Light weight analysis of a skeleton vehicle frame using BS960 super-high-strength steel

Static strength finite element analysis was conducted to decrease the weight of a skeleton vehicle＇s frame. Results indicated that the maximum stress occurs on the front beam ＇s variable section area. Dynamic sensitivity analysis elucidated the relationship between the maximum stress and the thickness of a particular beam,e. g.,top,middle,and bottom beam. Displacement was analyzed by the key part that influenced the maximum stress. Finally,the new plan using BS960 super-high-strength beam steel and the preferred beam thickness was compared with the original plan. New combinations of beam thickness were introduced on the basis of different purposes; the maximum responding light w eight ratio was 21%.

成型钢筋混凝土T形梁抗震性能非线性有限元分析

成型钢筋采用钢筋集中加工与配送模式,具有生产效率高、质量稳定、经济性好等特点,是建筑工业化的重要环节。成型钢筋骨架和钢筋焊接网是2种常见的成型钢筋。针对腹板配置成型钢筋骨架、翼缘配置钢筋焊接网的混凝土T形梁,基于有限元软件ABAQUS建立了考虑成型钢筋构造的非线性有限元模型,有限元分析结果与完成的成型钢筋混凝土T形梁低周反复荷载试验结果吻合较好。在此基础上,研究了钢筋成型工艺(手工绑扎、绕箍成型、穿箍成型)、混凝土浇筑方式(现浇、叠合)、混凝土强度(C30,C40,C50)、纵筋配筋率(0.4%,0.6%,0.8%,1.2%)、配箍率(0.2%,0.4%,0.6%)对钢筋混凝土T形梁抗震性能的影响规律。结果表明:绕箍成型、穿箍成型钢筋叠合梁和手工绑扎钢筋现浇梁的荷载-位移曲线较相似,所有试件位移延性在4.4~5.2;相比于纵筋配筋率为0.4%的绕箍成型钢筋叠合梁,纵筋配筋率为0.6%~1.2%试件的正、反向抗弯承载力分别提高25%~93%,18%~48%,正向位移延性由4.3下降为4.2~4.0,反向位移延性由5.0下降为4.8~4.5;绕箍成型钢筋叠合梁与现浇梁的骨架曲线相近,叠合梁比现浇梁的正、反向抗弯承载力分别低6%和10%以内;混凝土强度和配箍率对绕箍成型钢筋混凝土梁的抗弯承载力和位移延性的影响在4%以内。总体上,成型钢筋混凝土T形梁具有较好的抗震性能,成型钢筋可作为传统手工绑扎钢筋的替代方案。

大跨度超高钢骨梁关键施工技术

为满足大空间结构的质量和安全,通常会选用大跨度超高截面及钢-混凝土组合结构承担主要构件的受力,然而为满足现场大跨度超高结构的施工质量与安全,钢骨结构的节点深化连接与支撑安全等环节是首先需要解决的问题。在北京市城市规划设计研究院新建业务综合楼工程建设中,为解决多功能厅上部大跨度超限钢骨梁的安装与连接施工难题,合理优化超限钢骨的拼装连接节点,调整钢骨与钢筋的连接节点方式,更新关键施工技术等方法,大幅加快了大跨度超高钢骨梁的施工进度,节约了施工成本,保障了结构的质量与安全,可为类似项目提供参考。

预埋角钢连接件装配式梁板节点抗震性能试验研究

为提升预埋角钢连接件装配式梁板节点抗震性能,文中对现浇梁板及预埋角钢连接件装配式梁板节点的刚度退化性能、骨架曲线、延性性能及耗散性能进行试验研究。结果表明,现浇梁板节点构件的初始刚度值为16.8 kN/mm,高于预埋角钢连接件装配式梁板构件仅15.4 kN/mm,降幅为8.3%。现浇梁板与预埋角钢连接件装配式梁板节点耗散能-位移曲线均表现为阶梯式递增的变化规律,现浇梁板节点构件最终的累计耗散能值为12559 kN·mm,高于预埋角钢连接件装配式梁板构件仅为11620 kN·mm,降幅为7.5%。现浇梁板节点构件的峰值荷载为123 kN,预埋角钢连接件装配式梁板构件的峰值荷载为105 kN,降幅为14.6%。预埋角钢连接件装配式梁板节点构件的延性性能较好,承载性能及抗变形能力略低。

大跨度斜拱曲梁多重组合桥梁原理和应用实践

以广州市海心桥为例,阐述大跨度斜拱曲梁多重组合结构设计原理、构造特点和关键技术。其中钢-混凝土组合空间拱肋、UHPC包裹钢箱混凝土组合拱肋、劲性骨架组合承台、型钢混凝土组合抗推桩和骑跨式组合桥台等创新构造均满足了使用、景观、受力和耐久性等需要。通过分析比较和实践应用,验证了多重组合具有较好的力学特性和使用性能,使该桥成为目前世界上跨度最大、桥面最宽的斜拱曲梁跨江景观人行桥。

外加强环式圆钢管混凝土柱-钢蜂窝梁节点骨架曲线影响因素分析

目的分析不同因素对外加强环式圆钢管混凝土柱-钢蜂窝梁节点荷载位移骨架曲线的影响,为合理设计该类节点提供依据.方法设计了参数不同的外加强环式圆钢管混凝土柱-钢蜂窝梁节点,采用有限元软件ABAQUS模拟这些节点在低周往复荷载作用下的受力过程,对比了各设计节点的荷载位移骨架曲线,模拟前采用已有试验数据对模拟方法进行验证.结果轴压比从0.2到0.4,骨架曲线仅在弹塑性下降段承载力略有明显变化,最大下降约15%;含钢率从0.063到0.132,梁柱线刚度比从0.2到0.33,骨架曲线变化明显,承载力最大分别增加71.6%和140%;加强环板宽度每增加20 mm,承载力提高约6%;开孔率从0到0.8,承载力最大降低约30%;孔间距从140 mm到260 mm,承载力最大提高约10%,梁端第一个开孔到柱的距离从150 mm到520 mm,承载力最大提高约15%.结论轴压比对外加强环式圆钢管混凝土柱-钢蜂窝梁节点荷载位移骨架曲线影响不明显;影响节点荷载位移骨架曲线的主要因素是含钢率和梁柱线刚度比;加强环板宽度对节点荷载位移骨架曲线影响不大;开孔率、孔间距、梁端第一个开孔到柱的距离对其荷载位移骨架曲线有一定影响,三者中开孔率影响最大、距离次之、孔间距最小.

复式钢管混凝土柱-钢梁节点的抗震性能有限元分析

复式钢管混凝土柱具有较高的抗压承载力,在强地震作用下具有很好的防倒塌能力,已广泛用于大跨度桥梁和超高层房屋建筑中。基于复式钢管混凝土柱-钢梁节点的试验研究,合理选择材料本构关系、破坏准则,采用ANSYS软件建立了有限元模型,以研究该类节点在低周往复荷载作用下的抗震力学性能。有限元模拟得到的滞回曲线及骨架曲线与试验结果吻合较好,从而验证了有限元模型的合理性。在此基础上,分析了钢梁及内外钢管在受力过程中的应力分布,探索了此类节点的传力机制及最终破坏形态;最后对该类节点进行参数分析,研究了钢梁强度等级、外方钢管柱强度等级、外方钢管柱壁厚及复式钢管混凝土柱轴压比对节点受力性能的影响,供此类新型节点的试验设计及工程应用参考。

带环梁的方钢管约束钢骨混凝土柱-钢梁节点滞回性能有限元分析

设计了两类不同钢骨形式带环梁的方钢管约束钢骨混凝土柱-钢梁节点,运用ABAQUS有限元软件建立了该节点的数值分析模型。分析了此类节点的滞回性能、应力分布及破坏形态,考察了外钢管径厚比、内钢骨形式、节点区高度、混凝土强度及轴压比5个参数对该节点抗震性能的影响。结果表明:该类节点滞回曲线饱满,耗能性能良好,且应力分布及破坏形态符合抗震设计中"强柱、弱梁、节点更强"的要求,为今后该类节点的设计和研究提供了理论支撑。

钢-混凝土组合框架结构恢复力模型研究

对8榀由钢-混凝土组合梁和钢管混凝土柱构成的组合框架结构进行水平低周反复荷载试验。试件考虑柱轴压比、梁柱线刚度比和长细比3个设计参数的变化,分析组合框架骨架曲线以及荷载-位移滞回关系曲线特征,研究各参数对组合框架结构骨架曲线和滞回曲线的影响规律。研究结果表明:各参数对骨架曲线和滞回曲线的形状及其特征参数都有不同程度的影响,基于系统的参数分析结果,建议综合考虑各参数影响的组合框架结构骨架曲线和荷载-位移滞回曲线恢复力模型;模型计算结果与试验结果较符合,为组合结构体系的非线性抗震分析提供了理论依据。

混凝土内含角钢骨架梁的延性及计算方法

通过 8根混凝土内含角钢骨架梁的试验 ,研究了加荷全过程截面的应变变化规律。根据对构件变形实测数据的统计分析 ,得到延性系数的一般计算公式。

钢骨混凝土受弯构件正截面承载力计算的一种新方法

在对钢骨混凝土 (SRC)梁正截面承载力计算方法即简单叠加法和一般叠加法进行介绍的基础上 ,分析了这些计算方法存在的不足和缺陷 ,研究并推导出了一组更为精确和合理的SRC梁正截面承载力的计算公式 ,并将这一新的计算方法与简单叠加法和一般叠加法进行了对比分析和讨论 ,阐述了其存在的突出优点。

山区铁路跨越V形峡谷桥梁方案比选研究

新建瓮马铁路乌江特大桥跨越乌江峡谷,桥址处地势起伏较大,相对高差约400 m,自然坡度60°~85°,沟深谷陡,交通不便。为克服铁路桥梁跨越V形峡谷难题,综合考虑桥位设计控制因素,选取钢箱梁悬索桥、上承式钢管混凝土桁架拱桥及上承式劲性骨架混凝土拱桥3种桥型方案,对桥型结构方案和施工方案进行详细介绍,并从可行性、静力性能、施工方法、经济性能、景观特点、养护维修等方面对桥型方案进行对比分析。分析结果表明:悬索桥方案造价高、竖向刚度小;钢管混凝土桁架拱桥方案需大规模开挖岩体,施工难度较大,且后期养护维修工作量大。分析结论指出:为适应V形峡谷地形,乌江特大桥宜采用动力性能良好、施工方便、养护维修工作量小、经济节省的上承式劲性骨架混凝土拱桥方案。

钢骨混凝土梁正截面承载力计算的叠加方法

根据塑性理论下限定理 ,由平衡条件 ,任意给定钢骨部分和钢筋混凝土部分承担的轴力 ,并分别求得相应各部分的受弯承载力 ,两部分受弯承载力之和的最大值 ,即为钢骨混凝土梁的受弯承载力。针对工程中常用的实腹式钢骨混凝土梁 ,推导出解析解 ,解决了直接采用一般叠加方法计算钢骨混凝土梁正截面承载力反复试算的困难 ,统一了钢骨混凝土梁正截面承载力的计算模式 。

钢桁架连梁-剪力墙结构受力性能的数值模拟

利用数值模拟技术,建立了两个单跨两层钢筋混凝土连梁和钢桁架连梁的剪力墙结构的有限元模型,对比了二者在循环荷载作用下的受力性能,并分析了轴压比、连梁截面尺寸对剪力墙结构的承载力和变形性能的影响规律.分析结果表明:钢桁架连梁的剪力墙较钢筋混凝土连梁的剪力墙,其承载力虽有所降低,但在很大程度上降低了剪力墙的应力和损伤,且其耗能性能和延性均有大幅的提高;轴压比的增大对剪力墙承载力有所提高,但不成比例;钢桁架连梁腹杆截面尺寸对剪力墙结构的承载力有很大影响,弦杆截面尺寸的影响不显著.研究结果对剪力墙的抗震性能的设计计算具有一定的参考价值.

方钢管混凝土平面框架的恢复力模型研究

为了研究方钢管混凝土框架的滞回性能,进行了3榀采用穿芯高强螺栓-端板节点的方钢管混凝土柱-钢梁平面框架拟静力试验,分析了轴压比和梁柱线刚度比对框架抗震性能的影响。结果表明:试件的滞回曲线均为饱满的梭形;增大轴压比,可以提高框架的耗能能力,但降低了框架的延性和水平承载力;增大梁柱线刚度比,可以提高框架的水平承载力,但会降低框架的延性和耗能能力。在试验研究基础上,结合理论分析,提出了适用于穿芯高强螺栓-端板节点的方钢管混凝土柱-钢梁平面框架的简化恢复力模型。恢复力模型所得滞回曲线与试验滞回曲线吻合较好。

钢梁-角钢混凝土柱组合框架地震反应分析

基于 S-SC组合框架的试验研究建立了结构模型和恢复力模型 ,采用分段变刚度单元模型编制弹塑性动力分析程序 ,进行该类组合框架的整体地震反应分析 ,研究了不同地震波的加速度及频谱特征对结构反应的影响 .

U型钢条连接剪力墙和连梁的力学性能研究

目的研究U型钢条连接剪力墙与连梁的力学性能,为此类节点设计提供参考。方法基于ABAQUS模拟新型连接构件的受力性能,对比分析模拟结果,研究灌浆料强度、槽型钢板屈服强度、厚度等因素对该新型连接构件力学性能的影响。结果与现浇构件对比,该新型连接构件的承载能力更高,耗能能力更好;构件主要在U型钢条处破坏,可充分利用各材料的性能;灌浆料强度、钢套箍宽度对骨架曲线影响很小;增加U型钢条个数或在一定范围内增大槽型钢板厚度、屈服强度可提高新型连接构件的承载力,降低延性和耗能能力,但降低后仍可满足设计要求。结论U型钢条连接剪力墙和连梁具有可行性,设计时可优先调整U型钢条个数,其次是槽钢板厚度和屈服强度,而灌浆料强度和钢套箍宽度只需满足最小值要求。

基于双折线恢复力模型的钢框架内填钢板深梁滞回耗能分析

钢板深梁作为一种新型的耗能构件,可以实现钢框架内填钢板深梁结构刚度宽范围渐变调幅。通过对钢板深梁跨高比分别为2和0.75的钢框架内填钢板深梁结构进行低周反复荷载实验,得到了该结构滞回曲线和骨架曲线。采用"通用屈服弯矩法"简化的双折线恢复力曲线对钢框架内填钢板深梁结构进行动力时程分析来得到结构的能量时程曲线。研究结果表明:钢框架内填钢板深梁结构抗震性能良好,双折线恢复力曲线用于结构动力时程分析,为研究结构损伤设计和能量设计提供基础。

钢骨混凝土梁抗剪性能试验研究

通过3根钢骨混凝土梁和1根普通钢筋混凝土梁在单点集中荷载作用下的抗剪性能试验,研究了桁架式钢骨混凝土梁的斜截面破坏形态和抗剪承载力。试验结果表明:与普通钢筋混凝土梁相比,钢骨梁的开裂荷载和抗剪承载力都有较大的提高;在相同钢骨形式下,随着剪跨比减小,钢骨梁的极限抗剪承载力增大;加入水平分布筋后,延缓了剪区斜裂缝的开展,提高了钢骨混凝土梁的极限抗剪承载力。

连续梁桥中跨合龙段劲性骨架设置及分析

以某秋浦河三跨连续梁桥为工程背景,阐述了合龙段设置劲性骨架的必要性以及设置形式,并基于理论分析和有限元计算两个方面讨论了最大悬臂状态时中跨合龙段劲性骨架在整体升、降温作用下的轴力大小,可为同类工程的设计和施工提供参考。