钢筋混凝土单层排架柱二阶效应的分析与计算

钢筋混凝土柱在荷载作用下,会出现裂缝及塑性,在柱二阶效应分析中须考虑其对柱截面弯曲刚度的影响。对柱的承载力极限状态及正常使用极限状态,因荷载值大小不同,裂缝及塑性发展不同,则影响也有差别。当钢筋混凝土单层排架柱只在柱顶作用有压力及弯矩时,将其称为标准情况柱。根据对钢筋混凝土标准情况柱二阶效应试验资料的分析研究,提出钢筋混凝土标准情况柱截面弯曲刚度调整系数的计算公式,其中参数为柱的轴压比及长细比。采用经过调整的柱截面弯曲刚度,分别对两种极限状态做二阶效应计算,与试验结果对比符合良好。实际结构中,单层排架柱除在柱顶作用有压力及弯矩外,有时还可能有剪力,另外,在柱高范围内还可能有水平荷载。对这样的一般情况柱,截面弯曲刚度的调整尚与柱的弯矩图分布形状有关,经过分析,提出解决方法,经试验验证效果良好。

计及二阶效应的一种变截面梁精确单元刚度阵

推导一种精确的Bernoulli-Euler变截面梁单元,解决了传统变截面梁单元在结构稳定性分析中存在的计算精度较低的问题,以常见的外形沿轴向按线性变化的变截面梁为例,给出梁单元的精确刚度阵。放弃传统有限元通过插值理论构建变形场,并通过虚位移原理获取单元刚度阵的方法,直接从计入二阶效应的单元平衡微分方程中得到变截面梁的载荷位移关系,进而得到有限元格式的变截面梁精确刚度阵。借助于变截面梁单元刚度阵,可导致与精确的微分方程解析法同样的计算精度。通过与几个经典算例和ANSYS计算结果比较表明:该精确刚度阵可直接应用于结构稳定性分析,获得变截面梁结构精确的欧拉临界力。

弹性阶段波形钢腹板组合梁体外预应力增量

为研究波形钢腹板组合梁受弯破坏过程中弹性阶段体外预应力增量的影响因素和计算方法,开展了体外预应力波形钢腹板组合梁的抗弯承载力试验,结合波形钢腹板组合梁的刚度特征,考虑“剪切变形”和“二次效应”的影响,推导了弹性阶段适用于波形钢腹板组合梁在两点对称荷载作用下的体外预应力筋应力增量的计算公式,研究了各参数对体外预应力筋应力增量的影响规律。研究表明:公式计算结果与试验结果吻合较好;在弹性阶段,“二次效应”对体外预应力筋应力增量的影响为0.2%,可以忽略不计;体外预应力筋应力增量随混凝土弹性模量的增加而线性减小,随梁高的增加而线性增加;波形钢腹板厚度与梁高的比值对体外预应力筋应力增量的影响可以忽略。

界面滑移组合梁的几何非线性求积元分析

基于大位移,有限转动假设的小应变Euler梁理论,建立了考虑界面滑移组合梁的求积元分析的完全拉格朗日列式,并对组合梁承受横向及轴向荷载时的变形进行了计算分析。通过与现有解析解和有限元计算结果的对比验证了求积元结果的准确性和高效性。结果表明所进行的考虑界面滑移组合梁的几何非线性分析是有效的。当对精度要求不高时,可仅考虑Green应变非线性项中挠度二次项的影响。