桁架式型钢混凝土异形柱正截面承载力的试验研究

根据异形柱截面特点和型钢混凝土结构的粘结力特性,设计4根内含桁架式型钢骨架的不对称T形截面型钢混凝土异形柱试件,进行轴心和偏心压力(包括双偏压)作用下的试验研究,以揭示桁架式型钢混凝土异形柱的工作机理、破坏形态和极限承载力.试验结果表明:桁架式型钢混凝土异形柱的破坏过程与普通钢筋混凝土构件相似,横截面的平均应变基本符合平截面假定,型钢和混凝土能够保持协同工作直至极限承载力破坏,试件破坏时型钢没有屈曲.初步掌握了桁架式型钢混凝土异形柱正截面承载力破坏的一般规律,得出了桁架式型钢混凝土异形柱的承载能力比普通钢筋混凝土异形柱有明显提高的结论.     

偏压作用下L形钢骨混凝土异形柱的非线性分析

目的 提出计算L形钢骨混凝土(SRC)异形柱正截面承载力的有效方法,分析含钢率和混凝土强度等级对构件正截面承载力的影响.方法 基于平截面假定和材料模型,利用数值积分法编制了适用于计算L形SRC异形柱正截面承载力的非线性程序,得出极限承载力的电算结果以及不同含钢率和不同混凝土强度等级的N-M相关曲线.结果 在偏压作用下,含钢率的变化和混凝土强度等级的变化对N-M相关曲线影响明显,且极限承载力随含钢率和混凝土强度等级的提高而增大.结论 笔者利用数值积分法分析了L形SRC异形柱正截面承载力的影响因素.此方法简单可行,可弥补实验与有限元分析的不足,为今后的研究工作奠定了基础.     

火灾后等肢L形型钢混凝土异形柱双向偏心受压力学性能研究

为了研究火灾后L形型钢混凝土柱双向偏心受压力学性能,进行受火1小时后4根等肢L形型钢混凝土柱的常温静力加载试验,分析双向受压情况下不同加载偏心距对型钢混凝土异形柱受压承载力的影响.记录其破坏过程及破坏形态,分析其破坏机理.对试验异形柱的极限承载力、混凝土型钢应力应变曲线、柱中侧向位移曲线、混凝土与型钢之间的粘结滑移曲线进行了讨论.试验结果表明:(1)型钢混凝土异形柱与钢筋混凝土柱受压破坏机理相同,破坏形态类似.随着偏心距的增大,试件由受压破坏转变为受拉破坏.承载力也随之降低;(2)桁架式钢骨架以及腹杆能够使混凝土与型钢较好的协同工作,保证异形柱整体工作性能.平均应变平截面假定仍适用于火灾后等肢L形型钢混凝土柱的分析中;(3)异形柱在进行双向受压情况下,试件发生双向弯曲,两侧位移基本相同.     

十字形钢骨混凝土柱的力学性能研究

为研究这种新型构件的力学性能,扩大异形柱的应用范围,采用有限单元法,建立了十字形钢骨混凝土异形柱的有限元分析模型．通过对十字形钢骨混凝土异形柱进行轴心受压和偏心受压的数值计算,将计算得到的荷载一位移曲线与试验结果进行比较,有限元计算的结果与试验结果吻合较好．说明了有限元方法对钢骨高强混凝土十字形截面短柱轴压和偏压承载力进行分析计算的可行性;也为钢骨混凝土异形柱力学性能的研究提供新的研究方法．     

十字形截面钢骨混凝土异形柱单向偏压试验

目的设计一种新型十字形截面钢骨混凝土异型柱,研究其受力性能及破坏机理.方法对3根含钢率不同的十字形截面钢骨混凝土异形短柱和1根无钢骨的十字形截面普通混凝土异形柱进行单向偏压试验.结果十字形截面钢骨混凝土异型柱的承载力要比无钢骨的普通钢筋混凝土异形柱的承载力平均高出54%,随着含钢率的增大,构件的承载力及延性相应增加.结论十字形截面钢骨混凝土异形柱中的钢骨与混凝土能够较好的共同工作直至破坏,这种新型十字形截面钢骨混凝土异型柱为组合结构的发展提供了一种新的结构形式.     

型钢混凝土异形柱正截面承载力的理论研究

在试验研究基础上，根据型钢混凝土（SRC）异形柱的工作机理，对SRC异形柱的正截面承载力进行有限元数值分析，把型钢和混凝土分别进行单元划分，对型钢单元采用不同的坐标系进行处理，并且只考虑混凝土除去型钢所占截面后的净面积，利用数值迭代法编写了一套SRC异形柱正截面承载力分析的计算机程序，该程序可得到SRC异形柱正截面承载力的N-M及Mx-My相关曲线，并能够计算SRC异形柱构件的极限承载力，计算结果与试验结果吻合较好．利用该程序对SRC异形柱正截面承载力的变化规律进行了分析，得到了一些重要结论．最后进行了SRC异形柱的实用设计方法探讨．     

中和轴角对钢筋混凝土T形截面柱界限轴压比的影响

为了满足钢筋混凝土异形柱结构体系的抗震性能的要求,异形柱构件需要有足够的延性,从而避免其发生脆性破坏,而轴压比是众多影响异形柱构件延性的因素中最主要的因素之一.从大、小偏心受压构件截面的界限破坏条件出发,着重考虑中和轴角变化的影响,采用简化的平行线法计算中和轴的位置并采用数值分析对钢筋混凝土T形柱构件界限轴压比进行分析,得出各种中和轴角情况下的T形柱构件的界限轴压比及其变化规律,对比广东异形柱规程和天津异形柱规程中轴压比限值的规定,提出在特殊的中和轴角范围内应做相应的调整,并对钢筋混凝土T形截面异形柱轴压比限值提出了设计建议.     

不等肢L形截面型钢混凝土异形柱极限承载力的研究

利用ANSYS有限元程序对不等肢L形截面桁架式型钢混凝土异形柱进行分析,研究了该类异形柱中型钢与混凝土的协同工作性能;混凝土强度等级及偏心距对桁架式型钢混凝土异形柱极限承载力的影响.分析结果表明:桁架式型钢混凝土异形柱中,型钢与混凝土能很好地协同工作;随着混凝土强度等级的提高,异形柱极限承载力也随之提高;加载点离截面力学中心越近,异形柱的极限承载力越大,且加载点偏心距对异形柱极限承载力的影响也越大.     

型钢混凝土异形柱非线性分析

基于压弯构件的原理,编制了适用于计算型钢混凝土(Steel Reinforced Concrete,简称SRC)异形柱截面的弯矩-曲率非线性程序.通过该程序,研究了SRC异形柱(T形、L形)在不同的荷载角、配钢形式、配钢率和轴压力比条件下的截面延性,并对计算结果进行了理论分析.由计算分析可知:加载角对截面的延性有较大的影响;在相同的延性条件下,配钢形式的不同对截面的抗弯承载力影响较大;在常用配钢率范围内,随配钢率的增大,SRC异形柱的延性逐渐增大;随轴压比的增大,SRC异形柱的延性逐渐下降.最后给出了适合于提高抗弯承载力的合理配钢形式,可作为SRC异形柱研究的参考.     

不等肢异形柱截面曲率延性分析

采用非线性全过程数值分析方法, 计算了钢筋混凝土不等肢T形、L形和十字形柱截面模型在多种工况下的截面曲率延性比。以此为基础, 对影响不等肢T形、L形、十字形异形柱截面曲率延性的主要因素作了统计分析,建立了轴压比、纵筋配筋率、体积配箍率、纵筋等级和砼等级等因素与不等肢异形柱截面曲率延性的关系,为不等肢异形柱抗震性能评估提供了依据。     

内填部分混凝土钢桥墩延性性能简化计算方法

采用二维梁单元模型模拟内填部分混凝土箱形截面钢桥墩的延性性能。考虑翼缘宽厚比、柱长细比和混凝土填充率三个参数,建立了20个二维梁单元模型。将模拟结果与三维精确有限元分析结果进行对比,提出了针对二维模拟结果的延性修正系数。将修正后的二维模拟结果与试验结果对比,吻合良好,验证了所采用有限元分析方法以及延性修正系数的准确性与有效性。研究结果表明:混凝土填充率的提高,可以有效提高钢桥墩的延性性能;翼缘宽厚比和柱长细比的增加会导致钢桥墩延性的降低。最后提出了钢桥墩最优混凝土填充率确定方法建议。     

受压T肋加劲板翼缘的局部稳定性能

为研究T形肋加劲板翼缘的受压局部稳定性能，考虑翼缘宽厚比的变化，设计制作5个Q345和4个Q420钢材强度的焊接T形肋加劲板试件进行翼缘局部稳定轴压试验，并建立有限元模型进行验证，分析不同材料本构、简化焊接残余应力、局部初始几何缺陷对其受力性能的影响，得到翼缘局部稳定简化计算公式。结果表明：翼缘局部稳定试件与有限元模型均在翼缘1/2高度附近发生局部屈曲破坏，翼缘宽厚比越大，试件出现局部屈曲变形越早。有限元计算模型采用理想弹塑性本构模型模拟，随着翼缘相对宽厚比增大，残余应力的计入降低了构件轴向刚度；所有板件均计入局部初始缺陷时的稳定系数最小。采用三次多项式拟合的翼缘局部稳定简化公式曲线与欧洲规范曲线的趋势较为接近，而采用Perry公式拟合的曲线与中国、美国规范曲线的趋势较为接近。不同钢材强度拟合的公式曲线趋势基本一致，可以推荐采用Perry公式拟合的曲线进行计算。     

RC框架内填Y型偏心钢支撑结构的有限元分析

针对内填耗能Y型偏心钢支撑加固的RC框架的结构整体受力情况,采用ABAQUS有限元软件进行非线性有限元分析,研究了结构体系的承载力、耗能破坏模式、抗震延性和抗侧刚度等性能,并进一步分析耗能梁段长度、腹板高度、腹板厚度、翼缘宽度及支撑翼缘宽度等相关设计参数对结构体系受力性能的影响,得出了相应的的影响规律,为相关人员进行研究和工程设计提供理论依据。     

方钢管混凝土柱-工字型钢梁节点受力性能的非线性有限元分析

针对采用缀板连接形式的方钢管混凝土柱-工字型钢梁节点的力学性能,利用ANSYS有限元分析软件进行了三维有限元模拟数值模拟,有限元计算结果与试验实测数据吻合较好。在此基础上,对若干影响节点受力性能的几何参数和材料参数进行了参数分析。结果表明,所建立的三维有限元数值分析模型是合理的,加劲肋的设置及缀板厚度等参数对节点受力性能的影响较为显著,而钢管混凝土柱的轴压比与钢管宽厚比等参数对节点的力学性能影响较小。     

Performance index limits of high reinforced concrete shear wall components

The deformation performance index limits of high reinforced concrete(RC) shear wall components based on Chinese codes were discussed by the nonlinear finite element method.Two typical RC shear wall specimens in the previous work were first used to verify the correctness of the nonlinear finite element method.Then,the nonlinear finite element method was applied to study the deformability of a set of high RC shear wall components designed according to current Chinese codes and with shear span ratio λ≥2.0.Para...     

Finite Element Analysis for the Structure Optimization Design of the CPUE Load－Bearing Wheel of Tracked Vehicle

A new kind of material cast polyurethane elastomers (CPUE) is introduced to take the place of rubber on load-bearing wheel for the first time. Based on load-bearing wheel dimensions, material properties and operat-ing conditions, the structure of wheel flange is optimized by zero-order finite element method. A detailed three-di-mensional finite element model of flange of load-bearing wheel is developed and utilized to optimize structure of wheel flange. Its service life, which is affected by flange structure parameter, is analyzed by comparing the opti-mization results with those of prototype of wheel. The results of optimization are presented and the stress field of loar-bearing wheel in optimal dimension obtained by using finite element analysis method is demonstrated. The fi-nite element analysis and optimization results show that the CPUE load-bearing wheel is feasible and suitable for the tracked vehicle and has a guiding value in practice of the weighting design of the whole tracked vehicle.     

Finite Element Analysis for the Structure Optimization Design of the CPUE Load-Bearing Wheel of Tracked Vehicle

1　CastPolyurethaneElastomersLoad BearingWheel　　Asmacromolecularsyntheticmaterial,castpolyurethaneelastomers (CPUE)hasboththehighhardnessofplasticandhighdutyelasticityofrubber .Ithasgoodabrasionresistance ,hightearstrength ,greatextensibility ,widehardness ,butalso goodshockabsorption property ,lowhysteresisand greatcarryingcapacity .ThecarryingcapacityofCPUEtireis 6 - 7timesthatofthesamesizerubbertire[1,2 ] .Asoneofthekeypartsoftransmission ,load bearingwheelsnotonlysupportthewholewei…     

组合框架梁负弯矩区有效翼缘宽度分析

采用有限元分析方法,考虑了宽跨比、板厚和抗剪连接程度等因素的影响,对静载作用下的组合框架梁负弯矩区的有效翼缘宽度进行了分析,并与我国规范GB50017-2003、欧洲规范EC4和英国规范BS5950计算结果进行比较.结果表明,按我国规范GB50017-2003方法计算组合框架梁负弯矩区有效宽度不够准确,尤其对负弯矩区弹性阶段的有效宽度取值偏高.而按欧洲规范EC4和英国规范BS5950的计算方法取值则偏于保守.     

直接焊接KT型搭接方管节点破坏类型的有限元分析

利用ANSYS程序对KT型搭接方管节点的破坏类型进行了有限元分析,主要分析了支杆与弦杆边长比、弦杆宽厚比、支杆与弦杆厚度比对节点破坏类型的影响。分析得出节点主要发生4种类型的破坏：受拉支杆一侧弦杆上表面局部屈曲破坏;弦杆上表面塑性破坏;受拉支杆强度破坏;弦杆弯曲破坏。弦杆无轴压作用时,弦杆宽厚比、支杆与弦杆厚度比越小节点越易于发生第3类破坏,支杆与弦杆边长比为大值或小值时发生第3类破坏的节点均多于支杆与弦杆边长比为中间值的情况。弦杆有轴压作用时,随弦杆宽厚比、支杆与弦杆厚度比增大,节点由较多发生第3类破坏过渡到第2类破坏,最后到第1类破坏。随着支杆与弦杆边长比增大,发生第1类破坏的增多,支杆与弦杆边长比为0．8的部分节点发生了第4类破坏。     

左右梁高不同外加强环式钢框架节点力学性能

为了研究左右梁高不同的圆形钢管柱-H型钢梁外加强环式框架异形节点的力学性能,利用非线性有限元软件ABAQUS建立了三维空间外加强环式钢框架异形节点有限元模型,并进行弹塑性有限元分析.对比分析了不同几何参数对外加强环式钢框架节点的承载能力及初期刚度的影响.结果表明:随着左右梁高度比的增加,节点域的承载力降低,初期刚度增加;增加柱壁厚度和梁翼缘厚度,导致节点域的承载力增加;随着轴压比的增加,节点域的承载力随之降低;柱壁厚度、梁翼缘板厚度以及轴压比对节点域的初期刚度影响较小.