半刚性端板节点在循环荷载作用下的非线性有限元分析

运用有限元数值分析软件ABAQUS建立半刚性端板节点模型,对其在循环荷载作用下进行非线性有限元分析,并与相应的试验结果进行了比较验证.结果表明:用ABAQUS建立的有限元模型能够准确地模拟端板节点在循环荷载作用下的整体受力性能,为进一步运用该模型对各种不同形式和构造的端板节点进行全面的有限元非线性参数分析计算提供了正确依据.并分析得出了端板厚度、螺栓直径、螺栓布置、端板加劲肋等因素对端板节点承载力、极限转动能力、耗能能力和延性的影响特性,为半刚性端板节点的抗震设计提供了参考依据.     

平齐端板半刚性组合节点的有限元分析

利用有限元分析软件ANSYS对平齐端板半刚性组合节点进行有限元计算分析,结果与试验数据吻合,论证了数值模拟的有效性,分析了组合节点中纵向钢筋总面积及混凝土板厚度对组合节点初始转动刚度和抗弯极限承载力的影响,从而为这种节点的设计和应用提供了数值模拟的参考方法.     

输电塔单变双角钢过渡节点试验研究与计算方法

选取3个单变双角钢过渡节点作为研究对象,制作8个过渡节点模型,将其中6个足尺试验模型分别在受拉和受压工况下进行弹性加载试验,2个缩尺试验模型分别在受拉和受压工况下进行破坏加载试验,结合有限元模拟,分析单变双角钢过渡节点的力学特性和受力情况。数值模拟了弹性和破坏加载工况下单变双角钢过渡节点关键部位的应变变化和应力分布,并与加载试验进行对比。考虑上、下靴板之间的偏心距对单变双角钢过渡节点水平板上水平应力不均匀分布的影响,基于有限元模拟和加载试验,对现有的不同单变双角钢过渡节点水平板厚度计算方法进行比较与评估,通过与水平板设计厚度进行对比,分析不同计算方法的优化效果和安全裕度。结果表明:上、下靴板与水平板连接焊缝的偏心距是影响水平板受力的主要因素,水平板上对应上、下靴板的十字交汇处水平应力最大,并向四周扩散且逐渐减小; 有限元模拟结果与试验结果吻合良好,研究结果可为单双角钢过渡节点的结构设计提供指导。     

装配式钢筋混凝土梁柱构件连接技术研究

高强螺栓型钢连接节点是影响装配式混凝土梁柱节点抗震性能的关键连接部分。对高强螺栓型钢连接节点进行低周反复荷载试验以考察其受力特性,利用有限元软件ABAQUS建立数值分析模型并与试验结果进行验证对比,进而利用有限元模型进行参数分析,研究法兰板厚度、肋板长度、肋板厚度等参数对螺栓型钢连接节点的受力性能的影响,同时给出了针对这种连接节点的设计方法。     

基于ABAQUS的CFRP-钢板组合加固 RC梁板柱边节点数值分析

综合分析常用加固方法的优缺点,提出RC梁板柱边节点CFRP-钢板组合加固法。针对节点核心区配筋不足的工况,设计节点核心区未配箍筋的T型梁板柱边节点试件采用CFRP-钢板组合加固法进行加固,并采用ABAQUS有限元软件对其进行数值分析。数值分析表明:采用塑性损伤模型、理想弹塑性模型及理想线弹性本构模型,可有效模拟混凝土材料、钢板及CFRP材料的力学行为;CFRP-钢板组合加固后试件承载能力及变形性能提高,其力学性能改善明显;CFRP-钢板组合加固效果显著,加固后,梁端塑性铰区发展充分,节点核心区等效塑性应变降低,可实现强节点、弱构件的设计要求。     

架空输电线路角钢塔单双角钢连接节点设计研究

以角钢塔单双角钢过渡节点为研究对象,通过理论分析,提出了过渡节点水平节点板的设计流程和厚度设计计算式,并利用有限元分析软件ABAQUS对过渡节点进行了数值仿真计算,分析了水平节点板的受力机制和破坏模式,理论计算式与数值模拟结果吻合良好,表明提出的设计思路具有良好的适用性。     

碳纤维布加固钢梁拼接节点的试验研究和有限元分析

通过碳纤维布加固钢梁高强螺栓拼接节点的静载试验,考察了影响加固效果的主要因素和钢梁的破坏形态。运用ANSYS有限元分析软件,建立考虑接触摩擦与预紧力的钢梁螺栓拼接节点有限元分析模型,并进行数值模拟,分析碳纤维布加固的螺栓节点对钢梁的屈服荷载和刚度的影响。有限元分析结果和试验结果均表明加固措施的有效性。     

负载下钢结构端板连接节点焊接加固受力特性的有限元分析

为研究负载下端板连接节点焊接加固的有限元分析方法和其受力特性,通过有限元软件ANSYS建立有限元模型,对4个不同初始负载下端板连接节点焊接加固受力特性进行了分析。目前常用的方法仅采用生死单元,并未考虑焊接过程的热影响。本文采用间接热结构耦合的分析方法,考虑了随温度变化钢材材性的变化和焊接热过程,并提出能够考虑负载下焊接加固过程的有限元分析方法。通过将有限元分析结果与试验结果作对比,验证了该有限元模型及分析方法的可行性。有限元分析结果表明,钢结构端板连接节点的焊接加固受力特性受初始负载的影响较大。     

空间板节点的非线性分析与极限受压承载力研究

本文提出一种改良的网架节点型式一空间板节点。现行规范中板节点的计算方法多是依据强度条件得出的,而当节点板在轴压作用下,可能在达到屈服强度以前就发生整体失稳,因此有必要对板节点的受力性能进行深入分析,提出相应节点的计算方法。本文采用有限元软件ABAQUS建立板节点数值模拟模型,通过变参数分析考察了节点板厚度和无支长度等因素对节点板受压性能的影响,并将结果与现行规范计算值进行对比分析,提出了单面连接节点板极限受压承载力的计算方法,并对其适用性进行了验证。     

粘贴钢板加固RC梁非线性有限元数值模拟

提出了外粘钢板加固受弯钢筋混凝土梁的非线性有限元模型,该模型采用了一种特殊的、具有剥离破坏功能的界面单元来模拟混凝土和外粘钢板之间的粘结层,影响这种剥离破坏的主要因素是板的厚度.由于传统的梁理论不能描述这种加固梁剥离破坏,因此,采用有限元方法能全面地、整体地描述这种加固梁的各种破坏模式.数值计算结果与各种厚度的钢板加固梁试验结果相吻合.     

Research on mechanics and deformation performance of plate-reinforced composite coupling beamswith small span-to-depth ratio

根据7个小跨高比钢板 混凝土组合连梁试件的应变量测数据，研究了纵筋、箍筋和钢板在不同转角位移下的应变分布，定量分析了不同工作阶段连梁中钢板承担的剪力，并采用ABAQUS软件对组合连梁试件的抗震性能进行了非线性有限元分析。结果表明：钢板承担的剪力占连梁总剪力的百分比随连梁弦转角的增大而逐渐增大；小跨高比组合连梁剪切变形和总侧移量并不成固定比例增长；随着加载位移的增加，连梁剪切变形所占比例逐渐增大，各试件达到屈服荷载以后，剪切变形已超过总变形的50%以上。采用混凝土应力-裂缝宽度关系来考虑混凝土受拉软化性能，能较好地进行小跨高比组合连梁的弹塑性有限元分析。钢板沿梁跨度方向全跨轴向受拉，拉力分布呈M形分布，随着钢板厚度的增大，M形的峰值点拉力逐渐增大，在梁跨内钢板拉力较小，最小仅约为其峰值拉力的20%；跨高比、截面配钢率、纵筋配筋率、混凝土抗压强度和楼板作用是影响组合连梁抗震性能的主要因素。     

混凝土异形柱-钢梁装配式节点受剪性能试验研究

为研究混凝土异形柱-钢梁装配式框架节点核心区的受剪性能,按照预制混凝土异形柱中预埋钢牛腿节点未加强、增配X形筋、增配X形钢板三种方式,分别制作3个预制混凝土异形柱-钢梁节点试件进行拟静力试验,得到其破坏特征、承载力、滞回曲线、刚度退化、耗能能力等抗震性能指标。由节点剪切变形、节点区钢筋应变、钢板应变测量结果,分析了不同牛腿加设方式对节点核心区受力性能的影响。结果表明：试件位移延性系数在3.22~5.94之间,破坏时位移角都超过1/50,抗震性能良好;牛腿内侧加设的X形钢筋与X形钢板均与节点核心区混凝土协同受力,可有效提高节点核心区受剪承载力。采用有限元软件ABAQUS对采用X形钢板增强的试件进行了数值模拟和参数分析,依据试验分析结果,推导出X形钢板增强的预制异形柱-钢梁混合装配式框架节点核心区受剪承载力计算公式,计算结果与试验实测值和有限元模拟值吻合较好。     

混合钢U肋加劲板受压整体稳定承载力数值模拟与计算方法

建立受压混合钢U肋加劲板梁单元有限元模型并进行整体稳定分析,通过在梁单元模型中施加等效应力模拟U肋和被加劲板的不同强度,以5种不同强度组合的U肋加劲板试验试件的破坏模式和荷载-位移曲线对数值模拟方法进行验证。采用经试验验证的有限元模型,变化U肋高度、U肋与被加劲板强度与厚度、构件长度,得到混合钢U肋加劲板整体稳定系数,并与各国规范的柱曲线进行比较。结果表明:在压力荷载作用下,由于非等强钢U肋加劲板中钢材强度较低部分较早达到屈服,这将使得构件整体偏心受压,从而导致构件整体稳定系数均小于1; 等强钢M345-U345柱子曲线位于JTG D64—2015中的a,b类柱子曲线之间,并随着相对长细比的增大逐渐向b类柱子曲线靠近; 非等强钢柱子曲线在相对长细比较小时均低于等强钢M345-U345柱子曲线,而在相对长细比较大时的走势基本一致,其中M345-U420和M420-U345两条柱子曲线与JTG D64—2015中的b类柱子曲线接近; M345-U390和M390-U345两种柱子曲线随着相对长细比的增大逐步与等强钢M345-U345柱子曲线重合接近。     

Behaviour of embedded steel plate in composite coupling beams

Plate-reinforced composite (PRC) coupling beam is fabricated by embedding a vertical steel plate into a conventional-reinforced concrete coupling beam to enhance its strength and ductility. Shear studs are welded on the steel plate surfaces to allow for proper load transfer between the concrete and steel plate. The present study focuses on the evaluation of internal load distributions and load sharing on the embedded steel plate as well as at the shear studs in composite coupling beams using the nonlinear finite element package ATENA. The proposed two-dimensional finite element model is able to simulate the overall load-deflection behaviour and internal load distributions of coupling beams subjected to bending and shear forces. The reliability of the model is demonstrated by comparisons with the available experimental results. This is followed by an extensive and carefully planned parametric study using the calibrated finite element model. Numerical results on the effects of steel plate geometry, span-depth ratio of beams and steel reinforcement ratios at beam spans and in wall regions are presented and discussed in this paper. The finite element model provides a better understanding of the behaviour of shear studs as well as plate anchorage in the wall regions and embedded beam region. Based on the numerical results, equations for quantifying the shear stud forces are established and a set of non-dimensional design charts for determining the internal forces of the embedded steel plates is constructed. Both of them are useful for engineers to design PRC coupling beams.     

方钢管混凝土柱-外包钢混凝土组合梁连接节点滞回性能分析

提出了一种新型的方钢管混凝土柱与外包U形钢混凝土组合梁连接节点形式：隔板贯通部分钢筋贯穿式节点。设计了3个节点试件,对其进行低周反复荷载试验,利用ANSYS软件对低周反复荷载作用下的节点试件进行非线性有限元分析并与试验结果对比。结果表明:有限元分析得到的节点破坏形态、应力分布、滞回曲线、骨架曲线与试验结果吻合较好。在此基础上,对发生梁端塑性铰破坏模式的节点滞回性能进行参数分析,研究楼板厚度、U形钢壁厚、组合梁纵向受力钢筋配筋率、贯通隔板厚度以及轴压比对节点滞回性能的影响。研究结果表明：楼板厚度和U形钢壁厚对节点滞回性能有显著的影响,组合梁纵向受力钢筋配筋率对节点滞回性能影响较为显著,贯通隔板厚度和轴压比对节点滞回性能影响很小。     

冲击荷载作用下热轧H型钢梁数值模拟研究

为了研究热轧H型钢梁在冲击荷载作用下的力学性能与破坏形式,对H型钢梁的冲击试验建立精细化有限元模型,再与试验结果进行对比,验证有限元模型的准确性。基于有限元模型分析冲击荷载作用下钢梁的荷载重分布和内力变化。之后开展拓展参数分析,研究钢材强度、锤头几何形状、有无局部加固、冲击位置、边界条件对钢梁抗冲击性能的影响。结果表明:冲击荷载作用下,钢梁出现局部屈曲,并在响应结束阶段承受不对称剪力,其主要破坏形式为局部屈曲和扭转变形; 提高钢材强度,相应钢梁整体抗冲击性能得到增强; 改变锤头几何形状,导致接触刚度改变,冲击力时程曲线出现变化; 在冲击区设有局部加固可以提高冲击区的刚度以及稳定性,钢梁抗冲击能力得到提升; 当冲击位置靠近支座时,冲击力出现至支座反力出现的时间间隔缩短,钢梁能更好地抵抗冲击荷载造成的破坏; 当钢梁边界条件由铰接改为刚接时,由于钢梁长度增加受惯性荷载影响增大,并且由于支座对梁体约束减弱,冲击力整体大幅降低,梁跨挠度增大。     

交叉加劲钢板深梁弹性屈曲分析

以交叉加劲钢板深梁为研究对象,利用有限元软件ANSYS分析其弹性屈曲性能,讨论了抗弯刚度比、跨高比、钢板深梁厚度对其弹性屈曲性能的影响;考虑钢板深梁在钢框架的弯剪受力特性,根据板的经典理论建立了交叉加劲钢板深梁屈曲荷载计算公式,提出了等效屈曲系数。结果表明:交叉加劲钢板深梁的临界屈曲荷载随抗弯刚度比增大而增大,但达到门槛刚度比后,增大幅度急剧减小,得到门槛刚度比约为10;临界屈曲荷载随跨高比和板厚的减小而减小,等效屈曲系数随板厚减小而增大;等效屈曲系数与跨高比关系曲线由二次抛物线形向波浪形渐变,交叉加劲钢板深梁受力特性由剪切主导向弯曲主导过渡。     

三跨连续梁桥内力调整顶升施工仿真分析与控制研究

某三跨连续梁桥由于施工造成连续梁内力分布不合理,通过三维实体有限元仿真分析模拟在中间支座处施加向上变化的强迫位移,可以改变连续梁的内力分布,使之更为合理。根据该原理,对中间支座位置,采用千斤顶顶升梁体,使梁体向上产生对应于合理梁内力的位移值,然后在支座上加垫钢板,即可完成三跨连续梁的内力调整。通过仿真分析,确定加垫钢板厚度及安全状况下最大顶升量,并根据连续梁桥顶升时的受力和变形特点提出加垫钢板顶升施工控制的方法及原则。     

钢板-超高性能混凝土梁有限元分析研究

为了研究钢板-超高性能混凝土(UHPC)组合梁的抗弯性能,在钢板-UHPC-T组合梁方案下,以钢板厚度、钢板强度等级、UHPC抗拉强度和UHPC极限拉应变为参数,利用ABAQUS软件进行了有限元分析。结果表明:钢板厚度和钢板强度等级的改变对组合梁抗弯承载力的提高作用较为明显;UHPC抗拉强度的提高可以适当提高开裂荷载;UHPC极限拉应变的增加可适当提高梁体的延性。     

定位轴线存在偏差的外传力钢框架节点传力板参数分析

利用大型通用有限元软件ANSYS建立不考虑初始缺陷的外传力钢框架节点分析模型,并与试验结果进行对比以验证模型的正确性。对钢柱定位轴线偏差满足和超出规范允许值2倍的外传力钢框架节点进行分析,在偏差达到规范限制的条件下,对6组钢梁翼缘宽度、厚度不同的试件进行分析,并相应调整传力板的宽度、厚度等参数,进行荷载 位移曲线以及应力分布分析。结果表明:传力板宽度和厚度为外传力钢框架节点的关键设计参数;所加设的传力板厚度宜与钢梁翼缘厚度相同,宽度宜为0.75~1.25倍钢梁翼缘宽度。