U型截面GFRP泡桐木夹层板抗弯性能研究

通过对11个U型截面玻璃纤维增强复合材料（GFRP）泡桐木夹层板试件的三点弯曲试验研究,探讨了该类型组合截面试件的破坏形态、荷载变形特性、应变分布和发展特征,并分析了GFRP纤维铺层数、芯材厚度以及跨高比等参数对试件受力特征的影响.结果表明： GFRP纤维铺层数或芯材厚度增加,均能提高试件的极限承载力,且芯材厚度较大的试件,GFRP纤维铺层数增加对其极限承载力的提高更明显.对于芯材厚度为35mm的试件,当纤维铺层从4层增加到6层和8层时,其极限承载力可提高3370%和6659%.当跨高比从8增加到18,纤维铺层为4层和6层的试件刚度分别下降了8194%和7888%,极限承载力下降了5200%和3816%.与国外现有U型截面GFRP板桩对比,U型截面GFRP泡桐木夹层板刚度提高率为2924%~18197%.     

一种新型发泡混凝土墙体轴压力学性能试验研究

对1 500 mm×1 200 mm×150 mm双侧带有净浆(未发泡)面层的发泡混凝土墙体1/2缩尺试件进行了轴压力学性能试验,研究了在轴压过程中外部面层和内部发泡混凝土的协同承压能力、面层在墙体轴压极限破坏荷载过程中所起的作用,分析了带面层的发泡混凝土墙体受压极限承载力计算公式。结果表明:当墙体受到竖向荷载为竖向极限荷载的60%以下时墙体基本属于弹性工作阶段,且竖向荷载恒定不变后外部面层和内部发泡混凝土基本可以保证达到共同受力的状态可以进行协同工作;带面层的发泡混凝土墙体的受压极限承载力受面层的影响并不是很大,主要取决于面层和主体剥离界面处发泡混凝土的受压极限承载力;带面层的发泡混凝土墙体轴压破坏时的极限承载力可以用GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》素混凝土结构构件设计中抗压承载力计算。此结果满足于在墙体发生轴压破坏时墙体的极限承载力取决于面层剥离界面处混凝土的受压极限承载力的假定之下。     

冷弯薄壁型钢门式刚架极限承载力影响因素

为研究冷弯薄壁型钢门式刚架极限承载力,提出梁-弹簧单元模拟冷弯薄壁型钢门式刚架节点工作性能和考虑构件初始几何缺陷影响的有限元模拟分析法,研究冷弯薄壁型钢门式刚架在竖向荷载作用下的变形性能及破坏特征。对已有冷弯薄壁型钢门式刚架试验模型进行模拟分析的结果显示,有限元计算结果与试验结果吻合较好。通过改变构件的腹板厚度和翼缘宽度、节点板厚度、刚架梁坡度、柱脚刚度等因素计算刚架极限承载力,计算结果表明,增大前述各个参数值均可以提高冷弯薄壁型钢门式刚架的极限承载力。     

基于ABAQUS的M型型钢桁架楼板有限元分析

为研究M型型钢桁架楼板受力性能,设计了试验构件并进行了静力试验。基于试验构件几何尺寸和材性数据建立有限元模型B1,通过试验数据验证了模型正确性,并在该模型基础上改变模型参数,建立模型B2～B9,探究腹板、型钢厚度、等效筋直径、受拉区混凝土厚度和受压区混凝土厚度等因素对楼板受力性能的影响。模拟结果表明:模型B1模拟结果与试验值较为吻合,验证了模型的正确性和建模原则的合理性;模型B1、B3荷载-跨中挠度曲线基本重合,模型等效方法合理有效;型钢腹板对开裂荷载影响较小,对极限承载力影响较大;当楼板空心率和截面高度不变,空腔向板底平移时,楼板开裂荷载降低,峰值荷载提高;减少受压区混凝土高度,会显著降低楼板的受力性能。     

可拆装式箱型房屋整体受力性能研究

可拆装式箱型轻钢结构房屋采用复杂冷弯构件,节点采用无螺母高强螺栓,结构特殊,力学性能复杂。通过ABAQUS有限元软件建立了箱型房屋精细化模型和多尺度模型,与箱型房屋模块单体的竖向承载力和抗侧性能试验进行了结果对比与验证。分析了底部铰接和底部刚接模型的抗侧刚度,试验的边界条件属于半刚性连接。选取底部铰接的通用模块单体的多尺度模型,研究了房屋高度、柱壁厚度和楼面荷载等对箱型房屋竖向承载力的影响,探讨了模块横向与纵向抗侧性能的差异,研究了顶部荷载、房屋高度、柱壁厚度和螺栓直径等对箱型房屋纵向抗侧性能的影响。结果表明：增加柱壁厚度,竖向承载力提升效果显著,增大房屋高度,竖向承载力降低幅度不大,而楼面荷载等对其几乎无影响;横向抗侧刚度比纵向抗侧刚度提高了约17%,降低房屋高度会提高其弹性变形阶段的纵向抗侧刚度,而竖向荷载、柱壁厚度、螺栓长度和螺栓直径对其影响不大。最后,基于多层箱型房屋的整体受力特征,结合竖向承载力和抗侧性能研究,提出了多层箱型房屋设计方法及设计选用表,可为多层箱型房屋的设计与应用提供参考。     

冷弯薄壁C形开孔钢梁承载力有限元分析

近年来冷弯薄壁型钢中的腹板开孔构件得到越来越多的应用,其承载力是工程设计和分析时首先需要解决的问题.选取净跨分别为3.5,5.5m的腹板开孔C形截面梁进行竖向静力均布荷载作用下的承载力分析,建立了有限元模型,通过对孔间距、孔洞大小、孔边距等开孔参数进行计算分析,总结了开孔参数对开孔梁极限承载力的影响规律,并提出开孔方式优化方案.结果表明:开孔梁的孔数和孔边距是影响开孔梁极限承载力和破坏形式的重要因素.开孔梁优化设计时应留足孔边距和避免靠近支座处的孔间腹板受压.     

带翼缘十字形截面轴心受压构件扭转失稳边缘屈服荷载研究

带翼缘十字形截面柱具备各向等稳定、抗扭刚度高、对称美观等特点,但目前对于这类构件扭转失稳承载力的研究还比较少。推导出带翼缘十字形截面轴心受压构件的边缘屈服荷载的隐式表达式,考察了翼缘宽度、腹板高度、翼缘厚度以及腹板厚度等截面几何参数对边缘屈服荷载的影响,结果表明带翼缘十字形截面轴心受压构件在给定初始扭转缺陷和残余应力的前提下,构件的边缘屈服荷载与扭转长细比λ_ω有直接关系,与翼缘宽度、腹板高度、翼缘厚度以及腹板厚度等截面几何参数没有明显的关系。最后利用Taylor展开式对隐式表达式简化,得到边缘屈服荷载的拟合公式。     

FRP加固木梁的受弯性能研究

为考察纤维增强复合材料(fiber reinforced plastics/polymer,FRP)对木梁的加固效果,对比分析了6根普通木梁和21根FRP(包括CFRP和GFRP)加固木梁的极限荷载与抗弯刚度等结构性能,并探讨了构件的破坏形态与破坏机理. 结果表明:FRP可避免或延缓木梁的受拉脆性破坏,降低木材缺陷对其受弯性能的影响,充分利用木材的抗压强度并显著提高构件的刚度和延性性能;当配筋率为0.37%～1.13%时,FRP加固木梁比未加固木梁的极限承载力提高了17.7%～77.3%. 基于极限应变分析方法,提出了构件极限承载力的计算公式,经国外试验结果初步验证后发现,该计算公式简便且结果精度较高.     

带翼缘十字形截面轴心受压构件的扭转失稳极限承载力分析

带翼缘十字形截面构件轴心受压时,极有可能发生扭转失稳。对于此类构件的扭转失稳,相关研究相对较少,设计时很容易被忽略,在工程应用时存在安全隐患。采用有限元方法,计入残余应力的影响,对带翼缘十字形轴心受压构件的失稳承载力进行了研究,考察了初始扭转角、扭转长细比、翼缘宽度、腹板高度、腹板厚度等参数对带翼缘十字形截面构件扭转失稳承载力的影响。结果表明:带翼缘十字形截面轴心受压构件在扭转失稳后不具备后屈曲性能;初始扭转会加速截面塑性区的发展,降低截面的刚度;在给定初始扭转缺陷和残余应力的前提下,构件的扭转失稳极限承载力仅与扭转长细比λω有关,与翼缘宽度、腹板高度、腹板厚度等几何参数没有直接关系。     

冷弯开口薄壁帽型截面受压钢构件压弯承载力的研究

对冷弯开口薄壁帽型截面受压构件的压弯极限承载力进行了分析研究,主要考虑构件长细比、荷载偏心距和构件初弯曲对压弯极限承载力的影响。利用MATLAB7.0.1和ANSYS10.0计算得到受压构件基于截面边缘纤维屈服准则的临界荷载和弹性弯扭屈曲荷载,进而利用ANSYS10.0对受压构件的弹塑性极限荷载进行了计算。通过对三种不同的计算方法得到的极限荷载进行比较,分析了冷弯开口薄壁帽型截面受压构件压弯极限承载力的计算方法。结论中评价了单轴对称截面压弯构件的设计公式。研究表明,该设计公式具有一定的安全储备,满足设计要求。