等效刚度板法对双向空心板受力性能的分析

采用有限元方法研究有梁双向空心板的受力性能,尤其是在两个方向的受力性能的异同,为研究有梁双向空心板的刚度、变形和承载力提供科学依据。对于有梁双向空心板弹性阶段的受力性能分析,采用了等效刚度板法(拟板法),拟板法的思路是将双向空心板等效为一均质的具有正交各向异性特征的实心板(拟板),在此基础上对拟板进行分析。     

现浇混凝土空心板无梁楼盖的挠度和弯矩计算方法

根据现浇混凝土空心板正交各向异性主刚度之间的关系D3=√D1D2,将正交各向异性板等效为各向同性板,通过分析得到现浇空心混凝土无梁楼盖的挠度和内力计算方法:等效各向同性板任意点的挠度就是原正交各向异性板对应点的挠度;均布荷载下的内力分配与相同尺寸的各向同性板无梁楼盖相同,可以按经验系数法提供的参数进行计算.     

正交各向异性桥面板比拟等效参数确定

借助弹性理论中经典的正交各向异性板的相应结论,依据响应等效原理,研究了构造正交各向异性桥面板等效为物理各向异性板中的参数确定问题,等效后的物理各向异性板在拉压刚度、抗弯刚度、动力特性以及质量等方面直接等效于原结构.算例表明,给出的等效参数确定过程有效可靠.该方法为建立大跨桥梁结构面向状态评估需求的高精度有限元模型奠定了基础.     

现浇空心板的正交异性板理论分析方法的研究

在既有研究理论分析的基础上,考虑到现浇空心板周边暗梁及实心部分板的作用,基于等效系统法原理进行了现浇空心板两个方向的弹性抗弯主刚度修正,并将修正后的抗弯刚度公式应用到现浇空心板挠度和弯矩理论计算中.结合四边简支空心板算例,运用ANSYS有限元分析软件,对该修正方法分析结果精度进行了检验.结论表明,经刚度修正后的理论计算公式可满足工程应用要求.     

正交异性板法分析现浇混凝土空心楼盖

针对现浇混凝土空心楼盖的分析问题,以经典薄板理论为基础,通过构造比拟正交异性板,提出了解决这类问题的一种新方法.在此基础上,进行了相应的公式推导,并对四边简支的空心楼盖进行挠曲微分方程求解.结合算例,采用比拟正交异性板方法,运用有限元分析软件对该方法分析结果精度进行了检验.结果表明,该方法计算空心楼盖内力和变形有较高的计算精度,能够满足工程应用的要求.     

均布荷载下四边简支蜂窝式空心双向板的计算方法

根据刚度等效的原则,结合四边简支蜂窝式空心双向板的受力与构造特点,提出了将蜂窝式空心双向板转化为等效实心板的计算方法。利用该方法对蜂窝式空心双向板进行分析计算,并与有限元方法进行对比分析,结果表明等效实心楼板的计算方法是可行的。     

GFRP空心板静载试验研究及分析

通过玻璃纤维增强复合材料 (GFRP)拉挤空心板的静载试验 ,研究了其受力性能、变形、应力分布和破坏特征 ,并与有限元数值模拟的结果进行了对比。根据试验和分析结果 ,针对FRP材料各向异性、拉压不同的特点 ,提出了按受力状态划分截面取加权平均来计算等效截面刚度的简化方法。还根据板中应变分布与发展的特点 ,对构件的局部屈曲和强度破坏两种破坏机理进行了分析 ,为FRP空心板的设计与应用提供了依据。     

现浇钢筋混凝土空心板无梁楼盖的设计方法

采用弹性有限元方法,对现浇钢筋混凝土空心板无梁楼盖的计算模型进行分析,给出三种典型区格的弯矩分布和这些区格中柱上板带和跨中板带的板带弯矩及分配系数,与等厚度实心板进行对比,分析了空心管对刚度的影响,提出两向的计算刚度,可以采用实心板无梁楼盖的经验系数法和等效框架法。对于指导工程设计,具有参考价值。     

现浇混凝土圆管式空心楼板的连续化分析

采用连续化分析法与有限元模型计算相结合的研究手段,提出了圆管式空心板连续化模型的基本假定;推导了顺管向两端支承的圆管式横向空心板在竖向均布荷载下的连续化方程,并对其进行了求解。最后,推导了其整体等效抗弯刚度,为四边支承圆管式空心楼盖的连续化分析提供了重要的条件。     

现浇混凝土空心板的正交各向异性和等效各向同性板计算方法

通过分析得到了现浇混凝土空心板正交各向异性主刚度存在着D3=D1D2~(1/2)的关系;从正交各向异性板挠曲面的偏微分方程出发,保持一个主方向尺寸不变x1=x,将另一主方向的尺寸做线性缩放y1=k-14y,并保持弹性模量与第一主方向相同E=E1,泊松比μ=μ1μ2~(1/2),将原来的正交各向异性板等效为一块各向同性板,通过分析得到:各向同性板任意点的挠度就是原正交各向异性板对应点的挠度,各对应点内力存在简单的对应关系:Mx=Mx1、My=k1/2My1、Mxy=k1/4Mx1y1。最后,通过算例验证了该方法的正确性。     

一边固支三边简支预制矩形肋底板混凝土双向叠合板的简化弹性计算方法

结合预制矩形肋底板混凝土双向叠合板(简称双向叠合板)的受力特点,分析了当前实际工程设计中存在的问题。针对双向叠合板的正交构造异性特征影响,采用荷载叠加法和正交构造异性板理论求解了均布荷载下一边固支三边简支双向叠合板挠度及弯矩的解。通过对解作形式变换和引入等效跨度比,将双向叠合板等效为各向同性双向板进行计算,提出了简化弹性计算方法。编程计算得到了双向叠合板强、弱方向刚度比为0.5和2.0,以及等效跨度比在0.5~1.0时的弹性系数。介绍了按照等效跨度比查找各向同性双向板弹性系数的线性插值法,并与编程计算结果进行对比。结果表明:采用简化弹性计算方法得到的结果与编程计算结果吻合良好,完全能够满足工程设计要求,该方法准确可行。     

密肋复合墙体有效面内剪切模量的计算

密肋复合墙体结构是近年来发展的一种建筑结构新体系,密肋复合墙体是密肋复合墙体结构的主要受力构件。采用复合材料方法对密肋复合墙体的弹性阶段进行力学分析,以有效自洽法(ESCM)和相互作用直推法(IDD)为基础,把墙体视为基体-夹杂型复合材料弹性板,推导密肋复合墙体有效面内剪切模量的计算公式,结合试验资料对计算模型进行验证。结果表明,建立的基体-夹杂型复合材料等效弹性板模型是可行的。     

新型复合墙体弹性抗侧刚度计算分析

本文结合课题组前期的研究成果,就一种新型结构的主要受力构件———密肋复合墙体的弹性抗侧刚度提出两种计算方法:面积等效法和复合材料法;同时,本文给出了墙体复合材料等效弹性板计算模型。理论分析与试验对比表明:一次面积等效法严格遵从抗弯等效原理,但等效后的墙体截面形状比较复杂,不适用于工程设计计算;二次面积等效法的计算过程相对简单,但等效后所得砌块矩形截面板的抗弯刚度并不等于密肋复合墙体的抗弯刚度,只是简单地按面积等效,缺乏理论依据;由双向纤维单层复合材料模型推导的墙体弹性抗侧刚度计算值与实测值吻合较好,说明该模型具有一定的理论依据和实用价值,可以满足实际工程计算需要。     

预制带肋底板混凝土双向叠合板实用弹性计算方法

针对预制带肋底板混凝土双向叠合板按单向板设计时传力模式不合理,以及采用正交构造异性板方法求解时计算量大、不便于工程设计采用的问题,通过引入等效跨度比,提出了一种实用弹性计算方法:将双向叠合板的形状按等效跨度比修正后视作各向同性板计算。采用该实用弹性计算方法,仅需知道等效跨度比便可查用各向同性板的弹性计算系数进行双向叠合板的设计。     

框架中钢-混凝土组合梁等效弯曲刚度分析

框架体系中钢-混凝土组合梁在竖向荷载作用下的弯矩分布与其端部受到的转动约束条件密切相关,而在不同方向的弯矩作用下钢-混凝土组合梁截面的抗弯刚度又差异显著,要准确计算竖向荷载作用下组合梁的等效弯曲刚度必须充分考虑与其相连的梁柱变形对其端部产生的转动约束刚度。为此,采用分段刚度建立了框架中组合梁在竖向荷载作用下的等效刚度理论模型,以考虑不同梁端转动约束刚度和楼板开裂前后截面特性差异对组合梁等效刚度的影响。基于该理论模型进行大量参数分析,识别了影响组合梁等效弯曲刚度的两个关键参数：转动约束刚度与组合梁开裂后截面线刚度比和梁开裂前后截面刚度比,得到了随梁端转动约束刚度变化的组合梁在竖向荷载作用下等效弯曲刚度的计算式,在框架设计时可方便地用于组合梁的变形和内力计算。对比讨论了建议算式和现有公式的计算精度,并通过结构体系的非线性全过程分析对建议算式的合理性做了进一步的验证。理论分析和设计方法表明,组合梁在竖向均布荷载作用下的负弯矩区长度和等效弯曲刚度随梁端转动约束刚度变化显著,必须在设计中准确考虑。     

Curved structures in waffle slab construction

Horizontally-curved concrete waffle slab structures are sometimes used as superstructures of bridges and as floor slabs in large exhibition halls. The idealization of a horizontally-curved wide structure as a curved beam or an assemblage of curved beams leads to inaccurate results. Although the finite element technique can be used to analyse the structural response of horizontally-curved structures, trial solutions have shown that the finite difference method is a more attractive alternative since it requires fewer equations. In using this latter method accurate estimates of the structure's orthotropic rigidities are required. An analytical study is undertaken to investigate the structural efficiency of a curved waffle slab system in comparison with conventional alternatives, such as the solid slab and girder-slab systems. The feasibility of using an equivalent orthotropic plate system to predict the elastic behaviour of curved concrete waffle slab structures is examined. The analytical results are verified and substantiated by tests on horizontally curved concrete waffle slab models subjected to concentrated and uniformly distributed loads.     

预应力混凝土四边简支双向叠合板的设计方法

对预应力混凝土双向叠合板进行了抗弯刚度分析,基于弹性薄板原理,按照正交各向异性板推导四边简支单向预应力矩形板的相应计算公式,通过自编程序求解出双向叠合板在四边简支边界条件下的计算系数,并编制成与普通钢筋混凝土双向板相对应的表格,为其进一步推广应用奠定基础。通过与现浇四边简支双向板弹性计算系数的比较可知,在预应力双向叠合板的设计中,应将预制构件沿短跨方向布置才能更好地发挥其节省钢材的优势。     

管端肋对现浇混凝土空心板抗弯刚度的影响分析

采用等效系统法,对现浇混凝土空心板中管端肋对板两个方向抗弯刚度的影响进行推导与分析,证明管端肋对板抗弯刚度的贡献不大,在一定条件下,其对板刚度的影响可忽略不计。