角钢加固钢筋混凝土框架抗火性能研究

应用Abaqus有限元软件建立了角钢加固钢筋混凝土框架的热-力耦合分析模型,利用钢筋混凝土梁、柱和框架的抗火试验数据对温度场和力学分析模型进行了验证。利用验证后的模型,分析了轴压比、荷载比、承载力提高系数对角钢加固钢筋混凝土框架的变形特征和耐火极限的影响规律。结果表明:由于边柱荷载比中柱小,受到的约束也弱于中柱,其轴向膨胀变形和水平侧移比中柱大;加固柱的轴压比对框架的破坏形式有重要影响,当加固柱的轴压比较小时,受火梁先发生破坏,导致局部破坏;随着轴压比的增大,底层框架柱先于受火梁发生破坏,导致整体破坏;轴压比影响框架加固柱的刚度和结构的内力分布;轴压比和火灾荷载比的增大导致框架耐火极限下降,荷载比对框架耐火极限的影响更为明显;在荷载比相同的情况下,承载力提高系数对框架柱耐火极限的影响很小。     

波纹钢腹板组合箱梁常幅疲劳性能试验研究

波纹钢腹板组合箱梁结构以波纹钢腹板代替传统的混凝土腹板,实现了主梁的轻型化。针对波纹钢腹板组合箱梁的破坏机理,研究了2根波纹钢腹板组合箱梁的静力和疲劳性能。记录了试验中裂纹萌生、扩展的全过程,分析了试件破坏模式、承载力、荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线,并通过材料力学公式对100 kN时梁挠度进行计算。结果表明：箱梁破坏时纵向裂纹萌生于混凝土底板,纵向贯通拉裂后,波纹钢腹板与底板之间产生纵向滑移,混凝土销剪切错动破坏。实际工程中应对混凝土底板进行FRP加固或设置预应力筋减缓裂纹萌生以及扩展;箱梁具有很好的疲劳耐久性,疲劳试验中裂纹扩展缓慢,当P_max为静力试验承载力的50 %时,疲劳寿命超过6×10⁶周次;箱梁受力符合拟平截面假定,混凝土顶底板主要承受弯矩,波纹钢腹板主要承受剪力。挠度计算结果略小于试验值,属于偏安全计算,误差原因主要是未考虑波纹钢腹板剪切变形对梁挠度影响。     

腹板几何参数变化对波纹钢腹板箱梁桥的力学影响

以邢衡高速公路邢台段上一座波纹钢腹板组合箱梁桥(50 m+80 m+50 m)为工程实例,通过有限元软件Midas建立波纹钢腹板组合箱梁桥空间模型。分析了钢腹板几何参数变化下的箱梁基本力学特性,结果显示:箱梁挠度受腹板几何参数变化的影响很小;减小腹板直线段长度b对箱梁有利;波纹钢腹板相对于平板钢腹板可以明显提高箱梁抗扭刚度,弯折角越大,箱梁抗扭刚度越大;增加腹板厚度t可以改善箱梁受力性能。     

波纹钢腹板组合箱梁拟平截面假定的试验验证及破坏分析（2013研究生论坛）

为研究波纹钢腹板组合箱梁的抗弯性能,以深圳南山大桥为原型,根据相似理论制作了缩比尺寸为1:20的试验梁,研究了波纹钢腹板组合箱梁的开裂形式、裂缝开展、位移和应变受力响应情况。结果表明,波纹钢腹板组合箱梁首先在底板边缘及混凝土底板与波纹钢腹板连接处出现弯曲裂缝,破坏时最大裂缝宽度达5mm。在循环荷载作用下,组合箱梁的位移响应曲线符合三折线模型。底板开裂前后组合箱梁顶板应变响应曲线呈直线发展且加卸载段基本重合,混凝土底板应变响应曲线斜率在开裂前有细微变化,开裂后再次呈直线发展,加卸载段曲线并不重合,波纹钢腹板组合箱梁在承受弯曲荷载作用时基本吻合拟平截面假定。     

波纹钢腹板体外预应力组合梁全过程分析

为研究波纹钢腹板体外预应力组合梁从加载到破坏全过程的力学性能.将波纹钢腹板经等效处理计入到梁的整体抗弯分析之中,通过截面变形曲率沿纵向积分求解梁体变位,同时建立体外索与梁体变位的变形协调方程,采用反复迭代法求解梁体在任意荷载下的变形和应力,分析中计入了材料非线性影响,并在此基础上编制全过程分析程序.最后分析了波纹腹板对梁抗弯能力的影响,结果表明在分析梁抗弯性能时可不计波纹钢腹板的影响.     

钢腹板体外预应力组合箱梁剪力滞效应有限元分析

应用ANSYS有限元软件建立钢腹板体外预应力组合箱梁有限元模型,在集中荷载对称作用在肋板处和集中荷载作用在翼板中心两种加载方式下,对波纹钢腹板体外预应力组合箱梁与平钢腹板体外预应力组合箱梁的剪力滞效应进行分析,对波纹钢腹板体外预应力组合箱梁在两种加载方式下的剪力滞系数沿纵向和横向的分布进行了讨论．结果表明：两种箱梁剪力滞系数的变化规律相同,但波纹钢腹板体外预应力组合箱梁的剪力滞效应相对明显;荷栽作用位置从肋板向翼板中心移动时,波纹钢腹板组合箱梁顶板由正剪力滞效应到负剪力滞效应变化,纵向在荷载作用位置附近剪力滞效应明显．     

钢框架柱抗火承载力的非线性有限元分析

为深入了解火灾下钢框架柱的受力性能和破坏模式以及各种因素对其抗火承载力的影响,采用有限元方法对H型钢框架柱在火灾中的反应进行了理论分析.结果表明:火灾中相连梁膨胀产生的推力对框架柱的耐火极限具有明显的降低作用,且随着框架柱荷载水平的增加这种影响加剧;由于内力重分布的影响,框架柱轴力在火灾初期持续增长,火灾后期反而降低甚至低于常温状态,且在火灾中随着温度的升高框架柱的端弯矩持续减小;火灾中H型钢框架柱的翼缘端部、中部发生明显的局部失稳现象,局部失稳的位置将影响抗火设计中柱的计算长度的取值.     

轴力作用下基于子结构模型的约束PEC柱耐火极限研究

利用有限元软件ABAQUS,建立了包含部分梁、柱的约束PEC柱子结构温度场和力学分析模型,应用约束PEC柱的抗火试验数据验证了模型的合理性。采用上述模型分析了轴力比、轴向约束刚度、约束梁跨度、柱长度以及梁上荷载大小对轴力作用下约束PEC柱耐火极限的影响规律,并建立了该类构件的耐火极限简化计算公式。结果表明,轴力比和柱长度对轴力作用下约束PEC柱的耐火极限有较大影响,而轴向约束刚度、约束梁跨度及梁上荷载的影响很小;轴力比是影响柱耐火极限的重要参数,耐火极限随荷载比的增大迅速降低。给出的耐火极限计算公式可供约束PEC柱耐火设计参考。     

几何参数对预应力波纹钢腹板箱梁桥受力性能的影响分析

对实际工程中某三跨波纹钢腹板体外预应力连续箱梁桥建立有限元模型,通过改变腹板参数,探讨几何参数对桥梁整体受力性能的影响.分析表明,随着波纹钢腹板折叠角的增大,波纹钢板的抗弯刚度逐渐减小,当折角在10°～40°范围内变化时,波纹钢板的抗弯刚度变化最为明显; 波纹钢腹板水平面板宽度b增大会提高箱梁的抗弯刚度,但b值太大会影响波纹钢腹板的整体受力性能; 增加波纹板的厚度能显著提高箱梁的抗剪性能,并在一定程度上能够提高箱梁的抗弯刚度,但板厚增加到20 mm时,其对提高箱梁的抗剪性能和抗弯性能的贡献逐渐趋小; 波纹钢腹板的倾角不宜太大,宜小于25°.     

波纹钢腹板组合箱梁抗弯性能有限元分析

波纹钢腹板预应力组合箱梁桥作为一种新型高效的桥梁结构已经引起广泛关注.为了解决波纹钢腹板预应力组合箱梁桥的实际工作性能,通过ANSYS大型有限元计算软件,采取合理的有限元单元对此结构进行三维模拟分析,得出在"平截面假定"下波纹钢腹板预应力组合箱梁在弹性范围内其挠度值与荷载的增长呈线性关系;在集中荷载下,跨中截面的剪力滞较四分点处明显,而底板的剪力滞效应较小,表明剪力滞效应只对局部区域有影响,为工程的实际应用提供有价值的参考.     

十字形截面型钢混凝土异形柱抗火性能分析

建立了四周受火十字形截面型钢混凝土异形柱抗火分析有限元模型,采用钢筋混凝土异形柱试验数据验证了模型的合理性。应用验证后的模型分析了荷载比、含钢率、配筋率、偏心率、截面尺寸对型钢混凝土异形柱耐火极限的影响。分析表明,荷载比、偏心率、截面尺寸对耐火极限有较大的影响,荷载比、偏心率越大耐火极限越短,截面尺寸越大耐火极限越长;含钢率、配筋率对耐火极限的影响较小,耐火极限随含钢率的增加呈增大趋势,随配筋率的增加呈减小趋势。     

焊接孔对波纹钢腹板梁力学性能的影响 (注：研究生论坛稿件)

本文通过对设置焊接孔的Q345c高强钢波纹钢腹板梁进行疲劳试验,静力试验和三维有限元分析,主要目的是研究焊接孔对高强波纹钢腹板梁力学性能的影响,并且通过有限元模拟对设置有焊接孔的波纹钢腹板梁进行几何参数分析。试验梁通过岛津4890疲劳试验机采用三点弯曲加载方案,在加载至60万次疲劳循环后,梁跨中部右侧的焊接孔处出现微裂纹,继续加载至128.84万循环周次,最终在前期未发现裂缝的焊接孔处发生断裂破坏。通过试验现象和有限元分析表明：焊接孔对波形钢腹板钢梁的应力集中影响较大;波纹钢腹板梁几何尺寸的变化使焊接孔处波纹钢腹板梁的力学性能的改变有明显的影响。     

波纹钢腹板体外预应力组合梁全过程分析

为研究波纹钢腹板体外预应力组合梁从加载到破坏全过程的力学性能。将波纹钢腹板经等效处理计入到梁的整体抗弯分析之中，通过截面变形曲率沿纵向积分求解梁体变位，同时建立体外索与梁体变位的变形协调方程，采用反复迭代法求解梁体在任意荷载下的变形和应力，分析中计入了材料非线性影响，并在此基础上编制全过程分析程序。最后分析了波纹腹板对梁抗弯能力的影响，结果表明在分析梁抗弯性能时可不计波纹钢腹板的影响。     

耐火钢圆钢管混凝土柱耐火极限和承载力

为了得到耐火钢圆钢管混凝土柱的防火性能,利用ANYSY有限元软件对火灾升温曲线下钢管混凝土柱进行温度场模拟,变化钢管直径、长细比、含钢率、钢材强度、混凝土强度、受火时间、荷载偏心率、荷载比等参数,采用数值计算方法求解耐火钢圆钢管混凝土柱耐火极限和承载力.提出耐火极限和承载力的实用计算公式,公式与数值计算结果吻合度高,可为有关工程的抗火设计提供参考.研究结果表明,与普通柱相比,在一定时间内耐火钢圆钢管混凝土柱耐火极限和承载力提高显著,因此可减薄甚至取消防火涂层.     

不同连接形式对波纹钢腹板PC组合梁性能影响

针对波纹钢腹板PC组合梁不同连接形式对梁力学性能产生不同影响的问题,通过实验的方法,对此类梁常用的3种连接形式(即栓钉、PBL以及外包钢板型)的力学性能进行了研究,评价了3种连接形式对波纹钢腹板PC组合箱梁的影响.研究结果表明:此3种连接形式均满足承载力要求,具有较好的抗滑移性能;但是外包钢板型连接形式在刚度、承载能力及抗裂性等方面,较其他两种连接形式具有更优越的力学性能.外包钢板是更加适合于该类组合梁的连接形式.在实际工程中,宜多采用该类型的连接形式.     

正弦波纹腹板工字钢梁的挠度理论计算与分析

正弦波纹腹板工字型截面构件是一种具有良好的刚度、强度、稳定性的新型构件.文章采用虚功法原理计算正弦波纹腹板工字型截面梁的挠度,给出了正弦波纹腹板工字型截面梁在两端简支和两端固支情况下在跨中集中力和均布荷载作用下的梁的挠度计算公式;采用有限元方法分析了正弦波纹腹板工字型截面梁在荷载作用下的位移,并和文章推导的挠度计算公式进行了对比.结果表明：正弦波纹腹板工字型截面梁在计算挠度时需注意剪应变引起的梁的变形;同时,理论公式计算值和有限元计算数值解吻合较好.     

混凝土肋式转向装置力学性能

针对波纹钢腹板体外预应力箱梁结构的力学和构造特点,采用有限元分析与实验研究相结合的方法,研究用于波纹钢腹板体外预应力箱梁的混凝土肋式转向装置的承载机理、受力特点、破坏形态、极限承载力等力学特性．采用非线性有限元方法对结构从加载开始直至破坏的受力全过程进行了模拟分析,并用实验对有限元分析的结果进行验证,二者吻合良好．结果...     

标准升温下轴向约束PEC柱耐火极限及影响因素分析

为考察高温下相邻构件作用对PEC柱耐火极限的影响,应用有限元软件ABAQUS建立了标准升温条件下约束PEC柱数值分析模型,得到了试验数据的验证。应用验证后的模型,分析了火灾荷载比、轴向约束刚度比、长细比、偏心率对约束PEC柱耐火极限的影响规律。结果表明,随着火灾荷载比的增大,约束PEC柱的耐火极限呈线性降低的趋势;轴向约束刚度比对PEC柱耐火极限几乎没有影响;长细比和偏心率对PEC柱耐火极限影响不大;在荷载比相同的情况下,随着长细比的增加PEC柱耐火极限略有降低,随着偏心率的增加PEC柱耐火极限略有上升。     

混凝土肋式转向装置力学性能研究

针对波纹钢腹板体外预应力箱梁结构的力学和构造特点,采用有限元分析与实验研究相结合的方法,研究用于波纹钢腹板体外预应力箱梁的混凝土肋式转向装置的承载机理、受力特点、破坏形态、极限承载力等力学特性。采用非线性有限元方法对结构从加载开始直至破坏的受力全过程进行了模拟分析,并用实验对有限元分析的结果进行了验证,二者吻合良好。研究结果表明,转向装置对混凝土翼缘板的局部影响集中在转向装置与混凝土翼板连接的部分及附近区域内。转向装置破坏时,受拉区混凝土受拉开裂、环向钢筋受拉屈服,而受压区混凝土受压劈裂破坏。转向装置受压区混凝土的受力表现出明显的偏心受压构件的受力特点。研究结果可供工程设计人员在设计波纹钢腹板体外预应力箱梁转向装置时参考。     

三面受火小偏压SRC柱耐火极限试验

由于所处位置不同,结构中的柱有可能处于非四面均匀受火状态,受火边界的差异将导致柱耐火性能存在一定的差异.为认识三面受火型钢混凝土(SRC)柱的耐火性能,进行了两根ISO-834标准火灾作用下、三面受火(受拉侧不受火)SRC柱在小偏心荷载作用下的耐火极限试验,观察了试件破坏过程,获取了截面温度场分布、轴向变形-时间关系曲线、侧向变形-时间关系曲线及构件的耐火极限,分析了有关规律及机理.试验结果表明,混凝土爆裂(崩落)对截面温度场及构件耐火极限均有影响;荷载比和偏心率是影响高温下SRC偏压构件变形特征及耐火极限的重要因素.试验结果可供三面受火SRC柱耐火设计参考.