考虑梁受扭的井式梁计算

本文用矩阵位移法对井式梁作力学分析,考虑梁的抗扭刚度,纵横梁在相交处为整体连接。计算了3×4、3×5、4×4、4×5、5×5区格井式梁的内力及挠度,与不考虑扭矩时的数据作比较,分析其对内力及挠度的影响,指出考虑扭矩后,弯矩扣挠度变化不大,剪力则有较大差异,设计时应予注意。     

钢筋混凝土双向板肋梁楼盖挠度计算方法研究

对现浇钢筋混凝土双向板肋梁楼盖中的中区格板、边区格板和角区格板,分别进行了均布荷载作用下的静力加载试验,测试了梁板的挠度值;考虑区格板边界支承条件的影响,建立了双向板挠度计算公式,并将公式的挠度计算值与试验值进行比较。结果表明:按线弹性理论所得的挠度值与试验值之间存在较大误差;按挠度计算公式计算所得挠度值与试验结果比较吻合。     

钢筋混凝土井式梁结构的塑性极限分析

对钢筋混凝土井式梁结构进行了塑性极限分析,得出了极限承载力的实用计算通式及相应的系数供设计使用。假设各井式梁间内力比例与弹性结果相同,并考虑不同的边界条件,结果表明:对井式梁结构进行塑性极限分析,比弹性计算结果更接近实际的受力状态,避免了过量的内力调幅,使设计更为优化。     

基于石膏空腔模的无梁楼盖拓扑优化及拓扑结构静力特性研究

采用ANSYS提供的均匀化方法对板柱结构进行拓扑优化,提出四类石膏空腔模无梁楼盖的拓扑优化结构模型:密肋式楼盖、空腹板架式楼盖、井式楼盖和其他网格楼盖.在此基础上,根据已有研究成果和工程经验,提出五种石膏空腔模无梁楼盖结构形式:密肋式楼盖、空腹板架式楼盖、井式-空腹板架组合式楼盖、井式楼盖和9区格楼盖.用ANSYS对上述五种结构进行了竖向荷载下的静力分析,详细研究了其挠度和应力分布.研究表明:9区格楼盖、井式楼盖、井式-空腹板架组合式楼盖、密肋式楼盖、空腹板架式楼盖的挠度依次增大;密肋式楼盖、空腹板架式楼盖、井式-空腹板架组合式楼盖的水平向正应力分布呈明显的实体板特征,而井式楼盖、9区格楼盖无明显的实体板特征.综合挠度分布、应力分布以及施工便捷性等几方面因素,得到井式无梁楼盖、井式-空腹板架组合无梁楼盖较优地结论.     

钢筋混凝土井式梁楼盖的挠度非线性分析

以某体育中心井式楼盖为背景,应用有限元软件ANSYS对钢筋混凝土井式梁进行了非线性数值分析,采用实体单元和空间梁单元模型建模,讨论了梁抗弯刚度、混凝土的徐变和边界条件的设置等问题,并对不同模型的挠度解与实测解进行了比较.     

基于叠梁试验的土工格室垫层刚度确定方法研究

将土工格室垫层与梁板视为叠梁体系,引入叠梁计算理论,提出土工格室垫层刚度确定新方法。首先,基于平截面假定,并考虑叠梁层间摩擦力与荷载影响,分析叠梁中间层弹性模量与叠梁跨中挠度、1/4跨挠度及荷载的对应关系,由此建立土工格室垫层刚度的关系表达式。然后,通过自行设计的叠梁加载试验对该方法进行验证,计算值与测试值对比显示该计算方法误差小于5%。最后,对土工格室垫层叠梁体系进行多组对比试验,对其作用机理与刚度基本规律进行分析。试验结果表明:土工格室垫层刚度与土工格室规格、填料类别及填料密实度密切相关,工程中常用的碎石土工格室弹性模量取值范围在50～70MPa,土体土工格室弹性模量取值在40～65MPa之间。     

工字形截面圆孔蜂窝梁的挠度分析

对不同参数下的简支圆孔蜂窝梁进行变形分析。基于ANSYS有限元软件建立合理的数值模型,对不同开孔参数和跨高比的蜂窝梁进行数值计算,得出不同参数下蜂窝梁的挠度修正系数并比较分析。结果表明:跨高比相同时,蜂窝梁的挠度修正系数随孔高比的增大而增大;随距高比的增大而减小,但减小幅度不大;孔况相同时,蜂窝梁的挠度修正系数随跨高比的增大而减小,且当跨高比大于20以后,变化趋于平缓。因此,建议将蜂窝梁应用在跨度较大的建筑结构中;结合实用挠度估算法推导了考虑开孔参数的挠度简化计算式,此计算方法考虑因素全面、计算方法简便,可以为蜂窝梁的设计提供参考。     

预应力混凝土梁徐变挠度影响因素分析与计算模式构建

准确计算预应力混凝土桥梁的徐变挠度对预控其长期挠度非常重要。对当前混凝土梁的几种徐变挠度计算方法进行对比分析,并以预应力混凝土梁徐变挠度系数与徐变系数关系为研究对象,分析了预应力度、预应力产生的轴力、预应力产生的等效弯矩、构件换算截面面积及构件截面抗弯模量等因素对徐变挠度系数与徐变系数间关系的影响及规律。结果表明:在已知徐变系数的情况下,梁的预应力度对徐变挠度系数的影响较大,而其他几种因素对该系数影响较小;进一步建立了便于工程应用的、考虑预应力度和混凝土徐变共同影响的预应力混凝土梁徐变挠度计算模式,为精确预控预应力桥梁结构的长期挠度奠定基础。     

预应力度对预应力混凝土梁徐变曲率影响试验研究

通过对四根跨度为7.5m、预应力度不同的预应力混凝土简支梁进行长期加载,对试验梁的跨中截面徐变应变和徐变挠度进行定时观测,绘制试验梁的徐变应变系数和徐变挠度系数时程曲线,并进行对比分析。根据试验梁不同时段跨中截面不同高度处的应变徐变实测值,验证试验梁长期荷载作用下平截面假定,指出徐变作用引起截面中和轴的移动情况。以梁的徐变应变模型为研究对象,推证全预应力梁的徐变曲率系数大于徐变应变系数,部分预应力梁徐变曲率系数小于徐变应变系数,验证试验结果。推导不同预应力度的梁徐变挠度系数和徐变应变系数间的数值关系表达式,与试验结果及GB 50010—2002、JTG D62—2004等对试验梁徐变挠度系数和徐变应变系数间数值关系计算结果进行对比分析,建立考虑预应力度影响的梁徐变挠度计算公式。     

再生粗骨料钢筋混凝土梁短期刚度研究

对27根再生混凝土梁和3根普通混凝土梁进行正截面弯曲性能试验,研究再生混凝土梁短期刚度及其计算方法。试验结果表明,相同条件下再生混凝土梁跨中挠度比普通混凝土梁跨中挠度大11%左右。参考普通混凝土梁,根据试验结果回归出再生混凝土梁内力臂系数、截面弹塑性抵抗矩系数以及不均匀系数表达式,从而得出再生混凝土梁短期刚度的计算式。通过收集国内外再生混凝土梁试验结果对本文刚度公式进行验证,两者吻合较好。     

钢筋再生混凝土简支梁的使用性能研究

通过8根钢筋再生混凝土简支梁正截面性能的试验,分析了再生混凝土梁的正截面受力性能。试验结果表明:在其他条件相同时,钢筋再生混凝土梁的挠度和最大裂缝开展宽度大于普通钢筋混凝土梁的挠度和最大裂缝宽度,且其挠度和裂缝宽度随再生骨料替代率的增加有增大的趋势,《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)关于受弯构件的短期刚度和裂缝宽度计算方法已不适用于再生混凝土梁的挠度和裂缝宽度计算,需对再生混凝土的弹性模量和钢筋应变不均匀系数进行修正,文中给出了近似处理方法,具体计算方法有待进一步研究。     

体外预应力梁的摩擦单元与摩擦效应分析

构造了简单的体外预应力梁的摩擦单元,模拟转向块和体外筋之间的摩擦,同时指出了摩擦单元的位置。分析了不同偏心距和摩擦系数的体外预应力简支梁。计算结果表明:增加体外筋的偏心距是提高体外预应力梁承载能力的最有效手段,偏心距对预应力增量影响明显;摩擦的存在可减小梁的最大弯矩和挠度,增加预应力增量;当体外筋为无粘结筋时,可以忽略摩擦效应;当体外筋为未经润滑的钢绞线时,对于工程计算而言,忽略摩擦也是可行的。     

连于人字形防屈曲支撑的横梁抗震设计探讨

通过3个算例,对采用人字形无粘结内藏钢板支撑剪力墙(即人字形防屈曲支撑)的防屈曲支撑框架结构的抗震性能进行对比分析,以探讨支撑屈服后超强和被撑梁跨中竖向支点作用的有无对支撑跨横梁抗震性能的影响。结果表明,3个算例的框架梁在多遇地震下均能保持弹性,且被撑梁的最大竖向挠度均出现在撑点两侧。罕遇地震下,3个结构中支撑屈服后被撑梁的最大竖向挠度均出现在撑点位置。考虑超强但不考虑支点作用设计的结构中框架梁塑性发展程度较小,而不计超强但考虑支点作用设计的被撑梁塑性发展严重,且横梁的挠度较大,导致层间的两根支撑因承受较大的竖向力而使拉、压支撑的轴向应力-应变曲线明显不对称,不利于支撑受力。     

SFRC/SCC钢筋复合梁受弯性能试验研究

设计了一批受拉区为SFRC、受压区为SCC的钢筋复合梁,分析了纵筋配筋率、SFRC替换层钢纤维体积掺量以及替换层高度对复合梁在四点弯曲荷载作用下的承载力、挠度以及裂缝形态的影响,并与普通混凝土梁进行了对比。通过理论分析计算得出了SFRC/SCC复合梁的承载力表达式,并将理论计算结果与试验数据进行了对比分析,以验证表达式的合理性。结果表明:配筋率是提升复合梁承载力的首要因素,1.32%配筋率相对于0.79%配筋率的极限承载力最大可提升24.1%;钢纤维替换层对复合梁的承载力提升并不明显,但对于复合梁的挠度与裂缝宽度控制有明显作用,将替换层高度由50 mm提升至150 mm时,复合梁的挠度和主裂缝宽度最大分别降低了9.2%和77.81%。     

A space-exact beam element for time-dependent analysis of composite members with discrete shear connection

This paper presents a space-exact, time-discretized solution for the time-dependent analysis of composite beams with partial interaction. The time effects considered in this model are creep and shrinkage of the concrete slab. The constitutive model adopted to describe the time effects is linear viscoelasticity with time-dependent coefficients to account for ageing. By using the time-discretized form of the constitutive relations, the equilibrium equations in terms of the displacements at a generic instant are analytically solved. Based on the analytical expressions (exact in space) of the displacements and the internal forces, the space-exact stiffness matrix is deduced for a generic composite beam element. This stiffness matrix can be used in a displacement-based procedure for the time-analysis of continuous composite steel-concrete beams with arbitrary support and loading conditions. The present formulation requires a minimum number of elements depending on the support and loading conditions. The proposed hybrid analytical-numerical method is used to investigate both the short-term and the long-term deflections of simply supported composite beams in order to assess the calculation method proposed in Eurocode EN 1994-1-1 [21]. The effects of creep, shrinkage and degree of shear connection on the deflection of simply supported composite beams are also analyzed. The long-term deflection calculated with the analytical model based on the rules given in EN 1994-1-1 [21] is compared against the one predicted by the proposed model. It is found that EN 1994-1-1 [21] slightly underestimate the long-term deflection. It was also observed that the contribution of shrinkage to the deflection is more significant than suggested in EN 1994-1-1 [21].     

静载与钢筋锈蚀共同作用对再生混凝土梁受弯性能影响

为研究静载与钢筋锈蚀共同作用下再生混凝土梁的受弯性能,考虑3种再生粗骨料取代率（0、50%、100%）及4种静载水平（0、0.2Mu1、0.4Mu1、0.6Mu1,Mu1为对比梁的受弯承载力）的组合,共设计了9根再生混凝土梁进行加速锈蚀试验与静力加载试验。试验结果表明：当再生粗骨料取代率由0%增加到100%时,纵向受拉钢筋最大质量损失率与平均质量损失率分别增大了12.1%和9.5%;对于再生粗骨料取代率为50%的锈蚀梁,当静载水平由0增加到0.6Mu1时,纵向受拉钢筋最大质量损失率与平均质量损失率分别增大了43.5%和60.6%,加载破坏时梁受拉裂缝数量减少了21.4%,梁底面受拉裂缝平均间距增大了29.8%,梁屈服荷载与极限荷载分别降低了13.8%和10.4%,屈服挠度与极限挠度分别降低了17.0%和21.2%;当纵向受拉钢筋质量损失率低于7%时,其与周围再生混凝土之间能保持有效黏结,锈蚀再生混凝土梁加载时发生弯曲破坏;锈蚀再生混凝土梁的承载力随再生粗骨料取代率的增加而降低,而跨中挠度随再生粗骨料取代率的增加而增大,但总体上变化幅度不大;正常使用荷载范围内,平截面假定适用于未锈蚀与锈蚀再生混凝土梁。     

粘钢加固RC梁的正截面承载力

对粘钢加固RC梁在荷载作用下的变形过程和破坏形式进行了理论和试验研究,讨论了粘钢位置和粘钢量对RC梁的短期刚度、挠度、开裂荷载、极限荷载和破坏形式等承载性能的影响,通过理论计算结果与试验结果的比较分析,得出了粘钢加固RC梁承载力折减系数主要随截面相对高度变化的结论,提出了粘钢加固RC梁承载力折减系数、抗弯承载力和挠度的计算公式,给出了工程设计建议和确定合适钢板宽厚比、粘钢位置和粘钢量的技术措施,为粘钢加固RC梁的设计和承载力确定提供了参考依据。     

粘钢加固RC梁承载性能的理论和试验研究

通过33根RC梁的试验,对不同粘钢位置、不同板件宽厚比和粘钢量加固的RC梁进行了全过程的理论与试验研究。基于对粘钢加固RC梁在荷载作用下的变形过程和破坏形式的观察,讨论了钢板宽厚比、粘钢位置和粘钢量对RC梁的短期刚度、挠度、开裂荷载、极限荷载和破坏形式等承载性能的影响。通过理论计算结果与试验结果的比较分析,得到了粘钢与RC梁之间的协调工作系数主要随截面相对受压区高度变化的结论,提出了粘钢加固RC梁协调工作系数、抗弯承载能力和挠度的计算公式,给出了工程设计建议和确定合适钢板宽厚比、粘钢位置和粘钢量的技术措施,为工程实际中粘钢加固RC梁的设计和承载能力的确定提供了依据。     

Messung und Auswertung von Verbundträgerverformungen

Measurement and interpretation of the deflection behaviour of composite beams. Steel concrete composite beams are an economical alternative for wide spanned slender structures in parking lots, office and industrial buildings. To ensure an unrestricted usage of the building the expected deformations, vibrations and cracks are calculated during the analysis of the serviceability stage. In reality major differences between the calculations and the real deflections of beams in particular are observed. Therefore in [1] the deflection behaviour of composite beams was analysed and recommendations were developed to improve the calculation of the deformations. The deflection history was measured continuously during construction in four parking lots built with steel concrete composite beams. One result was that the fabrication of the beams at the manufacturing plant has an influence on the subsequent deflection behaviour of the beam.     

考虑收缩徐变影响的两跨钢-混凝土连续组合梁长期性能预测方法

为量化混凝土翼板收缩徐变对多跨钢-混凝土连续组合梁长期性能的影响,提出相应的预测方法,基于现有两跨连续组合梁长期试验结果对典型的组合梁设计方法进行适用性评述; 在此基础上,基于龄期调整的有效模量法并考虑混凝土的收缩徐变、开裂及组合梁界面相对滑移的综合影响,提出两跨连续组合梁长期中支座弯矩与跨中挠度的计算公式,并采用长期试验结果验证预测方法的可靠性; 进一步对比不同混凝土翼板类型(收缩徐变分布模型)对组合梁长期性能的影响。结果表明:采用龄期调整的有效模量法模拟混凝土徐变特征,考虑收缩产生的附加弯矩,采用折减刚度考虑混凝土开裂与界面滑移的影响,提出的两跨连续组合梁长期性能计算公式,可有效预测组合梁长期中支座弯矩分布与跨中挠度,计算结果与试验结果最大相差25.3%; 混凝土的收缩变形对组合梁长期性能影响显著,当不考虑混凝土收缩变形时,组合梁中支座弯矩与跨中挠度仅分别为试验值的41.1%和60.6%; 组合梁长期性能设计时,应根据楼板类型采用不同的收缩徐变模型,针对钢筋混凝土楼板采用均匀收缩、均匀徐变模型,针对组合楼板采用非均匀收缩、非均匀徐变模型。