平钢板-UHPC组合桥面板纵向抗负弯性能试验研究

某大桥次边跨及中跨主梁为钢-UHPC组合梁,钢-UHPC组合梁的桥面板首次采用一种通过PBL剪力键将8 mm平钢板与15 cm的UHPC层连接起来的新型组合桥面体系。为了探究该桥新型钢-UHPC组合桥面板抗负弯矩性能与安全性,完成了2块足尺模型的静力性能试验,进行了桥梁整体受力和桥面板局部受力计算,以及桥面板抗负弯矩极限承载力构成分析。结果表明:UHPC名义开裂强度达8.90 MPa以上,其值远大于实桥荷载作用下UHPC层上缘的纵桥向最大拉应力,组合桥面板负弯矩抗裂性能良好,能满足工程需求;组合桥面板抗负弯承载力的计算,UHPC受拉本构宜采用三折线模型,抗负弯承载力简化计算的UHPC受拉区等效均布应力折减系数可取0.76,抗负弯承载力状态的受压钢板受力仍处于线弹性阶段,抗负弯破坏模式与抗正弯明显不同,为受拉钢筋拉断;PBL剪力键能保证了钢板与UHPC板整体共同受力;组合桥面板在负弯矩作用下的延性良好,裂宽增长缓慢,UHPC的名义极限强度达名义开裂强度的4.1倍以上,到达极限荷载后,组合板承载力没有明显下降。

垫板加强圆主管和支管T形相贯节点抗拉性能研究

为了研究垫板对圆主管和支管T形相贯节点的加强效果及垫板宽度对相贯节点抗拉性能的影响,对两个垫板宽度不同的T形相贯节点和一个未加垫板T形相贯节点进行了试验研究和有限元分析。试验中,主管两端固定,在支管端部施加竖向位移,研究比较了3个T形节点试件极限抗拉承载力、变形和破坏模态及垫板加强效果。并利用有限元分析软件Abaqus对试件进行了有限元模拟,承载力、变形等分析结果与试验吻合较好。通过研究表明:①在主管和支管之间设置垫板改善了普通相贯节点的应力集中现象,提高了节点的抗拉承载力和结构延性;②合理选择垫板几何尺寸能够使主、支管和垫板共同发挥作用承担外荷载,但垫板宽度参数对节点的受力性能影响较小;③通过试验和有限元应力应变分布分析,探明了节点破坏的机理。

鞍形垫板加强T形相贯节点极限承载力分析

利用有限元分析方法对鞍形垫板加强T形相贯节点在支管轴向拉力和压力作用下的极限承载力进行了研究,并在现行钢结构设计规范中关于直接焊接相贯节点的极限承载力设计公式的基础上引入极限承载力提高系数φ建立垫板加强T形相贯节点极限承载力设计公式.分析结果表明,支管轴向拉力作用下,影响φ的主要参数为垫板厚度λ;支管轴向压力作用下,影响φ的主要参数为主支管直径比β和垫板厚度λ.

垫板加强K型圆钢管相贯节点力学性能的有限元分析

目的研究垫板加强K型相贯节点中垫板的加强效果,为此类节点的应用提供理论基础.方法采用非线性有限元分析软件ABAQUS对两个支管分别承受拉力和压力作用的60个垫板加强K型圆钢管相贯节点构件进行数值分析,考察了不同垫板参数下垫板加强K型圆钢管相贯节点力-位移的关系,研究垫板长度和宽度对K型相贯节点极限承载力的影响.结果在主管和支管之间设置加强垫板改善了普通K型相贯节点的传力路径,提高了节点的极限承载能力和延性;增加垫板的长度不能提高节点的承载能力,只要满足焊接要求取δ=0.5 d就可以.增加垫板的宽度对节点的承载力的影响也可以忽略不计.结论在K型相贯节点上设置加强垫板可以提高节点的承载力,改善节点的应力集中现象.

弹性地基板的非线性分析

本文以路面工程为应用背景,针对弹性地基上承受横向载荷的板体进行了非线性有限元分析,采用考虑横向剪切变形的中厚板非协调单元模式,改进了数值性能,避免由于局部小面积受载时,剪切变形较大带来的误差,同时将地基刚度矩阵引入失衡力迭代格式中,保证解的收敛性.文中给出了载荷位于板中、板边、板角时的板体变形情况和破坏状况以及极限承载能力,并与塑性铰线理论、弹性薄板理论进行了比较和分析.

输电塔K型纵板加劲相贯节点抗压承载力研究

特高压大跨越输电塔采用的纵板加劲节点研究一直较为滞后,设计过程中始终未考虑加劲对节点承载力的影响,中国规范也尚未有明确的计算方法.为此,重点针对K型纵板加劲圆管相贯节点开展系统弹塑性极限承载力研究,结合各几何参数变化,统计分析节点的极限承载力,进一步基于节点塑性区扩展过程,探寻其失效模式并揭示破坏机理;从设计角度总结各参数对节点极限承载力的影响规律.通过多元线性回归,确定了节点极限承载力计算公式,提出纵板加劲节点的承载力修正方法.与数值分析结果对比表明简化公式具有较好的精度,可有效简化计算纵板加劲相贯节点的承载力设计值,指导大跨越输电塔工程的节点设计.

钢管混凝土柱与组合梁端板连接的非线性有限元分析

为了研究钢管混凝土组合框架梁柱半刚性连接的受力性能与破坏形式,本文采用ABAQUS软件建立了钢管混凝土柱与钢-混凝土组合梁端板连接的非线性有限元模型。该模型考虑了材料非线性、几何非线性和复杂接触问题,确定了钢管核心混凝土和楼板混凝土的本构关系模型、各组件的复杂接触关系。研究了组合节点的柱端水平荷载-水平位移关系曲线和破坏形式,并用试验结果验证了计算结果的准确性。进行了大量的参数分析,获得了在正、负弯矩作用下影响组合节点极限承载力和初始刚度的主要参数。研究结果表明:所建立的钢管混凝土柱与钢-混凝土组合梁端板连接的有限元模型具有较好的准确性,可以为半刚性钢管混凝土组合框架的理论研究提供参考依据。

带贴板销轴耳板连接参数化分析及设计方法研究

由于销轴耳板连接力学性能良好,施工安装方便,是索节点常用的连接形式.工程中为了提高无贴板销轴耳板连接的极限承载力,常在耳板两侧焊接贴板.然而现阶段针对带贴板销轴耳板连接的研究相对较少,其极限承载力计算方法尚未明确.为探究带贴板销轴耳板连接的破坏形式和极限承载力影响因素,设计了20个销轴耳板连接试件,包括4个无贴板销轴耳板连接试件和16个带贴板的销轴耳板连接试件,并进行破坏性试验.采用有限元软件ABAQUS对其力学性能和破坏形式进行数值模拟,模拟得到的破坏形式、极限承载力与试验结果基本一致,验证了有限元方法的正确性.基于有限元模型对带贴板销轴耳板连接进行参数化分析,研究销孔直径、耳板端距、耳板边距等参数对销轴耳板连接极限承载力的影响.通过理论推导和线性拟合的方法得到了带贴板销轴耳板连接孔壁承压破坏、净截面拉断破坏、端部截面剪切破坏下的极限承载力计算公式.由于贴板通过焊缝与耳板连接,在焊缝的作用下与耳板协同承受荷载,因此必须保证焊缝的强度,通过理论推导得出了环形角焊缝极限承载力的计算公式,并与有限元模拟计算结果对比,结果较为接近.本文为实际工程中验算带贴板的销轴耳板连接的极限承载力提供了理论支持,可用于指导实际工作.

正交异性板的极限承载力分析

采用平面壳单元和荷载增量法，对采用Ｕ型加劲肋的正交异性板考虑几何和材料非线性进行极限承载力分析，得到的结论有助正交异性极的设计。

开孔钢板连接件承载力的非线性有限元分析

基于7组不同的21个孔内不设贯通钢筋的开孔钢板连接件试件的极限承载力试验结果,采用有限元方法对连接件试件极限承载力进行了数值分析,分析中考虑了混凝土非线性因素的影响.与试验结果及现有公式计算结果进行比较,结果表明:现有的连接件承载力计算公式差异较大,非线性有限元法、HOSAIN、胡建华等公式的计算值与试验结果吻合较好,可供连接件设计参考.

内置横向插板加强空间相贯圆钢管节点受力性能研究

对武汉天河机场T3航站楼屋盖结构中2个典型内置横向插板加强空间相贯节点的受力性能进行了足尺破坏试验和有限元模拟研究,分析了两节点的破坏模式和应力变形发展过程,试验和有限元结果表明:2个试验节点均具有较高的安全储备,其破坏模式均为受压支管根部局部屈曲破坏。有限元软件可以较好地模拟节点的加载过程,两节点中插板的存在可提高其极限承载力,但对各自主管应力状态的影响不同,JD2试件中插板可有效改善其主管的应力集中现象,JD1试件中插板对其主管应力状态的影响较小。

广西体育场空间相贯节点试验研究

为考察构造复杂的广西体育馆多支管相贯节点的受力性能和极限承载力,对4个试件的1∶2·5缩尺模型进行试验,同时对K形插板加劲节点进行有限元分析。试验结果表明,试件的承载力都能达到设计荷载水平的2倍以上,且节点区无宏观破坏现象。试验结果和有限元分析结果证明,节点区管件加厚和设置插板等加强措施是有效的。

垫板加强K型圆管节点极限承载力研究

对垫板加强K型圆管节点进行非线性有限元分析。研究结果表明,该节点主要有两种破坏模式:支管局部屈曲与垫板屈曲破坏,支管局部屈曲与垫板主管过度塑形变形的联合破坏模式;通过与K型圆管相贯节点对比,了解了垫板加强K型圆管节点荷载-位移曲线的特征,考察了相关几何参数对垫板加强K型圆管节点极限承载力的影响。

缀板加强冷弯薄壁C形钢受压极限承载力研究

为研究缀板加强冷弯薄壁C形钢受压构件的受力性能,采用ANSYS软件建立其非线性有限元模型,并与试验破坏特征、极限承载力进行对比,验证建模方法的正确性.研究缀板间距及偏心距对缀板加强冷弯薄壁C形钢在轴压及单向偏心受压作用下的极限承载力及屈曲模态的影响规律.结果表明:随缀板间距减小,C形钢的屈曲变形由畸变屈曲逐步转为局部屈曲,轴心受压及偏心受压构件极限承载力逐渐增高;随偏心距增大,偏心受压构件的极限承载力逐渐降低;建议缀板加强冷弯薄壁C形钢轴压、偏压构件的缀板间距分别取λ/3、λ/4(λ为屈曲半波长度).基于缀板加强冷弯薄壁C形钢的受力特点及直接强度法,提出缀板加强冷弯薄壁C形钢构件轴压及偏压极限承载力的修正公式,并验证了公式的准确性.

新型装配式钢板组合剪力墙轴压受力性能分析

新型钢板组合剪力墙是装配式构件中的一种新型抗侧力构件,为了研究该新型结构构件的设计参数对承载力的影响,采用大型有限元软件ABAQUS建立钢板组合剪力墙的有限元模型进行模拟分析,模型中混凝土和钢板均采用实体模型模拟,考虑了材料非线性。研究了钢板组合剪力墙的轴压受力机理,模拟了组合剪力墙的轴压性能,分析不同设计参数包括隔板横向间距、钢板厚度、墙体宽度、混凝土强度等级对试件承载力的影响。分析结果表明:所建立的有限元模型能较好地模拟组合墙的轴压性能,钢板厚度、墙体宽度和混凝土等级对承载力影响较为明显,均与试件的承载力呈线性关系,适中的隔板横向间距能保证该新型组合剪力墙具有最大的承载能力。

粘钢加固法加固钢筋混凝土梁的数值模拟研究

为研究粘钢加固后钢筋混凝土梁的受力性能变化,采用ABAQUS有限元程序对钢板加固的矩形截面钢筋混凝土梁和未加固梁进行了非线性有限元数值模拟计算,计算结果表明:钢板加固后的钢筋混凝土梁截面符合平截面假定,且与未加固梁相比,具有更高的极限承载力和刚度。

粘贴钢板加固技术中钢板厚度对桥梁加固效果的影响

以子牙新河特大桥工程为实例,采用Midas对不同厚度的钢板加固桥梁后主梁的承载能力、位移进行了模拟与分析,得出结论:钢板厚度对主梁的承载能力、刚度影响显著;随着钢板厚度的增加,主梁的极限承载能力、位移也逐渐提高;钢板厚度与主梁极限承载能力之间存在良好的相关关系。

外包钢加固钢筋混凝土柱的数值模拟研究

为研究外包钢板加固后钢筋混凝土柱的受力性能变化,采用ABAQUS有限元程序对外包钢板加固的矩形截面钢筋混凝土柱和未加固柱进行了非线性有限元数值模拟计算,并研究了不同钢板粘贴方式、钢板的间距等设计参数对加固效果的影响。计算结果表明:外包钢板加固后的钢筋混凝土柱的承载力和刚度有了明显提高,且钢板用量相同时,钢板宽度越小、间距越小的加固柱的承载力越高。

端板连接节点有限元研究

为了研究ABAQUS有限元软件对端板连接节点建模的可靠性,利用对比建模所得结果和试验结果的方法,验证其正确性。主要对比了试件的破坏形态、滞回曲线和极限承载力。结果表明:ABAQUS有限元软件建模分析得出的结果与试验得出的结果基本一致,从而证明了有限元建模的可靠性,可以用有限元软件分析的方法对试件进行深入的研究。

基于ANSYS的简支钢板组合梁极限承载力研究

双肋钢板组合桥梁是一种新型的组合结构桥梁,其主要特征是主梁采用双工字钢,主梁与砼桥面板通过剪力钉连接。选取一跨双肋钢板组合简支桥梁(1m×35m)作为研究对象,采用ANSYS建立其有限元模型,分别计算不同横梁间距、不同底板厚度及不同主梁间距下桥梁的极限承载力。研究结果表明:从承载力及经济性角度综合考虑,35m简支钢板组合桥梁横梁间距取为5m时,各项指标最优;随着底板厚度增加,35m简支钢板组合梁极限承载力逐渐增加;主梁间距增大到10.6m时,跨中下缘挠度最大。