柱脚刚接与铰接柱列支撑体系受力性能试验研究与有限元分析

为研究柱脚刚接与柱脚铰接柱列支撑体系的不同受力性能和验证有限元方法分析该问题的可靠性,对带有不同初始几何缺陷分布的柱脚刚接与铰接柱列支撑体系进行了静力模型试验研究。研究结果表明：柱脚铰接柱列支撑体系的极限荷载和柱中水平撑杆内力均高于柱脚刚接柱列支撑体系,且前者较高的极限荷载更大幅度地增加了柱中水平撑杆内力;由于试验模型中柱和水平撑杆的初始几何缺陷的随机分布,柱中水平撑杆受压力或拉力的情况是随机的;柱列支撑体系的失稳破坏是由于单柱失稳破坏引发的。采用有限元模型对试验进行了模拟验证,计算结果与试验结果吻合良好。     

柱脚刚接与铰接柱列支撑体系受力性能对比研究

为研究柱脚刚接与柱脚铰接柱列支撑体系的不同受力性能,采用蒙特卡罗方法,考虑柱子和水平撑杆初始几何缺陷的随机遇合,应用有限元程序ANSYS对柱脚刚接和柱脚铰接柱列支撑体系进行大量参数仿真分析。研究结果表明:柱脚刚接柱列支撑体系失稳时柱子呈两个半波的变化趋势,柱脚铰接柱列支撑体系失稳时柱子呈三个半波的变化趋势,因而后者的极限承载力和柱中撑杆内力均大于前者,且后者较高的极限承载力更大幅度地增加了柱中撑杆内力;柱子和水平撑杆初始几何缺陷的随机遇合作用导致柱中水平撑杆受压或拉力的随机性,降低了支撑内力,比GB 50017—2003《钢结构设计规范》中柱列支撑设计公式计算的支撑内力小许多。     

竖向荷载作用下简支深梁受力性能有限元分析

借助ANSYS10.0分析程序,进行了不同跨高比、加载方式等情况下的两点集中加载简支深梁受力性能的有限元分析,探讨了各种情况下简支深梁的受力性能,得到了一些有益的结论,以期为类似工程设计积累经验。     

折线形钢箱柱受力性能试验研究

为研究折线形钢箱柱的受力性能,对其进行了设计验证和受压极限承载力的缩尺模型试验研究和有限元分析。试验结果表明：折线形钢箱柱在设计荷载作用下,始终处于弹性状态;在受压极限承载力试验中,折线形钢箱柱的破坏形态为钢箱柱折线相交部分的内折点处发生局部屈曲,导致试件变形过大而丧失承载能力。结合试验结果与有限元计算结果,分析了折线形钢箱柱的受力变形特征和内力分布规律。通过对比分析折线形钢箱柱的破坏形态及位置、荷载-位移曲线、极限承载力等,试验结果与有限元计算结果吻合良好,验证了理论分析与原型结构设计的正确性。图15表1参12     

长期荷载作用下带脱空缺陷钢管混凝土柱的受力性能研究

为研究长期荷载作用对带脱空缺陷钢管混凝土柱受力性能的影响,以脱空类型、脱空率和长期荷载比为主要参数,对长期荷载作用下带脱空缺陷钢管混凝土短柱的变形特性和承载力进行了试验研究。试验结果表明：在长期荷载作用下,与普通无脱空缺陷钢管混凝土柱类似,脱空缺陷钢管混凝土柱徐变系数终值的上限值为0.9;长期荷载比大的脱空缺陷钢管混凝土柱较长期荷载比小的脱空缺陷钢管混凝土柱的承载力略大。采用有限元分析软件ABAQUS,对考虑长期荷载作用影响时脱空构件的受力性能进行分析,有限元计算结果和试验结果吻合良好。利用验证过的有限元模型,系统地分析了长细比、含钢率、钢管屈服强度、混凝土强度、长期荷载比、脱空率和荷载偏心率等参数对长期荷载作用下带脱空缺陷钢管混凝土柱的承载力影响规律。结果表明,混凝土脱空缺陷对考虑长期荷载作用的承载力影响系数的不利影响小于1.5%;现有的考虑长期荷载影响的普通钢管混凝土柱的设计方法可用于预测带脱空缺陷钢管混凝土柱的承载力。     

输电钢管塔双层塔脚法兰受力性能试验研究及有限元分析

提出了一种适用于输电钢管塔塔脚的双层法兰节点连接型式,指出其上、下法兰板厚度的确定是该法兰节点设计的难点。为分析双层塔脚法兰的受力性能,以榕江大跨越塔工程为背景,设计了1：2.9缩尺模型试件进行静力试验,并对试验模型进行有限元非线性数值分析。结果表明：双层塔脚法兰受力合理,可用于实际工程;在进行双层塔脚法兰设计时,其螺栓、肋板及焊缝可按传统法兰设计;上、下法兰板厚度可按三边固支一边自由的矩形板受等效均布压力计算确定;鉴于上法兰板实际受力性能比等效均布荷载作用下差,其荷载应进行调整,建议调整系数取1.6;对于下法兰板,由于实际受力时三边约束与理论计算时存在差异,其厚度可以折减,建议折减系数取0.85。     

循环荷载作用下型钢高强高性能混凝土框架柱受力性能试验研究

为了研究型钢高强高性能混凝土框架柱的抗震性能,进行了9个不同轴压比、体积配箍率、含钢率、加载制度下的型钢高强高性能混凝土框架柱试件低周反复加载试验.获得了型钢高强高性能混凝土框架柱的破坏形态,分析了不同设计参数及加载制度对该框架柱的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、刚度和强度退化、变形能力、滞回耗能等力学性能的影响.试验结...     

FRP筒-混凝土-钢管复合柱受力性能有限元分析

利用FRP筒材加固建筑的柱状混凝土结构是一种可行方案.采用有限元模拟方法能对FRP筒材加固柱状混凝土结构的受力性能进一步的探究.本文主要从FRP筒-混凝土-钢管复合柱有限元模型的建立、受力性能分析等方面,对FRP筒材加固柱状混凝土结构的受力性能进行了有限元分析,为相关人员提供一定的参考.     

大悬挑变截面梁折线形斜柱钢刚架受力性能试验研究

大悬挑变截面梁折线形斜柱钢刚架,结构型式不规则、受力复杂。为考察其受力性能,评价其安全性,对该结构进行了设计验证和极限承载力的缩尺模型试验研究和有限元分析。试验研究表明：变截面梁折线形斜柱钢刚架在设计荷载作用下均处于弹性状态,在极限承载力试验中,变截面梁与折线形斜柱连接部位最先屈服,2.56倍设计荷载时结构达到极限状态。结合试验结果与有限元计算结果,分析了结构的受力变形特征和内力分布规律,分析表明,有限元计算结果与试验结果吻合良好,试验结果验证了理论分析与原型结构设计的正确性;研究表明,折线形斜柱大悬挑钢刚架结构在保证顶部水平约束的情况下,具有较高的承载能力和足够的安全性。     

水平荷载作用下型钢再生混凝土柱受力性能非线性分析

结合低周反复荷载作用下型钢再生混凝土柱抗震性能试验,在已有的再生混凝土本构关系模型和结构非线性分析理论的基础上,采用ABAQUS有限元软件对型钢再生混凝土柱在水平荷载作用下的受力性能进行了非线性分析,获取了型钢再生混凝土柱应力分布云图和荷载-位移骨架曲线,研究了型钢再生混凝土柱的应力分布规律,主要分析了再生粗骨料取代率、轴压比、体积配箍率对型钢再生混凝土柱受力性能的影响。研究结果表明,再生粗骨料取代率对型钢再生混凝土柱的承载力及延性变形影响较小;随着轴压比的增大,型钢再生混凝土柱的延性变形降低幅度较大;提高体积配箍率对该柱的受力性能是有利的,合理设计的型钢再生混凝土柱可应用于实际工程中。     

弦支式互承网格结构受力性能试验及有限元分析

互承网格结构是一种由杆件相互搭接所构成的空间结构,具有节点构造简单、安装快速、结构杆件与建筑表皮一体化等特点,但是存在结构刚度相对较小的问题。在不改变互承网格构形的前提下,为了改善其力学性能,提出了弦支式互承网格结构。该结构通过树状撑杆将上弦互承网格与下弦索相结合,实现协同工作。以跨度为4m的弦支式互承网格结构模型为研究对象,通过静力加载试验验证了该结构可行性,并分析了其在试验荷载下的受力性能。通过有限元分析了实际尺度弦支式互承网格结构模型的受力性能,通过参数分析研究了矢跨比和预应力对结构的影响。研究结果表明：在试验荷载下,弦支式互承网格结构可以有效降低互承网格的位移与应力,测点位移降幅为30%以上,测量截面应力降幅为15%以上;在均布荷载作用下,弦支式互承网格结构的上弦杆件最大应力具有旋转对称性,结构稳定承载力高于常规互承网格结构,相同荷载下位移明显小于常规互承网格结构;弦支式互承网格结构最大位移随着矢跨比增大而减小,矢跨比过大时会导致树状撑杆长度较大,导致结构稳定承载力下降。     

变形灌浆套筒连接性能试验研究及有限元分析

为降低预制装配混凝土结构中的钢筋连接成本,采用低合金无缝钢管,通过冷滚压工艺制作了一种新型变形灌浆套筒。通过对9个钢筋连接接头试件进行单调轴向拉伸试验及有限元分析,研究了套筒的连接性能、工作机理及设计方法。结果表明,钢筋锚固长度取6.9~7.5倍连接钢筋直径时,该变型灌浆套筒连接接头的单向拉伸强度能够满足1.1倍钢筋抗拉强度标准值要求;套筒的内腔结构影响套筒的应变分布及约束机理,内壁环肋处的接触压力造成套筒变形段筒壁应力不均匀分布;文中所采用的有限元模型可有效地模拟套筒与灌浆料以及灌浆料与连接钢筋间的相互作用;探讨了变形灌浆套筒的设计方法,并应用该方法设计了不同直径的HRB400级钢筋连接用套筒,其钢筋连接接头满足规范JGJ 107-2010对Ⅰ级接头的强度和变形性能要求。     

波纹板螺栓连接受力性能试验研究及有限元分析

金属波纹板作为筒仓仓壁多采用螺栓搭接的连接方式。为了解这种连接方式的受力特性,将螺栓数目和波纹板板厚作为变化参数,设计了多组试验试件;通过试件的静力拉伸试验,研究了波纹板螺栓连接受剪破坏现象和力学性能;建立了包含多种接触面的三维有限元分析模型,通过对比试验和有限元分析结果,验证了有限元分析模型的有效性并以此有限元分析模型进行参数分析,研究了板厚和波高对波纹板螺栓连接受力性能的影响。结果表明：波纹板连接件的承载力较相应平板连接件下降较为明显,螺母与板件接触面上的贴合程度是二者差异的主要因素;波纹板的板厚对连接性能影响较大,而波高影响较小,但当波高减小到0 mm时即平钢板螺栓连接,受剪承载力和极限位移均发生较大变化。     

世博轴阳光谷钢结构节点试验研究及有限元分析

世博轴阳光谷单层网格结构采用了一种全新的节点形式,其主要设计思路是矩形钢管杆件仅上下翼缘板及两根内力最大杆件的腹板与节点核心区焊接。根据不同的加工工艺,节点核心区有以加劲板连接的两块端板和实心圆柱体两种构造形式。为直观了解节点的受力性能、破坏机理和承载能力,保证连接节点的安全可靠,并验证通过不同工艺加工的节点能够满足设计要求,选取3个阳光谷中的10个典型节点进行了足尺试验研究。试验结果表明,所采用的节点形式具有足够的安全储备,可以满足“强节点弱杆件”的设计要求;节点核心区为实心圆柱体的构造形式,应力水平较     

预应力积成材力学性能试验研究与有限元分析

通过木材单板叠加试验和预应力积成材参数化分析试验及相应的有限元分析验证,研究了单板及预应力积成材在跨中集中荷载作用下受力模式、变形形态、承载力以及破坏模式的变化规律,并探讨了预应力的大小,螺杆的布置方式、直径、纵向间距及上下边距对构件承载力的影响规律。结果表明：随着板材积成数量的增加,预应力积成材的破坏模式由弯扭变形导致的强度破坏逐渐转变为由面内弯曲导致的强度破坏,承载力大幅度提升;预应力过大、螺杆直径过大和间距过小导致木材承压破坏或产生贯通裂缝,而预应力过小、螺杆直径过小和螺杆间距过大均不足以限制板材的侧向扭转变形,导致材料强度无法充分发挥;木节等木材初始缺陷严重削弱板材的承载力。最后针对本文研究的板材规格,提出了能够应用于工程实际的预应力施加建议。     

钢筋机械连接的装配式框架抗震性能试验研究#br# 与有限元分析

为研究钢筋套筒挤压搭接连接的装配式叠合梁-预制柱框架结构的抗震性能,通过2个1/2缩尺的两层两跨装配式框架试件的拟静力试验,对其破坏形态、变形能力、承载能力等进行研究。试验结果表明：设计为“强柱弱梁”及设计为“强梁弱柱”的试件均实现预期的破坏形态;试件的水平力-位移滞回曲线较为饱满;2个试件的极限层间位移角最小分别为1/29和1/31,层间位移延性系数都大于4.0,表明试件具有很好的延性性能;套筒挤压搭接连接能有效传递钢筋拉、压力。采用有限元分析程序MSC.MARC,对装配式框架试件进行非线性数值模拟,模拟结果与试验结果吻合较好,试件KJ1按现浇框架推覆分析与按装配式框架推覆分析所得水平力-位移曲线基本一致。钢筋套筒挤压连接的装配式混凝土框架,其抗震性能满足现行规范的要求,且可按现浇框架进行内力、变形和承载力计算。     

动载作用下钢筋混凝土梁非线性有限元分析

利用大型通用有限元软件ANSYS对钢筋混凝土梁在爆炸荷载作用下的动力响应进行数值模拟,其中,混凝土采用ANSYS软件中特有的SOLID65单元类型和专门的材料模型CONCRETE,钢筋采用LINK8杆单元和随动硬化双线性弹塑性(Kinematic Hardening Bilinear Plasticity)模型来实现,并与Suidan和Schnobrich[1]的方法进行比较,计算结果与Suidan和Schnobrich预示的响应十分吻合。     

全装配式钢筋混凝土楼盖竖向受力性能试验研究

为研究新型全预制装配式钢筋混凝土楼盖的竖向受力性能,对1∶2缩尺的楼盖模型进行了模拟竖向均布荷载作用的静载试验,对楼盖的竖向承载力、挠曲变形、应变规律和双向受力性能等进行了研究。试验结果表明：楼盖具有较高的承载力,在整个加载过程中楼盖梁-板连接件和板缝连接件都表现出良好的传力性能;在竖向均布荷载作用下楼盖的挠曲变形呈现出与现浇双向楼盖类似的“碟形”,具有双向板的变形特征;楼盖模型在竖向荷载作用下的跨中挠度约为同条件下单向板楼盖挠度的0.445倍,楼盖构造能有效减小变形;楼盖底部垂直板缝方向连接件可传递竖向荷载作用下的弯矩,使其具有双向受力的特点。