钢桁架连梁节点锚固机理试验及有限元分析

为了揭示钢桁架连梁节点的受力机理,基于6个钢桁架连梁节点试验研究,对考虑混凝土损伤塑性模型的钢桁架连梁节点进行了非线性有限元分析,通过改变锚固长度和型钢型号,对比数值仿真与试验结果发现吻合较好。分析结果表明:有限元模型所得的节点处弦杆的应变分布规律与试验结果一致。在其他情况不变时,节点开裂荷载随着锚固长度的增加而增大;当锚固长度达到一定长度时,节点处弦杆端点的应变接近于零。     

上海长宁来福士钢转换桁架节点滞回性能试验研究

为了测试转换钢桁架节点的耗能性能,对上海长宁来福士转换钢桁架2个典型节点进行了滞回性能试验研究。通过分析节点的承载力、延性比和能量耗散系数,对此种节点的受力特点及破坏模式进行了深入的探讨。试验表明:节点的最终破坏模式为中柱与弦杆翼缘交界处发生剪切破坏,同时伴随着混凝土的拉裂。加载过程中,节点刚度退化比较明显,节点在最大剪切应变达到峰值后发生剪切破坏;弹性阶段时,等效黏滞阻尼系数较小,随着塑性的发展,等效黏滞阻尼系数逐渐增加,最终分别稳定在0.4和0.27左右,节点具有良好的耗能能力。     

组合桁架桥节点疲劳性能的试验和分析研究

为了充分研究双层板组合桁架桥组合节点的性能,对3个有着不同栓钉、混凝土销栓力和穿孔板的连接件的组合节点进行循环荷载下的疲劳性能试验,在不同循环荷载下,钢板和混凝土之间发现了位移反应、应变分布、裂缝扩展以及相对滑移的现象。试验结果显示,随着荷载增加甚至进行特定的循环荷载时,挠度呈几乎直线上升趋势。在进行2×106次的循环荷载后,除了一些滑移产生的微裂纹外,在钢-混凝土的结合面上并没有发生严重损坏,说明3个组合节点的疲劳性能良好。根据试验结果建立组合节点的三维有限元模型,分析发现,强度和刚度的有限元分析结果与试验结果相吻合。最后,根据相关技术参数从钢筋、焊缝和抗剪连接件方面评估疲劳性能。此研究对组合桁架桥的设计和施工有参考意义。     

大跨度钢-混凝土组合桁架铁路桥端节点模型试验研究

钢-混凝土组合桁架梁上弦端节点受力复杂,有必要通过模型试验对其钢-混上弦节点的应力应变状态及工作性能进行研究,探索组合桁架上弦节点合理构造和承载力。介绍节点模型的设计、加载过程和测点布置等;重点通过对试验结果分析和有限元计算的比较,得出弦杆应变和节点板应力的分布规律,通过绘制弦杆荷载-水平位移曲线,对节点的非线性受力行为进行研究,得出节点整体的受力性能。研究表明:钢-混凝土组合桁架节点受力合理,节点承载力安全储备较高,满足铁路桥梁设计要求,PBL连接件抗剪能力良好;节点板是受力的关键部位,加设节点板加劲肋可以有效提高节点屈服后强度,但对极限荷载的提高作用不大。     

方钢管混凝土节点核心区剪切试验及其数值模拟

为研究方钢管混凝土节点核心区的受力性能,在分析梁柱节点核心区受力特征的基础上,设计了方钢管混凝土节点核心区的直接剪切试验。试验装置简单,能够确保核心区发生剪切破坏,有效反映其受力特征。通过改变钢材及混凝土的强度、节点几何形状及加载方向等参数,完成了13个方钢管混凝土节点核心区试件的单调和往复剪切加载试验,得到了节点剪切破坏特征、荷载-位移曲线等结果,分析了相关参数的影响。在试验结果的基础上,利用理想弹塑性模型模拟钢材,并利用修正了剪力传递系数的固定角弥散裂缝模型模拟混凝土,提出了适用于一般节点核心区分析的高效精细有限元数值模拟方法。模拟结果与试验结果吻合良好,可为复杂组合结构的非线性分析提供参考。     

津湾广场9号楼超限高层结构巨柱节点区域非线性分析

津湾广场9号楼超限高层结构采用钢筋混凝土核心筒-矩形钢管混凝土柱钢框架抗侧力结构体系。结构底部布置钢-混凝土组合巨柱,同时在第8层设置转换桁架,转换桁架与巨柱交汇处的节点区域受力复杂,因此对该节点区域进行受力分析是保证结构安全的关键。采用ABAQUS软件建立巨柱节点区域的有限元模型,基于损伤塑性本构模型,考虑材料非线性,对其进行非线性数值分析。分析结果表明,荷载作用下巨柱节点区域处于弹性状态,局部混凝土损伤发展不明显;巨柱节点区域受力满足抗震性能设计目标的要求。     

组合桁架节点的试验及有限元分析

采用模拟试验及有限元方法,对某桁架斜拉桥中组合节点的力学性能进行分析。试验研究了此节点的安全裕度及适用性,模型缩尺比例为1:2.5。分析了应力分布、裂缝抵抗能力、锚栓剪切抵抗力,研究了节点的力学性能及传力途径。在荷载达到设计荷载的1.7倍前,钢板和混凝土弦杆的最大应变均在弹性范围内,说明这种结构有很好的安全裕度。基于试验结果,建立三维有限元模型,有限元分析的承载力和刚度计算结果与试验吻合较好。本分析为后续研究及组合桁架桥、组合节点的设计,提供了有价值的参考。     

一种钢-混组合桁架桥下弦杆节点极限承载力研究

钢-混组合桁架是一种新型铁路桥梁结构,节点受力复杂,通过对3个采用PBL连接件的钢-混组合桁架节点进行水平单调加载试验,研究了外接式节点的受力特性、破坏模式和极限承载力。基于有限元软件ABAQUS对试件进行3D模型分析,计算结果与试验结果较为吻合。研究表明：钢-混组合桁架节点受力性能良好,PBL连接件传力效果明显;钢腹杆为节点薄弱环节,增加腹杆厚度可有效提高节点屈服后强度和节点极限承载力;通过模型分析,提出的腹杆不对称的设计方法,破坏顺序明确,与3个钢-混组合桁架节点的试验结果相比偏于安全,能够满足我国桥梁抗震设计要求。研究成果可为同类节点的应用提供参考。     

钢-混凝土空间组合壳体结构静力破坏试验

为研究钢-混凝土空间壳体结构在静力荷载下内力响应、破坏过程与失效机理,以球面钢-混凝土组合肋壳为对象,设计并制作整体结构和组合肋网2个缩尺模型,节点施加集中荷载进行结构破坏性试验。加载初期,两个试件变形均很小,整体结构模型中薄壳主要承受薄膜压力,组合肋中为轴压力;随着荷载增大,在组合肋壳加载壳面区域附近出现微小裂缝,组合肋网中加载点附近区域的混凝土与钢肋间出现微开裂。当壳面顶部出现交叉型裂缝,在一个加载点混凝土壳面压碎,下部组合肋节点混凝土部分也被压碎,在加载点附近形成局部塌陷区时,结构发生破坏;组合肋网模型中加载点处出现组合肋节点混凝土压碎,钢肋板出现局部褶皱,与圈梁相交的组合肋中钢肋板与混凝土间出现裂缝。试验结果表明:组合肋壳发生局部强度破坏;组合肋网由于局部杆件失效而发生破坏,试验测得组合肋壳最大承载力约为组合肋网的3倍,两个试件的荷载-位移曲线都表现出较好的延性。     

内置钢板与内置钢桁架混凝土组合剪力墙抗震性能对比研究

通过对2组内置钢板混凝土组合剪力墙和内置钢桁架混凝土组合剪力墙拟静力试验的模拟,确定计算模型的建立方法,并选取2片相同含钢率的内置钢板混凝土组合剪力墙和内置钢桁架混凝土组合剪力墙模型进行侧向低周反复荷载作用下的计算分析,对比了2片剪力墙模型的承载力、刚度及其退化过程、延性、耗能及滞回特性,并选取实际工程为算例,对采用两种组合剪力墙的整体结构从抗侧刚度、破坏模式、层间位移角、位移时程及塑性发展等方面进行了抗震性能的对比。研究结果表明：对于构件层次,随着墙体高宽比的增大,内置钢板混凝土组合剪力墙的承载力、耗能能力及延性逐渐优于内置钢桁架混凝土组合剪力墙;对于结构层次,当墙体高宽比较大时,采用内置钢板混凝土组合剪力墙结构的抗震性能要优于采用内置钢桁架混凝土组合剪力墙的结构。     

钢桁架混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

采用型钢桁架代替钢筋配置在剪力墙中形成钢桁架混凝土组合剪力墙（以下简称“桁架剪力墙”）,该剪力墙兼具钢结构延性好和混凝土结构受剪承载力高的优点,且能够克服钢结构耐腐蚀、耐火性能较差的缺点,其通过钢桁架替代钢筋更有利于装配化施工。对4个剪跨比为1.65的钢桁架剪力墙进行拟静力试验,通过试验得到的滞回曲线、骨架曲线和刚度退化曲线等,研究了不同轴压比（0.21和0.26）和不同抗剪键（短钢筋抗剪、短钢筋和栓钉共同抗剪）对剪力墙抗震性能的影响。采用有限元软件ABAQUS对钢桁架剪力墙进行参数分析,进一步考察了轴压比（0.2、0.3和0.4）、桁架竖杆含钢率（1.43％、2.09％和2.71％）和腹杆含钢率（1.37％、2.02％和2.64％）对其受剪性能的影响,并提出剪力墙受剪承载力计算公式。研究结果表明：当轴压比大于0.3时,随着轴压比的提升,剪力墙的受剪承载力有下降的趋势;钢桁架设置抗剪键对于剪力墙的受剪承载力影响不大,但能提高剪力墙的刚度和耗能能力;钢桁架竖杆含钢率对剪力墙受剪承载力有较大提升作用,而桁架腹杆含钢率对剪力墙受剪承载力的提升作用较小。计算钢桁架-混凝土剪力墙的受剪承载力时,可不考虑腹杆受压时平面外的失稳问题。     

不同钢—混凝土组合剪力墙抗震性能对比分析

钢—混凝土组合剪力墙中钢板的布置形式是影响其抗震性能的一个主要因素。通过对两组内置钢板混凝土组合剪力墙和内藏钢桁架混凝土组合剪力墙试验的模拟,确定计算模型的建立方法,并选取两片相同含钢率的内置钢板混凝土组合剪力墙和内藏钢桁架混凝土组合剪力墙进行在侧向低周反复荷载作用下的计算分析,对比了两片剪力墙的承载力、刚度及其退化过程、延性、耗能特性及滞回特性。研究结果表明:在相同含钢率的条件下,内藏钢桁架混凝土组合剪力墙与内置钢板混凝土组合剪力墙相比,承载力、延性、耗能能力均有较明显提高。     

组合网架结构抗剪连接设计

组合网架是由混凝土楼板、钢网架和抗剪连接件组成的空间结构.抗剪连接件是组合网架上下两部分共同工作的基础,而在现有规范中,并没有对其设计做出明确规定.本文在探讨了现浇楼板和钢网架接触面上的剪力分布规律并据其提出抗剪连接设计准则的基础上,利用有限元法和等代空间桁架分析法分别推导出了接触面剪力计算公式,并通过数值解和实测值的...     

空间组合桁梁桥受力特点及剪力滞分析

桁架组合梁桥包括复合桁梁桥和组合桁梁桥。组合桁梁桥是指将一般钢桁梁的上、下弦和混凝土桥面板结合在一起共同受力的结构。通过对奉干公路浦南运河空间组合桁梁桥的有限元计算,分析了空间组合桁梁桥的传力特点,通过桥面板应力分布得到有效宽度,揭示了腹杆轴力与桥面板剪力滞现象之间的关系,为组合桁梁桥的设计提供参考。     

矩形钢管混凝土组合桁梁负弯矩区受力性能试验研究

矩形钢管混凝土组合桁梁由混凝土板和矩形钢管混凝土桁架组成,在竖向荷载作用下,其正弯矩区可充分发挥混凝土板和桁架的组合作用,但负弯矩区的力学性能较为薄弱且受拉混凝土板容易开裂。针对这一问题,提出了在负弯矩区混凝土板施加预应力以及布置局部释放剪切作用的剪力钉相结合的组合桁梁结构形式。采用跨中施加反向集中荷载模拟连续梁支点反力的方法,对2榀承受负弯矩的矩形钢管混凝土组合桁梁进行了静力加载试验,对其荷载-位移关系、裂缝发展规律、混凝土板应变分布、桁梁荷载-应变关系、钢与混凝土界面滑移及承载力进行了分析。还根据组合桁梁的简化力学模型对不同加载阶段的结构特征荷载进行了讨论。结果表明：采用局部释放剪切作用的剪力钉和混凝土板施加预应力的组合桁梁结构形式可有效提高其抗裂性能,但对受弯承载力影响较小;在加载过程中混凝土板的开裂和杆件的屈服导致结构塑性变形增大,最终节点处焊缝撕裂,组合桁梁丧失承载力;由简化力学模型计算得到的结构特征内力与实测值吻合较好,可为矩形钢管混凝土组合桁梁负弯矩区的设计和计算提供参考。     

钢-混凝土组合桁架梁研究综述

钢-混凝土组合桁架梁(SCCTG)是在普通组合梁的基础上发展起来的一种新型构件,通过剪力连接件将混凝土板和钢桁架形成整体共同工作。钢-混凝土组合桁架梁与普通组合梁相比具有经济性好、抗弯刚度大、承载力大等优点。在总结SCCTG在国内外应用和研究的基础上,重点介绍了关于SCCTG在计算模型、有限元分析、剪力连接件推出试验和翼缘有效宽度等方面取得的成果。为SCCTG在我国的进一步研究、设计及应用提供参考。     

Experimental study on seismic behavior of mid-rise RC shear wall with concealed truss

In this paper, mid-rise shear wall with concealed truss was proposed. This new composite shear wall includes two kinds of composition: one is the composition of two bearing systems, including truss and shear wall, and the other is the composition of two materials, including steel and concrete. Therefore, it is a double composite shear wall. The experimental study on the seismic behavior of six 1/3 scale mid-rise shear walls, including an ordinary mid-rise shear wall, a mid-rise shear wall with steel frame, and four mid-rise shear wall with concealed truss made of different materials, was studied. Based on the experimental study, the stiffness and its attenuation, bearing capacity, ductility, hysteretic property, energy dissipation, and failure phenomena of each shear wall were contrastively analyzed. The formulas of bearing capacity and stiffness were established. The results obtained from the formulas and those from experiment are in good agreement. Some suggestions for seismic design of shear wall are given in this paper. The experimental results show that the seismic behavior of the mid-rise shear wall with steel frame and that of every truss with different materials is obviously improved.     

高温下钢筋桁架楼承板中栓钉抗剪性能研究

对15个试件进行常温和高温下推出试验,研究钢筋桁架楼承板中栓钉的抗剪性能,得到混凝土楼板和栓钉不同位置处的温度分布以及栓钉受剪承载力随温度的退化规律。试验结果表明,钢筋桁架楼承板中栓钉在常温和高温下的破坏均为栓钉剪断破坏,栓钉根部混凝土局部压碎,但是与平板混凝土板中栓钉的破坏位置不同,所研究的栓钉剪断破坏的位置在钢梁上翼缘处,而不是在栓钉根部焊缝处,这也在很大程度上导致了钢筋桁架楼承板中栓钉受剪承载力比平板混凝土板中栓钉低。钢筋桁架楼承板中栓钉的受剪承载力和刚度均随温度的升高而降低。通过对试验数据的分析,提出了钢筋桁架楼承板中栓钉高温下受剪承载力和荷载-滑移曲线的计算方法。     

Longitudinal shear in composite steel and concrete trusses

The distribution of longitudinal shear along an interface between steel and concrete of composite trusses is generally highly non-uniform, exhibiting peaks above truss nodes (unless after plastic redistribution). The investigation presented here examines experimentally the behaviour of two steel and concrete composite truss girders, using perforated shear connector to reach full shear connection. Experimental results have served to calibrate the non-linear 3D numerical FE model formulated using ANSYS software package. More than 30 variants of shear connections of a simple truss with Vierendeel panel at midspan have been studied, having various load–slip relationships obtained from previous research. Distinctive peaks of shear flow in the connection above truss nodes have been found within elastic behaviour–especially important for connectors loaded in fatigue–followed by plastic redistribution in plastic region. Comparison of the numerical results with proposals given in Eurocode 4 and influence of shear connection densification above truss nodes are discussed in a detail. Finally, some recommendations for practical design are presented.