描述抗拔桩荷载-位移曲线的幂函数模型

1引言目前,工程上准确确定单桩垂直承载力必须通过现场静载荷试验,对于一级建筑,试桩数量不宜小于总桩数的1%,且不应小于3根[1].而静载荷试验就是为了测取桩顶荷载与桩顶位移的关系曲线(简称Q-s曲线),利用Q-s曲线可以确定桩的极限荷载标准值和极限位移.实际上,Q-s曲线是桩土体系的各种因素(桩侧阻、桩长、桩径等)的综合反映.在实际应用和理论分析中,需要对Q-s曲线进行数学描述.例如当试桩未能加载至破坏状态时,可以利用Q-s曲线的数学描述公式预测极限荷载[2,3];在对单桩进行非线性弹性分析时,可用数学模型确定桩的刚度和极限荷载[4].描述Q-s曲线常用的非线性数学模型有双曲线模型[3,4]、指数模型[2]和抛物线类模型(如s=AP+BPn等[5]).抗拔桩的Q-s曲线通常呈陡降型和缓变型.但用这3种模型模拟的Q-s曲线均不能较好地反映试验真实结果,有较大的误差,不能适应各种类型的曲线,幂函数模型很好解决了这一问题.     

抗浮锚杆荷载-位移曲线研究及其应用

如何依据不完整的荷载-位移曲线估算锚杆极限承载力,工程界尚无定论.本文依据现场试验资料,分别采用双曲线模型、幂函数模型和指数模型对完整的锚杆荷载-位移曲线进行拟合,分析曲线的变化规律、确定锚杆的极限承载力,并将研究方法应用到工程实例中,以为工程设计提供参考.     

冲击荷载下焊接空心球节点的动力响应研究

为研究冲击荷载下节点刚度和冲击速度对焊接球节点动力响应的影响,对缩尺节点试件进行不同高度下的冲击试验;采用ANSYS/LS-DYNA软件中的Shell163壳单元模拟焊接球和杆件,采用Solid164实体单元模拟冲击物,建立焊接空心球节点精细化有限元模型。将试验结果和有限元分析结果进行对比,验证有限元模型的有效性。通过改变钢球冲击高度、球节点壁厚和直径,从节点的动应力、动应变、动位移、冲击力以及冲击能量5个方面,对焊接球节点开展动力响应分析。研究结果表明:动力响应随冲击能量的增加而增大;增加焊接球直径相当于削弱了节点的刚度,但削弱幅度不大;增加焊接球壁厚对于提升节点的抗冲击性能有一定作用。     

焊接空心球节点的承载能力分析

依据理想弹塑性模型和Von-Mises屈服准则对不同直径的焊接空心球节点进行了非线性有限元分析.注意到大量关于焊接空心球节点的试验实际情况,对这些有限元计算结果进行了二元回归分析,从而得到了影响空心球节点承载力的主要因素与承载能力之间的关系式.与数值结果的比较表明,所提出的公式与规程JGJ7-91中的公式吻合较好,同时拓宽了规程中公式的适用范围,可适用于外径大于500mm的焊接空心球节点的承载力计算.已被《网架结构设计与施工规程》(JGJ7-91)的修订采用.     

用ANSYS对模型单桩的荷载位移沉降曲线进行拟合

就ANSYS软件对单桩模型桩的荷载位移曲线进行了详细阐述,给出了拟合曲线。     

大直径焊接空心球节点承载力研究综述

总结了大直径焊接空心球节点承载力的已有研究,从试验、理论和有限元方法三方面分别阐述了大直径焊接空心球节点承载力的发展历程。通过对不同加劲肋方式进行分类归纳,比较全面的概括了现有文献对加劲肋焊接空心球节点承载力的研究。由此得出已有研究存在的问题及不足。     

嵌入式毂节点刚度及其双线性模型研究

嵌入式毂节点是我国自行研制开发的装配式节点,常应用于储煤仓、储罐顶盖等结构中,但其力学性能与失效机理尚未完全理清.采用ANSYS软件对嵌入式毂节点进行了精细化建模,选用Conta174和Targe170作为毂体和嵌入件面-面接触和线-面接触的接触对.通过对不同尺寸参数的节点进行弹塑性分析,得到了嵌入式毂节点的强弱轴弯曲刚度和扭转刚度,并深入分析了各尺寸参数对节点刚度的影响和不同刚度下节点的破坏机理.研究表明：节点强轴方向的弯矩-转角曲线与扭转时的扭矩-转角曲线具有明显的规律性,可以拟合为双线性模型.同时利用回归分析的方法,推导出节点弯矩-转角曲线双线性模型和扭矩-转角曲线双线性模型的屈服系数、刚度系数、初始刚度与极限承载力等公式.提出的节点刚度双线性模型与嵌入式毂节点的数值分析结果吻合良好,可为此类节点的分析和设计提供参考.     

受压焊接空心球节点高温试验研究

为研究受压焊接空心球节点火灾下的性能,利用高温试验炉,对不同空心球外径和壁厚、钢管外径和壁厚、钢材屈服强度和荷载比的6种受压焊接空心球节点试件进行了高温作用下的试验研究,得到了其在高温下的温度分布、位移特征和破坏形式,并研究了对其极限耐火时间的影响因素;根据欧洲规范,对受压焊接空心球节点高温作用下的性能进行了非线性有限元数值模拟,分析了节点的温度场分布规律和影响因素。通过分析高温作用下节点的位移变化特征,确定了其破坏模式;试验结果和有限元分析结果进行了对比,二者吻合较好。研究结果表明：增大焊接钢管壁厚和降低焊接空心球节点实际承受的荷载可以有效地延长受压焊接空心球节点的极限耐火时间;钢管根部是高温作用下受压焊接空心球节点的薄弱部位。图13表2参9     

基于等效荷载位移曲线桥梁刚度性能研究

随着我国桥梁数量日益增多,桥梁检测已成为我国桥梁领域的重要工作之一.在实际桥梁荷载检测试验中,常采用堆载法及车辆荷载对桥梁最不利位置进行分级加载,但加载时难以保证加载点位置不变,此时对桥梁最不利位置刚度性能的评估有些失真.为了便于桥梁荷载检测试验更加精确的评判结构的刚度性能,提出基于等效荷载位移曲线来评估桥梁刚度性能,...     

火灾下焊接空心球节点的温度场分析

基于火灾高温下网格结构的应力特征和火灾性能,按照EuroCode 3和国际标准升温曲线(ISO834 ),对焊接空心球节点火灾高温下的性能进行了非线性有限元数值模拟.研究了焊接空心球节点火灾高温下温度场的分布规律和影响因素.研究结果表明,通过降低焊接空心球节点实际承受的荷载比和外焊钢管的厚度可以有效延长其极限耐火时间,并且焊接空心球节点在受拉时的极限耐火时间比受压时的长.     

双肋焊接空心球受压极限承载力有限元分析

依据弹塑性模型和Von—Mises屈服准则对不同形式加劲肋的空心焊接球，进行了非线性有限元分析，研究了节点参数变化对其受压极限承载力的影响，通过大量的计算分析提出了一些有益的结论。     

具有加劲肋的焊接球节点刚度分析(英文)

空间网壳结构的节点是半刚性的,节点刚度对大跨度网壳结构的稳定承载能力有着重要的影响.按节点完全刚接或完全铰接计算会过高或过低地评价结构的稳定承载能力.而具有加劲肋的焊接球节点被广泛应用在大跨度空间网壳结构中.本文采用有限元软件ANSYS对具有各种不同形式加劲肋的焊接球节点轴向刚度和弯曲刚度进行了分析,并与无肋焊接球节点进行了比较.通过回归分析,得出了具有各种不同形式加劲肋的焊接球节点轴向刚度和弯曲刚度的实用计算公式.本文为考虑节点刚度的大跨度网壳结构稳定分析提供了理论基础,并得出了可应用于实际工程的结论.     

矩形钢管焊接空心球节点承载能力的简化理论解与实用计算方法研究

国家游泳中心“水立方”的新型多面体空间刚架结构采用配合矩形钢管、且承受轴力与弯矩共同作用的焊接空心球节点,目前规范对该类节点的设计方法尚属空白。在有限元分析和试验研究的基础上,进一步研究轴力、弯矩及两者共同作用下矩形钢管焊接空心球节点的承载能力及设计方法。首先推导基于冲切面剪应力破坏模型的节点承载力简化理论解,从而得到节点承载力计算公式的基本形式。在此基础上,利用有限元分析和试验结果,建立了轴力、单向弯矩以及两者共同作用下节点承载力的实用计算公式。对双向任意弯矩作用的情况,提出了基于线性插值的简化计算方法。成果可供实际工程设计采用,也可供相关规程修订时参考。     

焊接空心球节点焊缝区拉裂和极限承载力分析

焊接节点受拉力作用易在焊缝区断裂,以焊接空心球节点为例在弹塑性非线性有限元分析基础上,分别采用等效塑性应变(EPS)准则和VC准则判断失效的材料单元,以模拟节点拉裂现象。由于球面焊趾处应力、应变集中显著,应力状态复杂,使得钢材脆性程度提高,加快破坏过程,建议采用VC准则反映应力状态对断裂的影响,确定节点的极限承载力。分析结果表明,在不考虑焊缝缺陷的情况下,EPS和VC准则计算的极限承载力数值相差仅3%左右,但是得到的断裂破坏进程不同。     

矩形钢管焊接空心球节点的有限元分析

针对矩形管焊接空心球节点这一特殊的壳体,采用ANSYS有限元程序、理想弹塑性应力-应变关系和Von-Mises屈服准则,同时考虑几何非线性的影响,对矩形钢管焊接空心球节点的承载力进行较为详细的计算分析,在已有工作的基础上,进一步通过有限元分析考察其承载能力的影响因素,特别对管边长与球径之比ab/D不同的节点,通过对大量计算结果的拟合分析,对现有承载力计算公式提出了改进.     

北京A380机库焊接空心球节点承载力试验研究

以位于首都机场的北京AMECO A380机库大跨度空间网架屋盖跨中上弦处节点球(D800×32)为研究对象,分析此类焊接空心球节点在单向压力条件下的承载力性能。采用有限元非线性分析确定节点的理论承载力,然后通过节点模型试验进行验证。有限元分析结果与试验结果表明:焊接空心球节点的设计承载力较高,完全能够满足设计要求,具有良好的工作性能。     

铝合金焊接节点力学性能的试验研究

为满足国家标准“铝合金结构设计规范”编制的需要,对铝合金焊接节点的力学性能进行系统的试验研究。试验内容包括铝合金对接焊缝节点和角焊缝节点。通过试验得出对接焊缝临界失效面距焊缝中心及焊缝边缘的距离、焊接热影响区及折算强度区的范围;确定临界失效面强度折减系数的取值大小;分析焊件厚度、焊丝型号、焊接工艺对焊缝强度、临界失效面强度折减系数、焊接热影响区范围及折算强度区范围的影响;验证角焊缝强度计算β公式。部分试验结果同欧洲及英国铝合金结构规范值进行对比分析。研究成果为我国首部铝合金结构规范相应章节的制定提供必要依据,是国内首次对铝合金焊接节点力学性能完成的基础性试验研究。     

K形方管加强节点的承载力性能研究

通过有限元软件ANSYS对K形方管相贯焊接加强节点的轴力和弯矩作用下的极限承载力进行了数值模拟研究,研究结果表明三种加强方式对K形节点的承载力都有不同程度的提高作用,且提高幅度与几何参数有关。     

Fatigue life prognosis study of welded tubular joints in signal support structures

Welded tubular joints have exhibited vulnerability to fatigue cracks. This paper presents the research on fatigue life prognosis study of steel welded tubular joints from traffic signal support structures. Fatigue testing results of six full-scale steel welded tubular joint specimens of signal support structures are first discussed. In order to predict the fatigue behavior for welded tubular structure and estimate its fatigue life, a fatigue life prognosis procedure based on Bayesian updating of the stochastic coefficients of the fatigue growth model is employed. Bayesian updating allows the use of dynamic diagnostic information with prior knowledge for improved prognosis. Surface fatigue crack growth data are recorded during fatigue tests of three specimens and the experimental data is used to demonstrate the fatigue life prognosis procedure for welded tubular structures. The prognosis results of this study provide insight into how fatigue hazard evolves in welded tubular joints of signal support structures.