三维波纹钢板-混凝土复合结构抗震塌性能试验研究

为研究三维波纹钢板混凝土复合结构的抗震塌性能,进行了一系列TNT装药接触爆炸试验,获得了复合结构的极限破坏形式,并分析得到其震塌系数为0.23.由试验结果对比表明,三维波纹钢板复合结构比压型钢板混凝土复合结构的抗震塌破坏级别提高了3级.     

钢筋混凝土-高强钢板组合结构抗震塌性能试验研究

为研究钢筋混凝土-高强钢板组合结构的抗震塌性能,对3种钢筋混凝土-高强钢板组合结构靶标开展了现场爆炸试验,通过对不同配置的组合结构在接触爆炸条件下的变形情况和破坏形态的对比,分析了钢板材料、钢板和混凝土厚度对组合结构抗震塌性能的影响,并采用数值仿真的方法推演了6 mm厚高强钢板的极限抗震塌性能。结果表明：(1)与普通Q345钢板相比,采用高强钢板作为背板能够有效提高靶标的整体抗震塌能力;(2)通过对比靶标裂缝的数量、测点微应变、爆坑深度、塑性位移以及整体破坏程度可以看出,高强钢板的厚度对靶标的抗震塌能力影响较大;(3)与2号靶标相比,高强钢板作为背板的5号靶标混凝土、钢板用量均减少了25%,塑性变形和混凝土板的破坏程度、范围却明显减小,表明钢筋混凝土板和6 mm厚高强钢板复合后具有更好的抗震塌效果,其相当不震塌系数约为0.186。     

波纹钢板覆面冷弯薄壁型钢龙骨式剪力墙抗震性能研究进展

近期研究表明在高风带和地震易发地带,覆波纹钢板的冷弯薄壁型钢龙骨式剪力墙是一种很有应用前景的新型抗侧力结构体系。最近在北德克萨斯州大学对波纹钢板覆面冷弯薄壁型钢龙骨式剪力墙进行了大量试验研究,试验包括墙体试件在水平单调加载和循环反复加载下的抗剪性能试验。对已有研究成果进行了总结,具体内容包括对墙体抗剪性能的试验研究和有限元模拟,以及对整体房屋体系的抗震性能评估。以表格的形式给出了风荷载和地震荷载作用下波纹钢板覆面冷弯薄壁型钢龙骨式剪力墙的抗剪强度建议值。并通过对6个不同建筑原型进行增量动力时程分析,得到了抗震性能设计的3个主要参数。     

无屈曲波纹钢板墙抗震性能与设计理论

提出了一种承载-消能双功能构件,即无屈曲波纹钢板墙。该构件通过利用波纹钢板自身较大的面外刚度,避免过早发生面外屈曲,以保证其在屈曲前可充分屈服消能。首先,通过波型参数分析,包括板厚、波高、波折角度等,得到了保证波纹墙在1/50层间位移角下不发生屈曲的最优波型,并针对波纹钢板的高厚比、宽厚比以及高宽比等进行了参数分析,分析结果表明,波纹钢板高厚比和宽厚比是影响波纹墙抗震性能的主要因素,对于波型7和波型10,当波纹钢板高厚比、宽厚比分别不大于临界值177、226时,在1/50层间位移角下不会发生面外屈曲。然后基于最优波型,提出了无屈曲波纹钢板墙的设计理论,得到了屈服承载力、极限承载力和初始抗侧刚度等理论计算公式,并利用2种最优波型共4个试件对设计理论和最优波型进行了试验验证。结果表明,高厚比(宽厚比)大于临界值的试件,在层间位移角1/50下发生了面外屈曲,而小于临界值的试件未屈曲,且滞回曲线饱满,承载力、刚度与理论值吻合较好。最后,提出了混合强化法则参数确定的简化计算方法,并利用得到的参数进行了试验数值模拟,以及参数分析了不同钢材对波纹钢板墙抗震性能的影响,分析表明,应优先采用伸长率大、屈服强度低的钢材。     

内衬波纹钢的钢筋混凝土壳体计算方法

根据经典壳体理论的柱壳微分平衡方程组，假设肋条、钢筋、波纹钢板的抗拉、抗弯作用均匀分布在肋条支持的范围内，忽略它们的抗扭作用，推导出了内衬三维波纹钢板的钢筋混凝土壳体的基本微分平衡方程组。采用三角级数法求解了均布荷栽作用下的壳体的中面位移，并与未衬三维波纹钢板的壳体进行了比较。通过比较可以看出，三维波纹钢板对于限制结构的变形有着十分明显的效果。     

波纹钢板竖向加劲钢筒仓在风荷载作用下的稳定性分析

本文进行了波纹钢板竖向加劲钢筒仓在风荷载作用下的稳定性分析.采用了正交异性板单元来模拟波纹钢板,研究了仓顶刚度、仓壁波纹高度、仓壁竖向加劲肋截面刚度和仓底约束条件对筒仓特征值屈曲分析的影响.最后,采用特征值屈曲分析第1阶模态作为结构的初始缺陷,进行了结构非线性极限承载力分析,得到了结构对于这种缺陷形式的敏感程度.     

装配式落地波纹钢板筒仓在粮食荷载作用下的稳定性分析

装配式落地波纹钢板筒仓的仓壁为波纹钢板,故其结构性能属带肋各向异性壳,其稳定性能被筒仓工程界所关心.我国《粮食钢板筒仓设计规范》(GB 50322-2011)基于各向同性圆柱壳假定而得到的钢板筒仓稳定性计算公式,实际上不能真实反应屈曲承载能力.本文采用ABAQUS程序,结合筒仓算例,建立了包括波纹仓壁板和竖向加劲肋的筒仓模型,进行了粮食荷载作用下的线弹性屈曲分析和几何、材料双重非线性分析,得到屈曲承载能力,并与规范公式进行了比较.结果表明竖向加劲肋屈曲与否决定了装配式波纹钢板筒仓的稳定,规范关于筒仓稳定性的计算公式欠准确.     

分段直波纹钢板等效刚度和弯曲行为的变分渐近分析

波纹钢板是工程中常使用的结构组件，分段直波纹板相较连续波纹板需在不连续点处引入新约束，增加了计算的复杂性。为此，基于变分渐近法推导了分段直波纹板的等效板模型。根据薄壳理论，利用单个波纹周期相对宏观变形特征长度很小的特点对应变能泛函进行渐近分析得到场变量的渐近展开，将其代入壳理论的控制微分方程中，通过求解系列对应于不同阶的微分方程组，得到与波纹结构之间的关系(完整的等效刚度)。通过梯形波纹钢板算例分析表明：构建模型可准确计算完整的等效刚度、不同几何参数下的全局位移和局部应力场；波纹钢板沿波纹方向和垂直波纹方向的拉伸刚度，与垂直波纹方向的弯曲刚度存在很大的差异(后者通常大于前者2~3个数量级)，主要原因是垂直波纹方向的弯矩主要由沿板厚度分布的膜应力平衡，而沿波纹方向的拉伸位移主要是由波纹结构的弯曲而不是平面拉伸引起的；构建模型重构的应力分布与三维模型计算结果吻合较好，仅在板中点最大应力处由于等效关系存在一定偏差。     

梯形波纹钢板的几何形状对波纹钢板拱的力学性能影响研究

利用ABAQUS有限元软件,建立波纹钢板拱的计算模型,研究了梯形波纹钢板的厚度、波高以及水平段长度对波纹钢板拱力学性能的影响。研究表明:增加波纹钢板的厚度和波高,可以增强波纹钢板拱的承载能力;增加波纹钢板的水平段长度,结构的最大应力和最大挠度呈现先降低后增加的变化趋势,波纹钢板的水平段长度存在一个合适值。根据波纹钢板结构参数对波纹钢板拱力学性能的影响研究,提出了波纹钢板顺桥向变厚度布置和横桥向变波高布置的两种布置模式,计算表明:波纹钢板顺桥向变厚度布置可以降低结构的应力和挠度,波纹钢板横桥向变波高布置同样可以降低结构的应力和挠度,综合采用两种布置模式,可以极大程度地提高波纹钢板拱的承载能力。     

天津大剧院结构设计

介绍了天津大剧院工程结构设计过程,主要包括结构体系和抗侧力体系确定、结构计算分析、抗震设计、大跨度钢结构屋盖的支座选型及布置原则、波纹钢板应力蒙皮抗扭桁架设计及双向正交钢桁架结构的材料选择与节点构造、悬挂结构竖向振动分析等内容。多道抗震设防的概念以及重要构件基于性能设计的理念在结构设计中得以贯彻。     

不同轴压比钢板-混凝土组合剪力墙的有限元分析

钢板-混凝土组合剪力墙是一种适用于高层建筑结构的新型抗侧力体系.选择合适的混凝土和钢材本构模型,利用ABAQUS有限元软件对单调荷载作用下的钢板-混凝土组合剪力墙进行有限元模拟.模拟结果表明墙体所受的竖向轴压力有利于提高其水平抗剪承载力;轴压比较小时,墙体水平抗剪承载力随轴压比增大而有所提高,但轴压比过大时,水平抗剪承载力又随之降低,轴压比在0.3～0.5之间时,墙体的水平抗剪承载力最大;竖向轴压力对墙体水平抗剪承载力的提高幅度最大为（fcAc＋fyAs）的4％左右.另外,轴压比越大,墙体的变形能力、延性都越差.     

Seismic performance of corrugated steel plate concrete composite shear walls

In this paper, composite shear walls with different encased steel plates (flat, horizontal corrugated, and vertical corrugated) were tested and simulated by Abaqus to investigate the seismic behavior of corrugated steel plate concrete composite shear walls (SPCSWs). The failure characteristics, deformation and energy dissipation capacity, and stiffness and bearing capacity of the structures under low‐frequency cyclic load were analyzed, and indexes of the seismic performance were obtained. The formulas of the shear‐bearing capacity of steel plate concrete composite shear walls are suggested, and the shear‐sharing ratio of each member is obtained. According to the obtained results, corrugated steel plates can bond with concrete well, and the bearing capacity of the vertical corrugated SPCSW are higher than that of the horizontal corrugated SPCSW. Compared with flat SPCSW, corrugated SPCSW has higher initial stiffness and lateral stiffness, better ductility and energy dissipation ability, and the degradation of bearing capacity and stiffness is slower. The shear‐sharing ratio of a steel plate is larger than that of reinforced concrete in the flat SPCSW and the vertical corrugated SPCSW, the shear force shared by steel plate and reinforced concrete in horizontal corrugated SPCSW is basically the same.     

Experimental study on seismic behavior of BFRP-plate-reinforced composite double coupling beams

为研究BFRP-钢板-混凝土组合双连梁的受力性能和破坏机理，完成了1个普通钢筋混凝土单连梁、1个普通钢筋混凝土双连梁、1个内置钢板的钢筋混凝土双连梁、1个外包BFRP布的钢板-混凝土组合双连梁的低周往复加载试验，研究了不同连梁形式和外包BFRP布对其抗震性能的影响，分析了各连梁的破坏形态、破坏特征、承载能力、变形能力和耗能能力等，并利用数字图像相关（DIC）测试技术分析了BFRP布应变随位移和时间变化的分布规律。结果表明：内置钢板和包裹BFRP布后，双连梁的延性、耗能和承载力均有显著提高；内置钢板显著提高了普通钢筋混凝土双连梁的承载能力和耗能能力，包裹BFRP布有效地提高了钢板-混凝土组合双连梁的持荷能力，BFRP布能较好地抑制混凝土裂缝的开展以及延缓混凝土的破坏速度。DIC测试技术能够较好地测定连梁外包BFRP布的变形以及应变变化，BFRP布在靠近梁墙交界处所受的力较大。     

波形钢腹板体外预应力箱梁的工程应用

将波形钢腹板应用在无背索斜拉桥中,是波形钢腹板体外预应力箱梁应用领域的又一次新的突破。本文结合亚洲最大的无背索斜拉桥—新密溱水路大桥,阐述了波形钢腹板体外预应力混凝土组合箱梁的优点,具体介绍了该桥波形钢腹板的构造以及体外预应力体系的设计,为该组合箱梁结构在我国的推广应用奠定了基础。     

BFRP-钢板-混凝土组合双连梁抗震性能试验研究

为研究BFRP-钢板-混凝土组合双连梁的受力性能和破坏机理,完成了1个普通钢筋混凝土单连梁、1个普通钢筋混凝土双连梁、1个内置钢板的钢筋混凝土双连梁、1个外包BFRP布的钢板-混凝土组合双连梁的低周往复加载试验,研究了不同连梁形式和外包BFRP布对其抗震性能的影响,分析了各连梁的破坏形态、破坏特征、承载能力、变形能力和耗能能力等,并利用数字图像相关（DIC）测试技术分析了BFRP布应变随位移和时间变化的分布规律。结果表明：内置钢板和包裹BFRP布后,双连梁的延性、耗能和承载力均有显著提高;内置钢板显著提高了普通钢筋混凝土双连梁的承载能力和耗能能力,包裹BFRP布有效地提高了钢板-混凝土组合双连梁的持荷能力,BFRP布能较好地抑制混凝土裂缝的开展以及延缓混凝土的破坏速度。DIC测试技术能够较好地测定连梁外包BFRP布的变形以及应变变化,BFRP布在靠近梁墙交界处所受的力较大。     

波形钢腹板组合箱梁桥剪力滞效应研究

波形钢腹板组合箱梁由于其力学性能和经济性能比普通箱梁优越而正被广泛地使用,本文介绍了计算波形钢腹板组合箱梁桥剪力滞系数的能量变分法,用有限元分析软件ANSYS进行了波形钢腹板组合箱梁桥的建模,并采用能量变分法的结果加以验证。结果表明采用有限元法模拟波形钢腹板组合箱梁桥的剪力滞效应效果较好,分析了波形钢腹板组合箱梁桥横桥向和纵桥向剪力滞系数的变化规律。     

波形钢板组合结构稳定性及抗剪能力数值分析

为了研究波形钢板混凝土组合墙的稳定性及对拉螺栓的抗剪能力,以三层波形钢板混凝土组合墙为基础,采用有限元软件建立了波形钢板组合墙的有限元模型,模型中混凝土、波形钢板及对拉螺栓均建立实体模型模拟,考虑了材料非线性.研究了螺栓的抗剪能力,分析了钢板与混凝土间协调工作对承载能力及抗剪能力的影响,并与规程计算公式的结果进行了对比...     

波钢一钢筋混凝土组合桥面板承载力试验研究

对一块简支半单元波纹钢一钢筋混凝土组合桥面板进行了模型试验,结果表明：这种新型桥面板整体工作性能良好,刚度较大;结构破坏时具有较高的承载力,安全储备较高。     

波形钢腹板PC组合箱梁抗扭性能试验

通过试验的方法,研究波形钢腹板PC组合箱梁在偏心荷载作用下,挠度、横向位移、刚性扭转角、箱梁截面的翘曲应变、翘曲应力及波形钢腹板的附加剪应力的分布规律,以了解悬臂波形钢腹板PC组合箱梁在扭转作用下的力学性能。研究表明:波形钢腹板翘曲应变很小,可忽略不计;翘曲应力在底板上呈现明显的直线分布规律,且最大值出现在底板的角点处;波形钢腹板上的剪应力分布较均匀,附加剪应力在腹板上的分布也有类似的规律。     

波形钢腹板PC组合箱梁悬臂施工技术

波形钢腹板PC组合箱梁是一种新型的钢-混凝土组合结构梁桥,具有自重轻、跨径大、彻底解决常规PC箱梁腹板裂缝问题、造型轻盈美观等特点,目前在日本被广泛应用,常用于跨径较大的跨河桥梁结构设计,但我国采用该技术建造的波形钢腹板桥并不多见,且大跨、宽幅的波形钢腹板桥尤为较少。本文依托前山河特大桥工程实例,对该桥悬臂施工工艺做了详细介绍,为后续大跨、宽幅波形钢腹板桥的施工工法提供了借鉴和参考。