基于广义塑性铰线法的压弯钢构件极限承载力计算

采用广义塑性铰线法对H形截面钢构件绕强轴压弯区段板件组的极限状态进行了分析,并选用合理假定求解受压翼缘屈曲后达到的极限承载力;分析了表征极限状态截面的应力分布,并研究了周边板件约束与受压翼缘板件厚实程度对屈曲翼缘发展塑性的影响;采用考虑板件屈曲相关的等效荷载法分析了构件截面极限状态应力分布,针对广义塑性铰线法相对于传统塑性铰线法的适用性拓展及其应用现状,分析其存在的问题并做出解答;将计算结果与试验结果及有限元结果进行了对比。结果表明:基于广义塑性铰线法可准确预判构件绕强轴压弯的极限承载力。     

不同预应力筋布筋型式双向板的受力性能及承载力计算

预应力混凝土双向板已广泛应用于工程建设 ,迄今为止 ,工程中的双向板大量采用的预应力筋布筋型式是双向均匀布置 ,关于预应力筋布筋型式对四边简支双向板受力性能及承载力影响的研究还未见报道。因此 ,本文着重对板中央承受局部荷载的双向均匀布置预应力筋、双向中密边稀布置预应力筋、双向中间密布预应力筋的三块双向板的受力性能进行了试验研究 ,并采用塑性铰线理论对三块试验板的承载力进行了分析和计算。试验研究和计算分析表明 ,双向中间密布预应力筋试验板的承载力最高 ,双向中密边稀布置预应力筋试验板的承载力次之 ,双向均匀布置预应力筋试验板的承载力最低 ,塑性铰线理论可应用于四边支承预应力双向板的承载力计算。     

钢筋混凝土缺角板受弯性能试验研究

为了研究混凝土缺角板的受弯性能,设计制作了角部不同开孔大小的7块钢筋混凝土四边简支板,并进行了静力受弯性能试验。结果表明：缺角板跨中区域钢筋先于板四周区域钢筋屈服,随后屈服范围不断扩展并往四角延伸,最终板顶缺角处沿与板边大致成45°方向的混凝土被压碎;开孔系数(板角所开孔洞边长与跨度的比值)为0.05、0.08、0.10、0.12、0.15和0.20的缺角板极限荷载较矩形板的极限荷载分别降低5.98%、10.35%、21.37%、23.63%、38.50%和49.29%,开裂荷载、屈服荷载基本随开孔系数的增大而降低。根据钢筋混凝土板塑性极限分析的塑性铰线法,对6块不同开孔系数混凝土缺角板提出了4种塑性铰线模式,并利用虚功原理建立缺角板极限荷载计算公式,极限荷载计算值与试验值吻合较好,验证了所提出的塑性铰线模式的合理性,及利用虚功原理建立缺角板极限荷载计算公式的可行性。引入一个与开孔系数相关的系数对塑性铰线模式进行简化,简化公式得出的计算值与试验值吻合较好。     

预制带肋底板混凝土双向叠合板极限承载力

为适应复杂荷载条件及不同的楼盖跨度,对预制带肋底板的结构体系进行了拓展.基于塑性绞线理论,推导了均布荷载作用下常见边界条件预制带肋底板混凝土双向叠合板(双向叠合板)的极限承载力与塑性绞线形成位置,提出了双向叠合板正交2个方向单位宽度极限弯矩的简化计算公式,进行了均布荷载作用下四边简支与四边固支双向叠合板2个算例的塑性极...     

钢筋混凝土板结构设计应注意的几个问题

通过对四边支承现浇钢筋混凝土板的弹性算法与塑性算法、PMCAD电算结果与手算结果的比较，发现：按塑性铰线法进行设计计算，不仅能更准确地估计钢筋混凝土板的极限承载能力及其在正常使用极限状态下裂缝开展的宽度、有效地节约材料，而且可避免单、双向板的主观划分导致的分界点附近计算结果的不连续．另外，指出了长向与短向跨度之比小于2．0时、大于2．0时，在2．0和3．0之间时，以及大于3．0时，PMCAD电算结果的不合理性及其造成的影响。     

基于塑性分析的钢筋混凝土箱梁悬臂板横向受力有效分布宽度

目前国内外相关设计规范中关于行车道板横向受力有效分布宽度的取值是基于弹性理论分析结果确定的,不能体现塑性阶段行车道板横向受力特点。通过对2个钢筋混凝土箱梁模型上的4块悬臂板进行荷载试验,得出悬臂板极限荷载和塑性铰线分布形式,并运用塑性分析方法,推导钢筋混凝土箱梁悬臂板在局部荷载作用下塑性有效分布宽度的计算公式。试验结果和理论分析比较表明:悬臂板的塑性有效分布宽度与荷载作用位置及单位板宽正、负极限弯矩值相关;满足构造配筋要求的箱梁悬臂板进行极限状态设计时,建议采用简化的三折线破坏模式进行塑性横向有效分布宽度计算,取正铰线扩散角为45°,负铰线扩散角为60°;荷载作用于悬臂板边缘时基于塑性的横向有效分布宽度是基于弹性分析的1.58倍。     

CFRP加固混凝土板的承载力分析

在钢筋混凝土板的加固工程中,有些板只能在正弯矩区加固,而无法在板端负弯矩区加固.针对这种情况,利用双向板的设计理论-塑性铰线法,研究了碳纤维复合材料(CFRP)加固混凝土板的设计方法,并推导了加固设计的理论计算公式.并利用理论公式和有限元软件ANSYS计算板的承载能力,计算结果表明,在板底局部粘贴CFRP能显著提高板的承载能力,因而是-种有效的加固方法.     

带约束预应力混凝土空心板整浇楼面受力性能研究

进行了带约束预应力混凝土空心板整浇楼面受力性能的试验研究、理论分析和数值模拟。结果表明:由于约束和整浇楼面的作用,带约束预应力混凝土空心板整浇楼面的极限承载力远大于4块预应力混凝土空心板单块极限承载力之和;带约束预应力混凝土空心板整浇楼面在破坏时形成了明显的塑性铰线、板底钢筋拉断;采用ABAQUS软件的数值模拟结果和试验结果吻合较好。     

钢筋混凝土板中负弯矩钢筋长度的分析方法

根据塑性铰线理论分析了四边支承板和三边支承一边自由板的可能破坏机构，得出了相应的极限荷载，并且分析了钢筋混凝土板负弯矩钢筋切断的可能破坏机构，按不降低相应的极限荷载为条件，确定出负弯矩钢筋的理论截断位置。给出了四边支承形板和三边支承一边自由矩形板在不同边长比λ，跨中双向配筋比ｋ以及各种支座类型情况下的负弯矩钢筋和长度系数ξ，若考虑一定的延伸长度之后，即可确定负弯矩钢筋的实际配置长度。     

四边简支发泡陶瓷板弯曲应力调整系数计算与试验研究

发泡陶瓷板是集防火、保温、轻质、利废功能于一身的新型绿色墙体材料,已广泛应用于外墙保温板、外墙挂板、内隔墙板等。针对四边简支于钢框架上的发泡陶瓷板,在与钢框架协调变形下,支承边垂直于板面的线约束自由度≠0,造成发泡陶瓷板实际弯曲应力大于标准四边简支板的弯曲应力的情况。通过理论计算与试验结果数据对比、理论计算与有限元模拟数据对比,给出了四边简支于钢框架上的发泡陶瓷板弯曲应力的调整系数,对保障发泡陶瓷板的设计安全具有重要意义。     

钢环加固圆钢管混凝土柱-RC梁角节点轴压性能有限元分析

针对圆钢管混凝土柱-RC梁角节点,提出了对角节点的节点区采用多段钢环加固的构造方案,并对加固节点模型的轴压性能开展有限元分析研究。通过已有研究成果验证了有限元模型分析方法的可靠性,继而采用ABAQUS有限元分析软件建立152个加固节点模型进行轴压试验模拟。有限元分析结果表明,以多段钢环加强的圆钢管钢筋混凝土柱-RC梁角节点轴压性能优于普通节点,加固节点具有更高的轴压承载力和更好的延性,加固效果明显。参数分析表明：加固角节点的轴压承载力随节点混凝土轴心抗压强度、节点区钢环体积占比和节点区纵筋配筋率的增加而增加;角节点的轴压承载力受梁端剪力影响,较大的梁端剪力可能造成节点延性降低。根据分析结果,建立了节点区采用钢环加固的圆钢管约束混凝土柱-RC梁角节点的轴压承载力算式,供设计该类节点参考。     

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。     

页岩陶粒轻质混凝土双向叠合楼板

根据3块足尺页岩陶粒轻质混凝土双向叠合楼板试件和1块足尺现浇双向楼板对比试件的静力堆载试验结果,分析了双向叠合楼板预制底板的普通混凝土和后浇叠合层的页岩陶粒轻质混凝土采用相同强度等级时的挠度变形特点,并根据试验结果和弹性力学薄板理论推导了页岩陶粒轻质混凝土双向叠合楼板的挠度计算公式。推导了四边固支页岩陶粒混凝土和普通混凝土叠合板在竖向均布荷载作用下截面中和轴高度、抗弯刚度和挠度的计算表达式,并分别对挠度和初始刚度计算公式进行了修正,提出了考虑四边支承转动的页岩陶粒轻质混凝土双向叠合楼板挠度计算公式。结果表明:页岩陶粒轻质混凝土双向叠合楼板跨中位移呈现线弹性变化特征,页岩陶粒轻质混凝土材料的弹性模量、叠合楼板中设置的钢筋桁架以及双向叠合板的板端约束条件是影响叠合楼板刚度和跨中挠度的主要因素;采用所推导公式计算的页岩陶粒混凝土叠合楼板的挠度值与试验值吻合良好。     

榫卯式接缝预制混凝土剪力墙受力性能试验研究

为研究榫卯式接缝预制混凝土剪力墙的受力性能,进行了1片现浇钢筋混凝土剪力墙和4片预制混凝土剪力墙在恒定轴力作用下的拟静力试验,分析了榫卯式接缝性能及墙体的抗震性能。结果表明：峰值荷载前,同一位置榫卯式接缝两侧水平钢筋应变基本相同,接缝两侧墙体基本无相对变形。破坏时水平、竖向相对变形仅为0.34、0.79mm,接缝连接可靠,保证了墙体的整体性能。榫卯式接缝预制混凝土剪力墙的受弯承载力、刚度与钢筋混凝土剪力墙基本相当,能够达到“等同现浇”的设计目标;破坏时墙体竖向接缝处混凝土剥落,减小了根部混凝土压溃区域面积,提高了墙体的变形能力;当顶点位移角为1/50时,预制混凝土剪力墙仍保持良好的竖向承载能力;提高边缘构件纵筋配筋率,墙体承载力提高,破坏区域更加集中在墙体的接缝处,延缓了根部混凝土的压溃。     

波纹板防爆墙在爆炸荷载作用下动态力学性能研究

防爆墙是海洋平台中用以分隔生活区和生产区、承受爆炸主要荷载、保护人员和设施安全的重要构件。为了研究防爆墙在爆炸荷载作用下的动态力学性能,本文利用通用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,对爆炸荷载作用下四边约束波纹板防爆墙的动态响应过程进行了模拟。计算中,采用不同强度的三角形爆炸荷载曲线,分析了材料应变率效应的影响,对比了不同宽度墙体的应力分布、位移时程曲线。结果表明材料的应变率效应不可忽略,有限元计算中应采用考虑应变率效应的材料本构关系;墙体的高宽比对墙体应力分布形式有一定影响,但不同宽度下墙体中心节点位移峰值相差不大。文章最终还得到了波纹板防爆墙在爆炸荷载作用下的整个破坏过程和最终破坏模式。     

预制装配式钢筋混凝土一体化剪力墙抗震性能研究及构造方案优化

针对预制装配式剪力墙结构,提出了内置空心管的混凝土填充墙与实体剪力墙墙肢一同浇筑生产、安装施工的预制一体化剪力墙结构。通过5个外形尺寸、墙肢和连梁配筋相同的混凝土双肢剪力墙的拟静力试验,探究了无填充、砌块砌体填充和一体化整体填充的剪力墙抗震性能,总结了这三类墙体的破坏形态、受力特点、承载与变形能力、刚度、延性和耗能能力的特点。试验结果表明：预制一体化剪力墙在水平往复荷载作用下发生弯剪破坏,相比于无填充墙试件和砌体填充试件,其抗侧刚度和受剪承载力有明显提高,同时具有良好的抗震性能。最后,基于OpenSEES平台对拟静力试验结果进行了有限元验证,得到了吻合程度较好的滞回曲线、骨架曲线及墙肢纵筋应变;根据试验结果与有限元分析,提出了预制一体化混凝土剪力墙结构合理的填充墙构造方案。     

防屈曲钢板剪力墙弹性性能及混凝土盖板约束刚度研究

防屈曲钢板剪力墙由内嵌钢板与其两侧的预制混凝土盖板通过螺栓连接而成。预制混凝土盖板与周边框架梁柱之间预留一定间隙,同时在大震下允许混凝土盖板与钢板之间产生相对滑移,以确保两侧混凝土盖板不发生严重破坏,从而保护内嵌钢板获得很好的承载性能和耗能能力。采用数值方法对防屈曲钢板剪力墙在水平荷载作用下的弹性屈曲性能、混凝土盖板的最小约束刚度(厚度)以及连接螺栓的最大间距进行研究,给出了防屈曲钢板墙的结构设计中混凝土盖板约束厚度及连接螺栓最大间距的参考公式。     

暗柱配置1000 MPa级高强钢筋混凝土剪力墙抗震性能研究

通过对4片剪跨比为2.43的钢筋混凝土剪力墙试件进行低周反复加载试验,研究1 000 MPa级高强钢筋用于剪力墙边缘约束暗柱时的抗弯承载力、延性、耗能能力及破坏特征。结果表明:与普通钢筋混凝土剪力墙相比,边缘约束暗柱内配置高强钢筋的剪力墙抗弯承载力提高,屈服位移和极限位移也有较大提高。在试验基础上提出了考虑暗柱高强钢筋的混凝土剪力墙水平承载力计算式,计算值与试验值吻合较好。     

爆炸荷载作用下钢筋混凝土板破坏评定方法

压力-冲量(P-I)曲线是结构构件在爆炸荷载作用下的初始设计及在爆炸荷载作用后的破坏评定的有效工具。目前,确定结构构件的P-I曲线采用的方法均是基于单自由度结构体系假定的,并且多以结构构件的中点位移作为破坏指标。然而在爆炸荷载作用下,结构构件大多因高阶响应而发生局部破坏,且可能发生弯剪破坏。因此,通过将结构构件简化为单自由度体系模型并且选择结构构件中点位移为单一破坏指标获得的结构构件的P-I曲线,不能准确评定其破坏程度。利用LS-DYNA有限元动力分析软件,建立了典型钢筋混凝土板在爆炸荷载作用下响应和破坏的分析方法,提出了基于钢筋混凝土板跨中截面受弯剩余承载力的破坏指标以及利用数值方法确定钢筋混凝土板跨中截面受弯剩余承载力的步骤。同时,综合分析数值模拟结果,拟合了钢筋混凝土板P-I曲线的数学表达式,提出了一种简化了的确定钢筋混凝土板P-I曲线的方法,采用该方法确定的P-I曲线可用来对任意爆炸荷载作用后钢筋混凝土板的破坏进行评定。