木-混凝土组合梁桥长期性能试验研究

本试验制作木-混凝土组合梁桥足尺试验模型,进行为期5个月荷载试验。通过对木-混凝土组合梁桥变形发展过程进行研究,得到木-混凝土组合梁桥跨中挠度-徐变曲线、应力-徐变曲线。采用试验的徐变曲线进行数值模拟分析。通过数值模拟计算结果与试验结果对比可知:数值模拟计算结果与试验结果吻合较好;试验的徐变曲线能真实反映木-混凝土组合梁桥在长期荷载作用下的变形发展过程;并提出了适用于木-混凝土组合梁桥在长期荷载作用下的变形计算公式,组合梁桥最终挠度增长系数为2.13。     

基于ANSYS的栓钉推出试验仿真分析

利用弹塑性有限元理论,应用大型有限元软件ANSYS对传统的栓钉推出试验进行仿真分析,研究栓钉的受力性能,得出了栓钉的荷载-滑移曲线,给出了实用设计公式。并将结果用于SAP2000钢-混凝土组合桥梁全桥建模,组合桥梁全桥应力和变形验证了研究结果的适用性和可靠性。     

胶合木-混凝土组合梁与木柱组合体抗震性能试验研究

木-混凝土组合楼盖已经得到了广泛的应用,但在木结构节点设计中一般均忽略混凝土楼板对节点受力性能的影响。为研究混凝土楼板的组合作用和混凝土板内纵向钢筋配筋率对胶合木-混凝土组合节点抗震性能的影响,对3个胶合木-混凝土组合梁与木柱组合体和1个胶合木梁柱组合体试件进行了低周反复加载试验,研究了试件变形特征与破坏模式、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线及组合梁界面相对滑移等的变化规律,探讨了试件承载力、刚度退化及耗能能力等抗震性能指标,并对比分析了纯木与带有混凝土楼板的试件的抗震性能。研究结果表明,胶合木梁与混凝土板的组合作用能显著提高试件的承载力和耗能能力等,且混凝土板对节点的约束作用可以有效抑制其刚度退化;在一定范围内,混凝土板配筋率越大,其对节点的约束作用越大,对刚度退化的抑制作用也越强,从而可有效提高试件的抗震性能。     

胶合木-混凝土组合梁与木柱组合体抗震性能试验研究

木-混凝土组合楼盖已经得到了广泛的应用,但在木结构节点设计中一般均忽略混凝土楼板对节点受力性能的影响。为研究混凝土楼板的组合作用和混凝土板内纵向钢筋配筋率对胶合木-混凝土组合节点抗震性能的影响,对3个胶合木-混凝土组合梁与木柱组合体和1个胶合木梁柱组合体试件进行了低周反复加载试验,研究了试件变形特征与破坏模式、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线及组合梁界面相对滑移等的变化规律,探讨了试件承载力、刚度退化及耗能能力等抗震性能指标,并对比分析了纯木与带有混凝土楼板的试件的抗震性能。研究结果表明,胶合木梁与混凝土板的组合作用能显著提高试件的承载力和耗能能力等,且混凝土板对节点的约束作用可以有效抑制其刚度退化;在一定范围内,混凝土板配筋率越大,其对节点的约束作用越大,对刚度退化的抑制作用也越强,从而可有效提高试件的抗震性能。     

轴心受压方钢管-钢骨混凝土组合长柱力学性能的非线性有限元分析

基于钢管-钢骨高强度混凝土轴压组合长柱轴压试验,利用大型有限元软件ANSYS建立三维有限元数值分析模型,并对建立的模型进行非线性有限元数值模拟,分析方钢管-钢骨高强度混凝土组合长柱在轴心压力作用下的力学性能。有限元计算出来的荷载-轴向应变曲线、极限承载力和延性系数与试验结果吻合较好,证明所建立三维有限元模型和分析结果是可靠有效的;在此基础上,利用有限元模拟对若干影响组合长柱受力性能的因素进行了分析。研究表明:组合长柱截面含骨率与混凝土轴心抗压强度对方钢管-高强度混凝土组合长柱的荷载-轴向应变曲线、极限承载力和延性系数有重要影响;随着方钢管厚宽比的增大,方钢管-高强度混凝土组合长柱的屈服承载力和极限承载力均有明显的增加。     

正交胶合木-混凝土组合楼板单面受火耐火极限试验研究

为研究正交胶合木-混凝土组合楼板的耐火极限，设计并制作了4个正交胶合木-混凝土组合楼板试件和2个正交胶合木楼板对比试件，分别进行常温下受弯加载试验、持荷耐火极限试验和数值模拟。结果表明：常温下正交胶合木楼板的破坏模式主要包括底部规格材的顺纹受拉断裂破坏、上下两层规格材之间横纹劈裂破坏和中部规格材的滚剪破坏；常温下正交胶合木-混凝土组合楼板的破坏模式包括现浇混凝土层与正交胶合木板的界面发生剪切破坏和底部规格材顺纹受拉断裂破坏；常温下正交胶合木-混凝土组合楼板的初始刚度和受弯承载力比正交胶合木楼板的分别提高了237.8%和60.1%。受火后，正交胶合木板底发生了明显炭化，正交胶合木-混凝土组合楼板发生了明显的受弯变形。在荷载比相同的条件下，正交胶合木-混凝土组合楼板的耐火极限比正交胶合木楼板的提高了335.3%;随着荷载比由0.20增加至0.50时，试件耐火极限由74.1 min降低至30.6 min。正交胶合木-混凝土组合楼板耐火极限的数值模拟精度误差在14.1%以内，满足工程精度要求。     

钢骨-圆钢管高强混凝土组合短柱轴心受压力学性能分析

为研究钢骨-圆钢管高强混凝土组合短柱轴心受压力学性能,对钢骨-圆钢管高强混凝土组合短柱展开非线性有限元分析。研究了不同受力阶段荷载-位移曲线的特征,不同受力阶段应力分布规律以及破坏形态,讨论了组合短柱轴心受压受力过程中荷载分配特性曲线以及荷载-横向变形系数曲线,分析了不同参数对轴心受压组合短柱力学性能的影响。提出了组合短柱轴心受压承载力计算式,并且编写了组合短柱轴心受压纤维模型法程序。结果表明:钢材强度和径厚比对组合柱轴心受压力学性能影响较大。简化公式计算结果和基于纤维模型的数值算法计算结果与试验结果和有限元计算结果吻合良好。     

胶合木-混凝土组合楼盖人行荷载激励下振动舒适度研究

为研究胶合木-混凝土组合楼盖在人行荷载激励作用下的振动舒适度,对胶合木-混凝土组合楼盖进行了动力特性试验,测得其基本自振频率和阻尼比等相关动力特征值,并对该楼盖施加了多种人行激励工况,分析了步频、行走路径、行人数量、行走荷载布置方式、行走方式等因素对胶合木-混凝土组合楼盖振动性能的影响。结果表明:随着步频的增大和行走人数的增加,组合楼盖的峰值加速度逐渐增大;多人保持一致行走状态下组合楼盖的峰值加速度较随意行走的大;当步频相同时,原地踏步时的组合楼盖峰值加速度较连续行走的大。在试验研究的基础上,提出了胶合木-混凝土组合楼盖基本自振频率以及单人行走下峰值加速度的计算方法。最后结合国内外相关规范,建议采用自振频率和峰值加速度的双重指标来评价胶合木-混凝土组合楼盖振动舒适度,即楼盖的自振频率不小于15 Hz,峰值加速度不大于0.15 m/s~2。     

Experimental study on bending behavior of full-scale glulam-lightweight concrete composite beam

试验中设计了3根足尺的胶合木-轻骨料混凝土组合梁,对其进行了四点弯曲作用下的受力性能试验,主要研究参数为胶合木与轻骨料混凝土间的剪力连接件数量,即剪力连接程度;作为对比,同时进行了1根足尺的胶合木梁的四点弯曲试验。分析了胶合木和混凝土板两者界面的滑移曲线、梁的跨中荷载-挠度曲线等。结果表明：剪力连接件数量越多,其剪力连接程度越高,抗弯刚度越大;随着剪力连接程度的提高,胶合木-轻骨料混凝土的组合效应增加。     

足尺胶合木-轻骨料混凝土组合梁受弯性能试验研究

试验中设计了3根足尺的胶合木-轻骨料混凝土组合梁,对其进行了四点弯曲作用下的受力性能试验,主要研究参数为胶合木与轻骨料混凝土间的剪力连接件数量,即剪力连接程度;作为对比,同时进行了1根足尺的胶合木梁的四点弯曲试验。分析了胶合木和混凝土板两者界面的滑移曲线、梁的跨中荷载-挠度曲线等。结果表明:剪力连接件数量越多,其剪力连接程度越高,抗弯刚度越大;随着剪力连接程度的提高,胶合木-轻骨料混凝土的组合效应增加。     

木肋-蒸压轻质加气混凝土组合楼盖受弯承载力研究

木肋-蒸压轻质加气混凝土组合楼盖是由胶合木肋与蒸压轻质加气混凝土板经过优化组合形成的组合楼盖。为了研究该组合楼盖的受力性能,对6组18个木肋-蒸压轻质加气混凝土组合楼盖进行了静力试验,获得了组合楼盖的破坏特征、荷载-挠度曲线、界面滑移分布和跨中截面应变分布等。结果表明：木肋截面高度增加,组合楼盖的承载力明显提高,同时挠度明显减小;螺钉间距增大使组合效应降低,进而导致加气混凝土板与木肋界面滑移增大;随跨度增加,组合楼盖挠度随之增大,但承载力只略有下降。同时,推导了组合楼盖在完全剪力连接以及部分剪力连接下的弹性受弯承载力计算式。将由计算式得到的理论计算值与试验值进行了比较,二者具有良好的吻合度。     

长期荷载作用下内配工字型钢方钢管混凝土偏压柱力学性能分析

利用ABAQUS软件建立了考虑长期荷载作用下的内配工字型钢方钢管混凝土偏压柱的数值分析模型。通过与已有试验数据对比,验证了数值模型的合理性。在此基础上,对该类新型组合柱的荷载-挠度曲线、材料应力发展和分布、材料接触应力等进行全过程分析,同时与不考虑长期荷载作用的结果进行对比,并对长期荷载作用下组合柱承载力的影响因素进行参数分析。结果表明:长期荷载作用下组合柱产生了内力重分布,加速了混凝土受拉区和钢材的塑性发展,降低了钢管和型钢对混凝土的约束作用;考虑长期荷载作用的组合柱极限承载力较一次加载的情况有所减小,对应的跨中挠度增大;在计算参数范围内,长期荷载使内配型钢方钢管混凝土偏压柱承载力降低幅度在15%以内。     

木-混凝土梁柱组合节点的受力性能试验研究与理论分析

为探索木-混凝土组合梁在框架结构中运用的可行性,借鉴钢结构顶底翼缘角钢连接,提出了角钢混合连接木-混凝土梁柱组合节点形式,并就其受力性能展开了试验与理论研究.试验中共设计了3个节点试件,即木梁-木柱节点、木-混凝土组合梁与木柱组合节点和木-混凝土组合梁与钢柱组合节点,并对其进行低周反复荷载试验.结果表明:提出的角钢混合...     

胶合木-混凝土组合楼盖人行荷载激励下振动舒适度研究

为研究胶合木-混凝土组合楼盖在人行荷载激励作用下的振动舒适度,对胶合木-混凝土组合楼盖进行了动力特性试验,测得其基本自振频率和阻尼比等相关动力特征值,并对该楼盖施加了多种人行激励工况,分析了步频、行走路径、行人数量、行走荷载布置方式、行走方式等因素对胶合木-混凝土组合楼盖振动性能的影响。结果表明:随着步频的增大和行走人数的增加,组合楼盖的峰值加速度逐渐增大;多人保持一致行走状态下组合楼盖的峰值加速度较随意行走的大;当步频相同时,原地踏步时的组合楼盖峰值加速度较连续行走的大。在试验研究的基础上,提出了胶合木-混凝土组合楼盖基本自振频率以及单人行走下峰值加速度的计算方法。最后结合国内外相关规范,建议采用自振频率和峰值加速度的双重指标来评价胶合木-混凝土组合楼盖振动舒适度,即楼盖的自振频率不小于15 Hz,峰值加速度不大于0. 15 m/s²。     

带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙承载力及变形分析

在对16个带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙试件的滞回加载试验研究及数值模拟的基础上,分析得出该类型组合剪力墙在滞回荷载作用下的破坏模式以及影响其承载力和变形的主要参数。并综合考虑各主要参数影响效应,以承载力叠加法为基础,对其承载力和变形计算式进行数值拟合,推导出带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙水平承载力和变形的计算公式。同时通过定量计算确定出该类型组合剪力墙在滞回荷载作用下的三折线型骨架曲线,该骨架曲线反映了组合剪力墙在水平荷载作用下的受力过程,计算值与试验值对比吻合较好。     

LNG储罐穹顶施工过程受力分析

以某3万m3LNG储罐为例,基于大型有限元程序ANSYS,建立穹顶钢-混凝土组合结构的整体模型,考虑吊顶荷载和结构自重作用,对组合结构的应力和变形进行了精细化有限元数值模拟。基于数值计算结果,给出穹顶钢-混凝土组合结构中钢构件和钢筋的应力分布规律,对穹顶环向和径向组合梁的受力机理进行了分析探讨,并将数值计算结果与施工实测数据进行对比,验证了大型储罐穹顶ANSYS分析的可行性,可为储罐穹顶钢-混凝土组合结构的优化设计提供参考。     

3万m~3LNG储罐穹顶施工阶段应力分析与测试

以某3万m3LNG储罐穹顶施工过程中的2个工况为例,基于大型有限元程序ANSYS,建立穹顶钢-混凝土组合结构的整体模型,考虑混凝土分段浇筑过程中的罐体内部气压、吊顶荷载和结构自重作用,采用2种销钉受力行为,对组合结构在施工荷载作用下的应力和应变进行精细化有限元数值模拟。通过计算,给出穹顶钢-混凝土组合结构中钢构件和钢筋的应力分布规律,对穹顶环向和径向组合梁的受力机理进行分析探讨,并将数值计算结果与施工实测数据进行对比,验证了大型储罐穹顶ANSYS分析的可行性。     

钢板-混凝土组合加固梁的抗弯性能数值分析研究

为了研究钢板-混凝土组合加固梁(SPSS)的抗弯性能,利用ABAQUS有限元软件分别对传统钢筋混凝土(RC)梁和不同型式的钢板-混凝土组合加固梁进行非线性数值模拟,对比分析了梁的荷载-位移曲线、破坏状态、承载能力以及刚度退化曲线。结果表明:钢侧板可以有效分担梁所受剪力,延缓钢筋的屈服及混凝土斜裂缝的开展;采用U型钢板和增厚混凝土层的组合加固方式对梁承载能力的提升最为显著;钢板-混凝土组合加固方法可有效提升梁的初始刚度,延缓其刚度退化速率,提升塑性变形能力。     

钢骨-钢管高强混凝土压弯组合柱承载力的研究

采用数值积分方法模拟计算了钢骨-钢管高强混凝土压弯组合柱的荷载-变形关系曲线,计算结果得到了试验的验证。基于数值计算结果,研究了影响钢骨-钢管高强混凝土压弯组合柱承载力的主要因素,并给出了压弯组合柱承载力的简化计算公式。     

型钢混凝土柱组合高温下的性能研究

利用三维非线性有限单元模型分析高温下型钢混凝土组合柱性能。对两端铰接型钢混凝土柱施加轴向荷载,分析不同截面尺寸、结构钢比例、粗骨料以及轴向荷载大小的柱的抗火性能。本模型在考虑了型钢、混凝土和纵横向钢筋等材料的非线性特性及高温下箍筋对混凝土约束效应的基础上,分析了型钢与混凝土、纵向钢筋与横向钢筋、钢筋与混凝土之间接触面的咬合力在试验模型中对柱的横向变形的影响。此外,本模型考虑了初始偏心距的影响,评价了组合柱的时间-温度曲线、柱失效后的变形和时间-荷载曲线、破坏准则与抗火性能;还分别比较了荷载比、粗骨料及长细比的不同对组合柱的抗火性能的影响。结果显示:随着柱长细比的减小或用钢量的增加,组合柱的抗火性能更好,并且粗骨料的改变对时间-变形曲线有显著影响。由本模型得到的组合柱的抗火性能与根据Eurocode 4规范的计算结果对比可知,除了荷载比为0.5或荷载比为0.4且长细比为0.96的组合柱外,EC4规范适用于其他所有的型钢混凝土组合柱。