空间钻石型钢塔梁柱连接节点力学特性分析

以范蠡大桥为背景,建立全桥杆系有限元模型和空间异形钢梁柱连接节点有限元模型,并对其进行对比分析研究。结果表明,塔柱承受着轴力和弯矩作用,塔柱内侧板件承担了60%~65%的竖向压力;横梁在连接节点附近受到横向弯曲和扭转作用;梁柱连接节点内板件应力分布不均匀,节点内侧应力水平较高,但高应力水平区域范围较小,应力扩散较快,结构受力安全。板壳有限元方法计算梁柱连接节点处结构应力比杆系有限元方法的精度高。     

K形管板节点板稳定承载力研究

《钢结构设计规范》(GB 50017—2003)附录F中介绍了桁架节点板在斜腹杆压力作用下的稳定计算,假定受压区节点板分成三个区同时受压,把各个区当成轴心受压构件分别计算其稳定性,但只考虑了腹杆轴力的影响,没有考虑腹杆弯矩的影响。实际上,腹杆弯矩的存在会导致三个区中边上的两个区分别承受压应力和拉应力。因此,在对平面K形管板节点的节点板稳定承载力进行分析时,考虑了腹杆轴力与弯矩的共同作用,并假定受压区节点板分成三个区同时承受外力,把受压区当成轴心受压构件计算其稳定性,提出了平面K形管板节点在斜腹杆压力作用下节点板的稳定承载力计算公式。最后,与按照小挠度理论推导的稳定承载力计算公式进行了对比,得到《钢结构设计规范》(GB 50017—2003)中节点板稳定承载力的结果偏于安全的结论。     

底板预应力束作用下箱梁腹板竖向应力分析

本文针对某大跨度箱梁桥跨中腹板出现裂缝的问题,采用箱梁横向内力框架分析法推导在底板预应力束横向挠曲作用下的箱梁内力计算公式和腹板竖向应力计算公式。通过实际工程案例分析计算,本文的理论公式计算结果与ANSYS数值分析结果相比较,确定了在底板中部预应力束横向挠曲作用下箱梁腹板内侧存在较大的竖向拉应力。     

无粘结预应力混凝土平板-T形中柱节点抗震性能试验研究

在6个1:1.5缩尺无粘结预应力混凝土平板-T形中柱节点试件的试验基础上,本文对各试件在低周反复荷载作用下的受力过程和破坏特性进行描述,分析了无粘结预应力钢筋应力增量变化特点、板暗梁面筋和节点区附近板暗梁箍筋的应力变化特点,对比了T形柱不同截面参数和不平衡弯矩不同加载方向对该节点抗震性能和不平衡弯矩分配的影响,对该节点的抗震性能进行了评价。试验结果表明,节点的不平衡弯矩主要靠板的弯曲作用来传递,T形柱腹板长度c1对节点的抗震性能和不平衡弯矩分配系数等方面具有决定作用。文中采用隔离体方法对板柱节点进行受力分析,推导了节点剪力传递弯矩系数的计算公式,提出了节点理论抗弯承载力的计算方法。试验结果对工程设计有一定的参考价值。     

构架式风电塔塔柱法兰抗疲劳性能影响因素研究

以4.5MW机组、轮毂高度为160 m的构架式风电塔为例，基于ABAQUS有限元分析软件对塔柱法兰的抗疲劳性能进行参数化分析。阐述了构架式风电塔塔柱法兰抗疲劳性能影响因素，具体包括法兰板厚度、法兰倒角尺寸及塔柱预应力。分析结果表明，较大的法兰板厚度与适中的法兰倒角尺寸，可有效降低法兰节点各部位在疲劳荷载下的应力幅，提高法兰节点整体抗疲劳性能；塔柱预应力在提高法兰节点整体抗疲劳性能方面也能发挥有利作用。     

某游泳馆树状结构两分叉铸钢节点静力性能及倒角半径影响研究

某游泳馆采用3D3S结构设计软件进行整体建模计算,通过此工程中应用树状结构两分叉铸钢节点,以其轴力、弯矩、轴力和弯矩共同作用三种工况下节点的应力为分析对象进行计算,分析节点应力分布特征及最大应力出现的位置;研究不同倒角半径对节点受力性能的影响,得到了圆角化处理可以避免节点产生应力集中、内力形式影响最大应力值与最大应力出现位置以及选取适当倒角半径可以显著地降低节点的应力集中等结论。     

特高压输电钢管塔主材次应力分析

为了研究特高压输电钢管塔的主材次应力问题,对 1 000 kV特高压输电钢管塔SZ2U进行真型试验,实测主材次应力;通过有限元分析, 得出主材次应力的分布规律及影响因素;分别建立考虑有无节点板刚度的有限元梁杆单元模型,并与实测结果进行比较;对塔脚节点建立精细化有限元模型,考察次弯矩作用下节点的受力性能和破坏模式。研究结果表明：对SZ2U塔次应力影响最大的位置在塔脚主材处,实测最大次应力比（弯曲应力占轴力应力的百分比）达到45%;采用考虑节点板刚度的计算模型与实测结果吻合较好;次应力的影响不仅与主材长细比有关,还与主材和斜材的角度有关;塔脚节点在次弯矩作用下的破坏模式为主管受压一侧环形加强板上部管壁屈曲破坏。     

斜拉桥塔柱预应力碳纤维板加固设计与施工控制

采用粘贴预应力碳纤维板加固技术对湖北省汉十高速公路孝南互通A、B斜拉桥塔柱进行加固。加固时选用碳纤维板及碳板专用粘结胶作为加固材料,针对不同部位设定预应力张拉初始应力为360 MPa和720 MPa,并在塔柱上设置了永久性锚具设施。加固荷载试验试验结果表明:加固桥梁的承载能力得到显著提升,改善了塔柱结构内力分布,验证了预应力碳纤维板加固技术的可行性。     

空心板桥拓宽后新旧板耦合受力分析

为了研究拼接拓宽空心板桥梁荷载横向传递及内力变形规律,建立有限元模型,对桥梁新旧板刚接和铰接连接形式下耦合受力情况进行分析,研究不同连接形式对新旧板整体受力的影响。结果表明:采用不同连接形式拓宽后,旧桥各板的横向分布系数均低于原板,即拓宽后旧空心板仍起控制作用,但其整体受力性能得到提高;拓宽后侧边板内力和挠度比中板大,且新板内力和挠度比旧板小;空心板桥梁采用刚接形式拓宽时,结构整体刚度的提升高于铰接形式的;随着耦合刚度增大,桥梁整体刚度增大,弯矩和挠度降低逐渐明显,跨中顶缘压应力减小,底缘拉应力增大;从结构整体受力和结构性能角度来看,刚接形式的新旧板顶缘压应力比铰接形式的小,且完全刚接的连接方式受力更合理。     

新型钢管混凝土柱环板节点的非线性有限元分析研究

钢管混凝土柱与梁的节点构造和受力分析是钢管混凝土柱结构推广应用的关键技术所在。提出一种新型钢管混凝土柱环板节点,并利用有限元分析软件ANSYS,对该新型钢管混凝土柱环板节点进行空间非线性有限元分析,分析垂直对称荷载作用下该新型构造节点内的应力分布情况和内力传递机理,并与穿心节点和不穿心的环梁节点进行比较分析。分析结果表明,该新型钢管混凝土柱环板节点能有效地传递梁端内力,且构造简单,施工方便,可为钢管混凝土柱节点的设计提供参考和选择。     

框架-核心筒结构耗能减震层的减震效果分析

本文提出了耗能减震层的概念,对比分析了在地震作用下普通框筒结构、带加强层的框筒结构和带耗能减震层的框筒结构的抗震性能和构件的内力变化.计算结果表明,在对结构位移控制效果接近的情况下,采用加强层的结构不仅增大了基底剪力和弯矩,而且框架柱的内力在加强层附近产生突变,而采用耗能减震层能有效地减小这些变化,与前者相比,大大提高了结构的抗震性能.     

考虑竖向荷载影响的大直径管桩水平振动响应解析解

建立了黏弹性地基中受轴力作用的现浇大直径管桩水平振动响应计算模型,通过引入势函数对土体振动方程进行解耦,结合桩土耦合条件求得了桩顶复阻抗解析表达式。将该解退化到不考虑竖向荷载的水平振动响应解与已有理论解对比,验证了该解的合理性。通过算例分析,研究了竖向荷载、激振频率和桩长对管桩桩顶水平复阻抗、桩身位移和内力的影响,研究结果表明:复阻抗实部和虚部在桩土系统固有频率处均发生共振;竖向荷载使管桩位移和内力发生重分布,竖向荷载为零时,位移、弯矩和剪力最大值均出现于管桩中上部,随着竖向荷载增大,其最大值均出现于桩底;桩身水平位移随频率变化而变化,管桩中下部转角、弯矩和剪力受频率影响较大;桩身中下部位移和内力受桩长影响大于桩身其他部分;无桩芯土时桩顶水平位移和转角比桩芯土存在时大。     

高温下钢筋混凝土框架的内力重分布研究

通过钢筋混凝土框架的火灾全过程分析,初步探讨高温下钢筋混凝土框架的内力重分布规律。推导建立了高温下钢筋混凝土的简化梁单元模型,编制了钢筋混凝土框架高温反应的全过程分析程序,程序的正确性得到了其他学者试验结果的验证。选取1榀单层3跨的钢筋混凝土框架,针对不同梁柱线刚度比和不同柱子轴压比的情况分别进行了该框架的高温反应分析,考察了部分控制截面的内力重分布规律。研究结果表明,高温下框架结构产生剧烈的内力重分布,其中框架梁的轴力和梁端弯矩变化尤为剧烈,成为影响框架结构其他控制截面内力变化的主要因素之一;随着梁柱线刚度比和柱子轴压比增大,框架梁的轴向压力逐渐加大。在结构层次上开展钢筋混凝土框架的耐火研究,可更为全面科学地把握不同构件的最不利受力状况。     

静压桩挤土对既有隧道的影响及施工措施研究

通过在桩与接触土体之间设置法向和切向的接触单元,建立静压沉桩全过程的三维差分数值分析模型。研究沉桩挤土引起既有隧道产生位移和附加内力的规律,随着隧道与桩距离的增加,隧道结构位移和内力呈指数衰减。以静压桩挤土效应引起的附加弯矩和隧道原弯矩的比值为指标,量化表示沉桩挤土对既有隧道的危害程度。提出在桩与既有隧道之间设置隔墙以减小静压沉桩施工对既有隧道的危害的具体施工措施。给出隔墙施工参数与附加弯矩和隧道原弯矩的比值的关系图。     

后张有粘结预应力混凝土框架的试验方法

针对预应力框架的试验研究，介绍了一种新的试验方法。采用该方法的试验中，框架柱两柱底间断开，利用试验装置约束柱底以模拟柱底的嵌固效果，并利用约束装置测出柱底反力。对于试验加载前预应力框架本应存在的预应力次内力及框架自重内力，试验中是通过调节柱底的约束装置对框架人工施加反力来实现的。本文简要论述了该试验方法的试验条件和操作方法，并从理论上证明，采用本试验方法建立起来的预应力框架可以等价于实际工程中的预应力框架。     

半刚性连接钢框架关键柱破坏后动力响应分析

框架中关键柱破坏后,节点的连接刚度将会影响剩余结构的内力重分配及动力响应。建立了9层Benchmark钢结构模型,以端部约束系数r为参数,采用拆除构件法对关键柱破坏后结构体系的动力响应进行了分析,同时分析了不同位置柱破坏对结构体系的影响。分析结果表明:与失效柱相连处的梁其靠近失效点的梁端弯矩随节点连接刚度的增加并无明显变化规律,远离失效点的梁端弯矩随节点连接刚度的增加而增大;与失效柱相连处的梁中轴力随节点连接刚度增大而急剧减小,节点连接刚度大于一定值时,梁中轴力变化不明显;节点连接刚度的提高可以减小结构中关键构件的内力及变形,提高结构的抗倒塌能力。     

地层沉降条件下可缩性钻井井壁受力机理的试验研究

针对地层沉降条件下煤矿立井井壁的破坏机理,提出了一种新型可缩性钻井井壁结构。通过模拟试验表明:在地层沉降条件下,这种井壁结构能随之压缩,从而可使作用在井壁上的竖向附加力(即负摩擦力)得到相应衰减,使井壁达到安全使用。由此提出了可缩性钻井井壁竖向承载力的设计方法。研究成果已在淮北矿区的4个井筒中得到了成功应用。     

大跨度跳层空腹网架结构的简化分析方法

本文以考虑剪切变形的交叉梁系柔度法和多层框架在竖向荷载下的分层法为基础提出了跳层空腹网架的简化分析方法。该方法通过将两向正交平面空腹桁架等代为两向正交实腹梁,经求解柔度方程后,可回代成平面空腹桁架求算杆件的内力。本文详细地推导了跨越层柱子对等代实腹梁作用的端弯矩,同时求算出了考虑跨越层柱子影响时等代实腹梁的柔度系数,建立了柔度方程。提出了回代过程中跨越层柱子对等代实腹梁作用端弯矩在求杆件内力时的处理方法,给出了简化计算方法的具体步骤,并编制了相应的计算机程序。通过算例分析可知该简化分析方法具有较高的计算精度,可满足工程结构设计的要求。     

梁条单元的构造及框筒角柱内力的计算

本文根据角柱在框筒结构中的特殊作用构造了梁条单元，推导了梁条的单元刚度矩阵和角柱内力的计算公式，并将这些改进应用在框筒的平面应力有限条法中，获得了令人满意的角柱主要内力计算结果。     

圆弧拱形钢管在水平荷载作用下的P-△效应

无铰圆弧拱形钢管结构设计中,通常计算由竖直荷载引起的平面内内力Mx、Nx、Qx和水平荷载引起的平面外内力My、T、Qy,然后进行内力合成和强度校核.现有文献均没有考虑由于水平位移后在垂直荷载作用下所产生的对支座的附加力矩.这个附加力矩到底有多大,工程设计中能否忽略不计?本文从理论上推导出拱形钢管出平面的水平位移及由此引起的附加力矩的实用计算公式.