了节点几何参数对主管和支管的应力集中系数的影响。结果表明,β(支管与主管直径比值)和2γ(主管直径与壁厚比值)值对节点的应力集中系数影响较大,而τ(支管与主管壁厚比值)对主管和支管的应力集中系数影响较小。主管的应力集中系数值主要出现在鞍点的附近,而支管的应力集中系数值出现的位置主要由β、2γ和τ等几何参数来决定。根据有限元模型的分析结果,通过曲线拟合提出了计算平面内弯矩作用下主圆支方K型管节点应力集中系数的参数方程,并对该方程的准确性进行了评价。最后,通过节点平面内弯曲试验再次验证了本文提出的应力集中系数公式的可靠性和安全性。