模块化装配式高层钢结构节点静力性能分析与试验研究

以模块化装配式高层钢结构中的一种关键节点为研究对象,考察其极限承载能力和抗弯刚度并对其静力性能进行有限元分析和试验研究。结果表明:该种节点转动刚度较大,节点的极限承载能力高,试验中破坏主要是由于桁架梁腹杆失稳,进而引起整个桁架梁的平面外失稳,而节点本身高强螺栓连接部分并未出现滑移。     

模块化装配式钢结构桁架梁承载力性能研究

对装配式钢结构住宅体系的钢桁架梁承载力进行研究,采用有限元软件ANSYS建立不同跨度、不同弦杆尺寸的钢桁架梁有限元模型,对其进行非线性静力分析,对比不同参数桁架梁的荷载-位移曲线,对桁架梁的极限承载能力以及变形破坏特性进行分析研究,获得装配式钢结构体系中钢桁架梁的破坏机理。钢桁架梁破坏时塑性区主要在跨中弦杆处,而腹杆相对受力较小,跨中弦杆先于腹杆破坏,满足"强剪弱弯"的设计要求;各桁架梁屈服荷载与极限荷载相差比较大,使得构件从屈服到破坏有较大的延性空间。     

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。     

含UHPC薄层的新型栓钉组合剪力键抗拔性能试验研究

基于超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,简称为UHPC)良好的受力性能，提出了一种由钢板-UHPC薄层-普通混凝土叠合而成的新型栓钉组合剪力键，用于增强基础环式风力机基础中基础环与混凝土间的界面抗拔能力。通过对1：3缩尺模型进行了3组共9个静力拔出试验，研究了UHPC薄层厚度对新型栓钉组合剪力键的荷载-滑移曲线、破坏形态及极限承载能力的影响。结果表明，整个受力过程可经历4个阶段，即界面间摩擦传力弹性阶段、栓钉受剪弹性和弹塑性阶段、混凝土受拉破坏阶段。UHPC薄层的加入，栓钉不仅在钢板与UHPC薄层界面(简称第一界面)即栓钉根部出现了塑性，同时在UHPC薄层-普通混凝土交界面(简称第二界面)上亦出现了明显的塑性，使得新型栓钉组合剪力键抗剪刚度及承载力均较普通栓钉剪力键有显著提高。同时栓钉根部剪应力峰值明显降低，有效提高了剪力键的抗拔性能。基于试验结果，提出了基于双界面栓钉屈服的新型栓钉组合剪力键抗拔承载力计算公式。对比结果表明，该公式能较好反映UHPC薄层厚度对承载力的贡献。     

钢-超高性能混凝土组合板冲切性能试验研究和承载力计算

钢-超高性能混凝土(UHPC)组合板是将钢板与UHPC通过连接件组合成整体,具有高强、高延性、抗开裂、施工便利等特性,可应用于桥面板、防护工程等结构中.由于钢-UHPC组合板相对较薄且往往承受集中荷载,因此需要对其抗冲切性能进行重点研究.通过变化连接件参数、UHPC厚度、钢板厚度和加载区边长,完成了14块板件在集中荷载...     

带加劲肋的顶底角钢与腹板双角钢连接的梁柱节点的试验

通过带加劲肋的顶底角钢和腹板双角钢连接的梁柱节点静力荷载试验,分析顶底角钢、顶底角钢加劲肋、腹板角钢、梁柱翼缘和腹板在荷载作用下的应力情况,确定这种连接的受力性能及破坏模式,得到此类连接的M-θ曲线、连接初始刚度、极限承载力和极限转角,讨论了加劲肋及其他因素对连接性能的影响。     

平面K型圆钢管搭接节点静力性能的试验研究

对平面K型圆钢管搭接节点的静力性能进行了静力单调加载的试验研究。实施了7个内隐蔽部分不焊接节点和3个内隐蔽部分焊接节点的试验。本文介绍了节点试验方案,考察了搭接节点的受力性能和破坏模式,并对内隐蔽部分焊接与否、焊脚尺寸、节点处集中荷载幅值以及腹杆搭接顺序对节点极限承载力的影响进行了讨论。试验研究结果表明,贯通腹杆受压时内隐蔽部分焊接与否虽然对节点的破坏模式和应力分布有一定的影响,但是对节点极限承载力影响较小;当腹杆与弦杆的壁厚相对值变小后,由于传力不均匀导致的腹杆局部破坏将成为主要破坏模式,而这一因素和所导致的承载力降低在既有的规范公式中尚未有相应的反映。     

圆钢管混凝土K型焊接管板节点受力性能试验

为研究格构式钢管混凝土风力发电机塔架K型焊接管板节点的受力性能,进行了4个圆钢管混凝土K型焊接管板节点的单调静力加载试验和1个空心圆钢管K型焊接管板节点的对比试验,探讨了该类节点的破坏模式、极限承载力以及节点区应力分布和发展规律,研究了各试验参数对节点受力性能的影响。试验结果表明:塔柱内混凝土的填充使得焊接管板节点的破坏模式由节点交汇处塔柱管壁塑性变形失效转变为节点板失效和腹杆失效;节点的极限承载力大幅增加,变形减小;节点几何参数和构造参数的变化对试件受力性能的影响较大;当节点板中部设置加劲肋时,节点的承载力提高,节点板平面外失稳得以避免;当节点极限承载力由腹杆屈曲或屈服承载力控制时,在一定范围内随着腹杆与塔柱管径比和壁厚比的增加,节点的承载力提高。     

大跨度两铰钢拱桥面内稳定分析

几何非线性及稳定问题是大跨度钢拱桥设计中的重要课题之一。本文应用弹塑性大变形计算方法 ,通过对两座大跨度两铰钢拱桥的面内非线性分析 ,讨论了结构稳定计算中加载方法的影响以及材料屈服与结构失稳间的关系 ,结果表明 ,加载顺序对承载力计算结果的影响十分小 ,按 μ (恒载 +活载 )比例加载法推定的极限荷载与再现结构初始状态的逐次加载法所得到的结果基本一致 ;加劲梁的早期屈服增加拱肋的负担 ,对钢拱桥的失稳具有显著的影响 ;用初始屈服荷载可以比较精确地推定两铰钢拱桥的极限承载能力     

钢-UHPC组合板受弯性能的试验研究

提出钢-UHPC轻型组合桥面系,以消除正交异性钢桥面铺装层易损和钢桥面板疲劳开裂两类病害。为探究该组合桥面系在局部轮载作用下的横向受弯性能,对10块钢-UHPC组合板进行试验研究与理论分析。试验结果表明:负弯矩作用下,组合板的弹性阶段取决于UHPC的弹性性能;保护层厚度与截面配筋率对UHPC开裂影响十分显著;纵向配筋率越高,纯弯段裂缝分布越密集;当裂缝宽度小于0.2mm时,荷载与最大裂缝宽度关系近似线性;破坏形态为UHPC层受拉断裂。正弯矩作用下,组合板的弹性阶段取决于钢板与UHPC层界面的自然黏结强度;纯弯段裂缝间距几乎与横向钢筋的间距相同;在极限荷载前,荷载与最大裂缝宽度关系近似线性;钢板将纯弯段UHPC最大裂缝宽度有效限制在0.2mm左右;破坏形态为剪跨区栓钉被剪断。按截面换算法计算UHPC的开裂强度为18.1~32.7MPa,满足工程要求;按塑性分析方法计算钢-UHPC组合板的抗弯承载力,与试验值吻合较好。     

钢管混凝土桁梁受弯试验研究

针对钢管混凝土桁式受弯构件的整体受力性能,设计并制作了钢管混凝土桁梁试件,进行了四分点对称加载,分析了钢管混凝土桁梁的变形与应变分布模式、破坏模式和承载力等。试验结果表明:钢管混凝土桁梁变形比实腹梁小很多且主要集中于边段;桁梁节点受力复杂,节点承载力是结构承载力的控制因素;弦杆填充混凝土可增大弦杆的径向刚度并约束节点变形,避免发生弦杆钢管塑性失效,从而提高节点承载力。四分点对称荷载作用下,全焊桁梁腹杆实际分担的轴力值小于铰接桁架的计算值,弦杆承受了较大的弯矩;节点破坏前桁梁试件边段腹杆有较明显的剪切变形。     

中山异型拱桥力学性能试验及模拟分析

中山异型拱桥是由两条倾斜的钢拱肋、桥面曲线钢箱梁及倾斜的吊杆组成的多元空间体系,属于特殊的空间钢肋拱桥,受力复杂。为研究其力学行为,进行了缩尺模型试验。介绍了该桥模型试验的目的、模型设计原则、测试工况、加载方案以及应变和变形测点布置情况等,给出了几个主要荷载工况下模型试验的主要结果。同时利用ANSYS软件建立空间有限元模型,对其静力、动力性能进行了理论分析。试验数据与理论数据比较接近,证明该桥设计是合理、安全的。     

Experimental shear resistance evaluation of Y-type perfobond rib shear connector

Recently due to the increase in the construction of the steel–concrete composite structures, researches on shear connector which is capable of composite behavior of two members have been widely studied. This study evaluated the behavior of Y-type perfobond rib shear connector which is superior in shear resistance and ductility than conventional perfobond rib shear connector. Also, it suggested a shear resistance equation based on the push-out test. Firstly, various types of the proposed Y-type perfobond rib shear connectors have been examined to evaluate the effect on design variables such as strength of concrete, transverse rebar, thickness of rib, and Y-shape angle. As a result, the experiment showed that the higher the concrete strength, the shear resistance increased, while ductility decreased. In addition, transverse rebar significantly impacted both shear resistance and ductility to increase. Moreover, as thickness of ribs increased, shear resistance increased and ductility decreased. It was also proven that Y-shape angle has an effect on shear resistance and ductility to grow. Furthermore, it was indicated that Y-type perfobond rib shear connector has higher shear resistance and ductility than the conventional perfobond rib shear connector by comparing and estimating the experimental results. Lastly, the effect of bearing resistance, transverse rebar, dowel resistance by holes, and dowel resistance by Y-shape ribs on shear resistance was estimated by regression analysis. Through the result, the shear resistance equation was suggested to predict shear resistance of Y-type perfobond shear connector.     

三拱肋钢管混凝土系杆拱桥拱脚局部应力分析

针对三拱肋钢管混凝土系杆拱桥的拱脚,采用有限元程序建立了中拱肋拱脚节点的有限元模型,分析了在多种工况作用下的拱脚区域的应力分布和受力机理,计算结果表明:设计时需要注意对拱脚和拱肋相接处、支座支撑处、系杆与端横梁连接处等位置采取局部钢筋网的加强等措施以分散应力。     

人行景观拱桥的设计构思与优化

凤凰山景观桥是凤凰山公园内一座全焊接钢结构桁架拱桥。它的特点是,桁架的上弦杆在全桥范围内没有侧向支撑点,靠布置的较为密的腹杆来给上弦杆提供一定的侧向刚度。传统的拱桥是在支座处受水平推力的结构,由于本桥的2榀主桁架在平面内的自身刚度较大,运营时活载也比较小,故在运营阶段不需要基础提供水平推力,这样,就减小了在温度荷载作用下基础的支反力,从而减小了下部结构的造价。本文首先介绍了该桥的工程概况,重点论述了设计构思及结构体系优化的过程,并对该桥的静动力特性及整体稳定性验算进行了一定的论述,验证了该桥在结构形式存在创新条件下设计的安全性,可为今后景观人行桥的多样化发展提供参考。     

武烈河大桥——钢管混凝土拱桥设计

承德市武烈河大桥主桥为单跨170 m钢管混凝土中承式桁拱桥,桥面总宽28 m。拱肋为钢管混凝土结构,矢跨比f/L=1/4.72,拱轴线采用m=1.3的悬链线,全桥分二榀拱肋,二榀拱肋中—中间距17.2 m。有限元分析采用大型桥梁结构分析软件M IDAS。     

Shear resistance of the perfobond-rib shear connector depending on concrete strength and rib arrangement

In this study, a perfobond-rib shear connector between steel and concrete mixed girder bridge components is described. Push-out tests were conducted and the results were compared with established shear-capacity equations for perfobond shear connectors. Modified shear-capacity equations that consider the perfobond-rib arrangement, including rib height and spacing, are proposed. The test results were compared with studies of the concrete end-bearing zone, of transverse rebars in the rib holes, and of the shear-capacity equations of perfobond ribs. From the push-out tests, the shear capacity of the perfobond-rib shear connector varies in proportion to concrete strength, as indicated by the increase in the contribution to the shear resistance of the concrete. The ductility of the conductor is related to the flexibility limit of the transverse rebar in the rib hole. The shear capacity of a twin perfobond-rib shear connector was reduced to about 80% that of a single perfobond rib by reducing the shear capacity contributed by the concrete end-bearing zone, the concrete dowel, and the transverse rebar in the rib hole. The perfobond rib can be used as a shear connector in composite or mixed structures since it has sufficient ductility as well as high shear capacity.     

无风撑背靠式钢管拱肋焊接变形控制技术

介绍了韩江北桥无风撑人字形背靠式钢管混凝土拱桥钢拱肋合拢后,通过对钢管拱肋焊接变形有效控制以减小钢管拱肋横向偏位,使其达到了规范允许范围之内。     

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...