自动铺丝变刚度加筋板结构承载能力分析

对自动铺丝带来的变刚度问题研究近期才引起关注,目前还处于探索阶段,变刚度加筋结构的工程应用仍需要大量的机理性探究作为数据支撑。基于分段线性化的离散思想和纤维平移法,使用Matlab/ABAQUS杂交建模法建立变刚度层板有限元模型。考虑材料刚度退化及筋条与蒙皮之间的界面损伤,基于Hashin准则编写的子程序,研究了变刚度蒙皮加筋板在压缩和压剪组合载荷下的承载能力。对比直线铺放加筋板和变刚度加筋板的载荷-位移曲线,证明采用合理的曲线铺丝设计,加筋板的承载能力可以得到显著提高,通过对几种加筋板在上述2种载荷工况下的渐进失效分析,研究了变刚度蒙皮加筋板的失效机理和其对整体承载性能的影响。实验结果表明:采取合理的变刚度蒙皮的方式能够较为显著地提高加筋板的刚度,提高结构的极限承载能力。     

采用装配式栓钉的钢-UHPC组合板的抗弯性能

为提高钢-UHPC组合结构的延性,本文提出一种采用装配式栓钉连接的钢-UHPC组合板。设计并完成了不同抗剪连接程度的组合板的抗弯性能试验,分析了组合板试件破坏形态、极限承载力、刚度、裂缝发展规律和板端滑移,并与采用焊接栓钉的钢-UHPC组合板进行了对比分析,讨论了组合板试件的可拆卸性,最后对其极限抗弯承载力和抗弯刚度进行了理论分析并推导了计算公式。结果表明：装配式栓钉连接的钢-UHPC组合板破坏模式为纵向水平剪切黏结破坏;降低栓钉间距能提高组合板的协同变形能力,从而提高组合板结构的极限承载力、弹塑性阶段的刚度和裂缝控制能力;与采用焊接栓钉连接的钢-UHPC组合板对比,其在发生较大变形的情况下钢板和UHPC板仍然可较容易地拆卸分离;推导了装配式栓钉连接的钢-UHPC组合板的极限承载力计算方法和抗弯刚度计算公式,提出了抗弯刚度计算时应对UHPC板高度进行折减,折减系数(β_U)在正常使用阶段建议为0.85,理论计算结果与试验结果吻合良好。本文研究成果可为采用装配式栓钉的钢-UHPC组合板的设计和应用提供理论依据。     

考虑蒙皮效应的轻钢檩条极限承载力分析研究

压型钢板在其自身平面内具有很大的抗剪能力,其参与结构整体受力,对主体结构有加强作用,提高了结构的空间整体性,此被称为压型钢板的蒙皮效应。为了使应力蒙皮效应在工程中尽快得到应用,对蒙皮支撑C型檩条在竖向荷载作用下的稳定承载力进行了理论分析和试验研究,应用有限元方法分析了有、无蒙皮支撑两种情况下檩条的极限承载力,探讨了蒙皮板对檩条的侧向支撑和扭转约束作用机理。结果表明:檩条在有蒙皮情况下,受力后侧移、扭转角和内部应力均比无蒙皮支撑时减小,稳定承载力提高约20%。     

部分端板连接梁柱组合节点抗弯承载力计算

目的对部分端板连接梁柱组合节点进行弹塑性分析,提出此类节点塑性抗弯承载力的计算方法.方法采用ANSYS有限元软件建立部分端板连接梁柱组合节点模型,与已有试验数据对比验证其模拟的可靠性.对部分端板连接梁柱组合节点进行参数分析,研究节点弯矩与转角之间的关系,探讨抗弯承载力的计算方法.结果提出了计算节点塑性抗弯承载力的精确计算方法,该方法的计算结果与有限元分析结果基本一致,相对误差小于10%,计算方法的精度优于欧洲规范计算方法.结论新方法能很好计算部分端板连接钢框架组合节点塑性抗弯承载力,可为制定相关规范提供借鉴.     

蒙皮效应中连接件的影响分析

运用通用有限元程序ANSYS分析了连接件布置对蒙皮体的结构性能的影响．分析结果表明,板缝连接件数目的增加可以有效提高蒙皮结构的刚度,但对强度的影响较为有限;板梁间连接件对蒙皮结构的影响受到板缝间连接件的设置密度的影响;在同时布置了足够数量的板缝连接件和板梁间连接件时,蒙皮单元的强度和刚度都得到了大幅度的提高．在分析板与板、板与梁和板与檩条间连接件相关性分析的基础上,提出了这三类连接件合理设置间距．     

L形截面双钢板组合剪力墙受力性能有限元分析

双钢板组合剪力墙结构因其整体性好、刚度大、抗剪承载力高等优点而广泛应用于高层建筑.本文分析了L形截面双钢板组合剪力墙结构的受力特点,通过有限元软件ABAQUS对L形截面双钢板组合剪力墙建模分析,并将结果与试验结果进行了对比.通过有限元参数化建模,研究了轴压比、钢板厚度、钢材强度等级、混凝土强度等级、端部H型钢尺寸等主要...     

HPFL加固双向简支板抗弯性能研究

为了研究用高性能水泥复合砂浆钢筋网薄层(HPFL)加固RC双向简支板的抗弯性能,对同参数的1块对比板和4块HPFL加固板进行试验,并用有限元软件ANSYS进行模拟。试验研究与数值模拟结果均表明:与未加固板相比,加固板的抗弯承载力与刚度都有较大提高,加固后板的抗裂性能明显改善,从而验证了HPFL加固RC板能改善其抗弯性能。还采用塑性铰线理论对该类加固板的承载力进行了分析和计算,计算结果与试验结果及数值模拟结果相似程度较高。     

两边连接钢板混凝土组合剪力墙简化分析模型

两边连接钢板混凝土组合剪力墙是指仅与框架梁相连的组合剪力墙,该剪力墙能够避免框架柱过早发生破坏,且布置灵活,可以在跨内分段布置,有利于门窗、洞口的开设以及结构刚度的调整.采用有限元方法对两边连接钢板混凝土组合剪力墙的力学性能进行了研究,给出了其抗剪承载力-位移关系的简化曲线,推导了初始刚度计算公式,回归得到承载力计算公式,建立了便于结构体系应用的两边连接钢板混凝土组合剪力墙简化分析模型-双向偏心支撑模型.通过模型计算结果与试验结果进行对比,验证了其正确性,为进一步分析由钢板混凝土组合剪力墙构成的结构体系提供了有效的简化方法.     

钢-超高性能混凝土组合板横向受弯静力试验及有限元模拟

为了研究钢-超高性能混凝土（UHPC）组合板的受弯性能,开展8块该类组合板的受弯试验,分析正、负弯矩作用下的受弯破坏开展全过程.在正弯矩作用下,组合板受弯破坏经历了线弹性阶段、裂缝开展阶段和屈服阶段,结构刚度两次衰减的拐点分别是界面滑移与钢板屈服,结构破坏时加载点附近UHPC局部压碎且剪弯段及端部界面出现脱空现象;在负弯矩作用下,UHPC层出现横向裂缝导致结构刚度第一次下降,随着裂缝的发展,截面内力重分布使得钢筋应力持续增大直至屈服,最终主裂缝宽度过大导致结构刚度严重衰减,组合板因UHPC层受拉断裂而破坏.采用有限元软件ABAQUS,建立非线性有限元模型.模型中考虑界面接触、材料非线性、混凝土损伤塑性模型等,模拟试验全过程.在与试验结果进行对比分析的基础上,分析影响钢-UHPC组合板抗弯性能的主要因素,包括界面黏结方式、纵筋配筋率、栓钉数及布置,研究这些因素对组合板抗弯极限承载力、结构刚度、跨中挠度等力学性能的影响.     

半刚性框架-密肋防屈曲钢板剪力墙试验研究及数值模拟

提出了一种半刚性框架-密肋防屈曲钢板剪力墙,并对该结构进行了低周反复试验,研究了其滞回曲线、骨架曲线、延性及耗能性能.试验结果表明该结构具有较高的抗侧刚度、承载力和稳定的耗能能力.并在试验研究的基础上,通过ABAQUS对该结构进行了有限元模拟,在承载力、层间位移、破坏形式等方面与试验结果吻合较好.并且通过有限元模拟了非加劲、加劲板的弹性屈曲荷载,其模拟结果与理论值、《高层民用建筑钢结构技术规程》规定值接近,表明密肋的设置有效地避免了内填板的整体屈曲,保证了内填板剪切屈服先于弹性屈曲.该研究为其理论分析和工程应用提供了依据.     

带端柱剪力墙抗震性能影响因素研究

在低周往复荷载试验的基础上,对带端柱的钢筋混凝土剪力墙的承载力、耗能能力及刚度退化进行有限元分析,采用控制变量法,改变单一元素,利用ABAQUS软件模拟分析端柱内箍筋强度等级和轴压比对带端柱剪力墙体抗震性能的影响.分析结果表明:有限元分析结果与试验结果吻合较好,有限元分析可以作为试验的有效补充;提高箍筋强度等级使剪力墙结构的承载能力得到提高,对结构的耗能能力及刚度退化影响较小;随着一定范围内结构的轴压比的提高,结构的承载力有所增强,初始刚度增加,耗能能力降低.     

装配式地铁站钢板-混凝土空心叠合板受弯性能

装配式地铁站钢板-混凝土空心叠合板具有自重轻、施工方便等优点,有较好的应用前景。本文基于ABAQUS软件对钢筋混凝土叠合板进行有限元分析,并将有限元分析结果与试验进行对比,验证钢筋混凝土空心叠合板有限元分析的可靠性;在此基础上分析预制钢板-混凝土空心叠合板的受弯性能,为装配式地铁车站用空心叠合板提出合理的截面尺寸。研究结果表明:本文建立的钢筋混凝土空心叠合板有限元分析结果与试验结果对比最大相差7.0%;内模厚度对预制钢板-混凝土空心叠合板的极限承载力及刚度影响最大幅度为15.5%。建立的有限元模型可有效的模拟钢筋混凝土空心叠合板的受弯性能;预制钢板-混凝土空心叠合板的合理截面为内模厚度200mm、内模宽度200mm、内模长度500mm;为实际生产和制备提供理论依据。     

基于Perform-3D的型钢再生混凝土框架-填充墙结构力学性能分析

基于3榀缩尺比为1:2.5的单层单跨型钢再生混凝土框架-再生混凝土空心砌块填充墙结构在低周反复荷载作用下的试验研究,采用有限元分析程序Perform-3D对该结构进行非线性分析,研究水平荷载作用下结构的出铰机制,轴压比、宽高比对其承载力、刚度及延性的影响,并将计算结果与试验结果进行对比,两者较为符合.同时对试件承载力与顶点位移关系F-D曲线的影响因素进行分析,结果表明:随着轴压比的增大,框架的水平承载力及初始刚度有所提高,延性降低;随着宽高比的增大,框架的水平承载力及初始刚度提高,但后期刚度退化加快,延性降低.     

装配式T型钢空腹夹层板组合楼盖受力性能研究

为研究装配式T型钢空腹夹层板组合楼盖的受力性能,对其理论计算公式进行了推导,并利用ABAQUS有限元分析软件建立了四边简支承装配式T型钢空腹夹层板组合楼盖的有限元模型,探讨各影响因素对该组合楼盖抗弯承载力的影响程度。分析结果表明:钢板厚度和钢材强度等级的改变对组合楼盖抗弯承载力的影响十分明显,而上层浇筑混凝土板厚度的增加、混凝土强度等级的提高,及连接上层混凝土板与下部钢结构的栓钉间距的减小,对组合楼盖抗弯承载力有一定的影响。理论计算方法验证结果表明,将组合楼盖截面的整体弯矩按上、下肋构件截面的刚度进行分配,再分别按组合构件和拉弯构件进行设计计算的方法是可行的。     

波纹钢-混凝土组合板纵剪性能试验研究与设计方法

为研究端部锚固条件对波纹钢-混凝土组合板静力性能的影响,通过静力试验对比设置/未设置端部锚固组合板的破坏模式、荷载-挠度曲线、荷载-滑移曲线;采用ABAQUS软件建立波纹钢-混凝土组合板纵剪性能有限元模型,通过参数分析量化端部锚固条件对波纹钢-混凝土组合板纵剪性能的影响,并提出适用于波纹钢-混凝土组合板的设计方法.结果表明：设置端部锚固可有效提高波纹钢-混凝土组合板的抗剪承载力,与无端部锚固组合板相比,设置端部锚固的组合板抗剪承载力增加31.5%;厚度由120 mm增大至160 mm,抗剪承载力增大30.5%;计算跨度由2 700 mm提高至3 300 mm,抗剪承载力降低31.7%;提出的设计方法可有效预测波纹钢-混凝土组合板的抗剪承载力,计算结果与试验结果误差在10%以内.     

叠合板桁架的优化及力学性能分析

现用叠合板具有用钢量大、钢筋无法得到充分利用且成本高等问题,对桁架进行优化并提出新型的叠合板是解决该问题的有效方法。文章对4块不同钢筋桁架型式的预制板进行静力加载试验,研究了其变形性能、裂缝开展、应变分布及承载力等,理论分析了预制板的刚度和稳定性,并通过有限元模拟分析进一步验证试验。结果表明：不配置下弦钢筋预制板,其用钢量节约了14.9%,同时腹杆钢筋有较好的抗拉拔性能;单排钢筋桁架预制板有较好的刚度和稳定性,其用钢量节约了14.1%;不配置钢筋桁架预制板刚度不满足正常施工要求,可以通过增加板厚提升预制板刚度,且节约了33.6%的钢材。     

玄武岩纤维增强组合木梁抗弯性能的试验研究

通过优化不同拼接方式对整体木质构件抗弯性能的影响来寻求最佳的玄武岩纤维增强整体组合木梁拼接方案.试验通过对11根矩形截面组合木梁的受弯静力试验,进行了玄武岩纤维板(BFRP)加固组合木梁抗弯性能的研究,分析和研究了影响组合木梁结构性能的各种因素以及组合木梁极限抗弯承载力、挠度等性能.试验结果表明,粘贴BFRP板能提高木梁的极限抗弯承载力,同时适当增大组合木梁层板的厚度和相邻层板榫齿结合处距离可以提高木梁的刚度和延性,且可以通过施加预应力来提高组合木梁的极限抗弯承载力.以上结果说明在木梁受拉区粘贴BFRP板是提高组合木梁抗弯性能的有效方法.     

带外套管钢管混凝土柱与钢梁节点力学性能研究

在总结以往钢管混凝土柱与钢梁连接节点不足的基础上,提出了新型带外套管式钢管混凝土柱与钢梁单边螺栓连接节点,通过已有的试验研究和理论分析,考虑构件的初始几何缺陷和混凝土的塑性损伤本构,在与试验对比后,分别建立了带和不带外套管式钢管混凝土柱-钢梁端板连接节点的有限元模型.通过对模型进行单调加载,分析节点的破坏和工作机理;然后对节点进行参数分析,总结出影响节点初始刚度和承载力的主要因素;提出外套管式钢管混凝土柱-钢梁端板连接节点的M-θr实用模型.结果表明:带外套管式钢管混凝土-钢梁端板连接节点具有更大的初始刚度、承载力,提出节点的M-θr曲线实用计算方法与有限元计算出的M-θr曲线吻合较好,研究将为外套管式钢管混凝土柱-钢梁单边螺栓端板连接节点在实际工程中的应用提供参考.     

基于面积比的钢管混凝土劲性骨架组合柱承载力

以面积比为参数,对基于使用极限状态的钢管混凝土劲性骨架组合柱的承载力进行研究,分析了面积比对组合柱受力特性的影响。试验表明不同面积比下,组合柱表现出不同的受力状态;有限元分析表明扩大对面积比参数范围的研究,发现在不同钢管、外包混凝土、核心混凝土强度和纵筋配筋量下,面积比对组合柱承载力的影响规律都呈现先增大后减小的趋势;对比分析现有组合柱的承载力计算方法,表明其都不能很好预测大面积比下组合柱的承载力;根据试验和有限元分析的结果,可利用2个临界面积比,分三区段建立组合柱承载力计算公式,结果与有限元值比较,吻合较好,差值在10%之内。     

LNG储罐穹顶带钢板网壳施工全过程稳定性分析

为分析带钢板网壳在穹顶混凝土施工全过程期间的稳定性能与承载能力,利用ANSYS有限元分析软件建立精细化有限元模型,对其进行非线性荷载-位移全过程分析,利用能量误差方法评估并确定合理的单元网格划分尺寸,通过获取屈曲临界点处的屈曲模态形式,确定带钢板网壳的合理初始几何缺陷形式;探讨了蒙皮钢板对网壳稳定承载力的影响,以及钢板厚度、网壳杆件截面尺寸、矢跨比、初始几何缺陷等参数对带钢板网壳稳定性能的影响规律.分析结果表明:钢板蒙皮显著提高了网壳承载力;1/8~1/5矢跨比范围内,随矢跨比的增加,结构极限承载力最大增幅可达87.3%;带钢板网壳对初始几何缺陷具有高度敏感性.