考虑剪切滑移效应的叠合梁有限元解

为了准确计算叠合梁在荷载作用下的受力、位移,基于弹性力学基本思想和接触理论推导了考虑剪切滑移效应的叠合梁的有限元解。利用该有限元解计算了集中荷载作用下的叠合梁挠度和交界面剪切滑移,并与试验结果进行了对比分析,结果表明:有限元解与试验结果能够较好地吻合,彼此具有较强的相关性,验证了有限元解的准确性和可靠性,为分析叠合梁受力和变形提供了新的计算手段,具有较高的实际推广价值。     

考虑梁板共同作用的现浇混凝土楼盖分析

现浇混凝土梁板式楼盖体系中,梁与板形成整体,在竖向荷载作用下共同受力.然而传统的简化分析方法很少考虑梁板的共同作用机理.本文在对现浇混凝土梁板式楼盖有限元分析的典型单元类型,即3D梁单元、膜单元、板单元及壳单元作简要概述的基础上,应用三维结构有限元程序SAP2000对典型的现浇混凝土梁板式楼盖进行建模分析,通过与传统简化分析方法的结果比较,对此类楼盖结构的设计提出了一些建议.     

预制带肋底板混凝土双向叠合板极限承载力

为适应复杂荷载条件及不同的楼盖跨度,对预制带肋底板的结构体系进行了拓展。基于塑性绞线理论,推导了均布荷栽作用下常见边界条件预制带肋底板混凝土双向叠合板（双向叠合板）的极限承载力与塑性绞线形成位置,提出了双向叠合板正交2个方向单位宽度极限弯矩的简化计算公式,进行了均布荷载作用下四边简支与四边固支双向叠合板2个算例的塑性极限分析,结果表明：基于该文给出的极限承载力公式的计算结果与试验结果吻合较好。     

现浇钢筋混凝土角区格双向板肋梁楼盖试验研究

为了研究现浇钢筋混凝土双向板肋梁楼盖中梁与板的相互作用,对一柱支承的现浇钢筋混凝土角区格双向板肋梁楼盖进行了均布荷载作用下的逐级加荷试验,分析了其裂缝出现和开展过程、破坏形态以及受力性能.基于试验结果,提出了这种楼盖结构的破坏机构,并推导了相应的极限荷载计算公式.将试验所得的板内力分别与弹性理论、塑性理论计算结果进行比较,表明按弹性理论以及基于板破坏模式的塑性理论所得结果与试验结果差别较大.     

镁晶板-钢筋混凝土叠合楼板耐火性能试验研究

镁晶板—钢筋混凝土叠合楼板的下层为预制新型耐火材料镁晶板,上层为现浇钢筋混凝土板。为了研究镁晶板—钢筋混凝土叠合楼板在不同荷载比下的耐火性能及耐火等级,对3块叠合楼板试件进行ISO-834标准升温下的受火试验,得到叠合板不同位置的受火时间—温度曲线和受火时间—跨中位移曲线。试验表明,叠合板具有良好的耐火性能,耐火极限可达到1.5 h以上。利用有限元软件ABAQUS分析了试件的耐火性能,通过与试验结果对比,验证了模型的可靠性,进而采用模型考察荷载比、镁晶板厚度、混凝土保护层厚度、钢筋和混凝土的强度对叠合楼板耐火极限的影响。分析表明,荷载比和镁晶板厚度对叠合楼板耐火极限影响较大。基于参数分析结果,给出不同荷载比和不同镁晶板厚度叠合板的耐火极限。     

钢筋混凝土双向密肋楼盖的试验研究

通过对钢筋混凝土双向密肋楼盖在均布荷载作用下的试验，测出楼盖的实际承载能力、楼盖双向中线的各点挠度及楼盖在各级荷载作用下的最大裂缝宽度，并描出板底裂缝分布图形.钢筋混凝土双向密肋楼盖的破坏特点和受力性能进一步得到证实.实验结果表明， 钢筋混凝土双向密肋楼盖在均布荷载作用下，其极限平衡荷载理论计算值与实际试验结果十分相近.楼盖中心最大挠度理论计算值也满足正常使用极限状态的要求.     

钢-混凝土深肋组合扁梁楼盖空间作用研究

本文建立钢-混凝土组合扁梁整体楼盖三维实体有限元模型,对组合扁梁楼盖在水平荷载作用下的承载性能、变形特点进行了分析;采用刚度比参数和相对挠度比等方法对组合扁梁楼盖的空间作用进行了分析.研究表明,钢-混凝土组合扁梁楼盖具有较大的水平刚度,满足水平刚度无限大的假定.本文最后提出了考虑混凝土肋及其布置方向的组合扁梁楼盖刚度比的计算方法.     

简支叠合梁抗弯性能非线性分析

为了准确分析复和材料叠合梁的受弯全过程,考虑到组成叠合梁的各种材料非线性本构关系,基于经典层合理论和有限元基本思想,建立了一种新型层合梁单元,得到了该种类型单元的刚度方程.采用分步加载法进行了钢-混凝土组合试验梁及碳纤维加固混凝土梁在竖向荷载作用下的受弯全过程分析,经过试验验证,复合梁挠度的计算值与试验值有较好的一致性.     

开孔板连接件在组合柱脚中的连接性能试验研究

开孔板连接件是一种新型剪力连接件,具有剪切刚度大、受剪承载力高、抗疲劳性能好等优点.设置了开孔板连接件的组合柱脚,在轴力和反复荷载作用下的连接性能进行了试验研究.由试验得到了不同埋深比试件的荷载-滑移滞回曲线和骨架曲线、开孔板的荷载-应力曲线等.试验结果表明:开孔板连接件的设置可以有效地提高组合柱脚的抗滑移性能;一定埋深后,加深埋置深度对提高连接件性能的作用较小;开孔板所受应力沿埋置深度方向不断降低.     

预埋角钢连接件的叠合板-钢梁装配式梁板节点抗震性能研究

为优化预制底板伸出胡子筋造成运输难度大、施工不便等问题,提出了一种带预埋角钢连接件的叠合板-钢梁装配式梁板节点,并将其与出筋的装配式梁板节点和不出筋的装配式梁板节点进行了低周往复荷载加载试验,并分析3组试件的破坏形式、滞回曲线、骨架曲线、割线刚度以及能量耗散的差异性,并基于有限元建立了单调荷载下梁板节点模型,将其与往复荷载下的节点横向抗剪承载力对比。结果表明：角钢连接件减小了钢梁与叠合板之间的相对滑移,起到抗剪连接件的作用,提高了钢与混凝土之间的组合效应和抗震性能;设置角钢连接件,避免了叠合板底板伸出胡子筋带来的施工不便等问题。往复荷载下的梁板节点的横向承载力比单向荷载下降低了20.6%;横向荷载下,角钢连接件的根部应力最大,角钢上的钢筋也参与了抗剪工作,起到了增强预制层与现浇层的叠合性能的作用。     

钢筋混凝土梁柱边节点滞回性能数值模拟

为准确模拟梁柱边节点在地震条件作用下的滞回响应,建立考虑黏结退化机制的梁柱边节点有限元模型。基于ANSYS有限元平台,采用Voce-Chaboche混合强化模型定义钢筋的循环本构关系,开发组合弹簧单元实现往复荷载作用下钢筋与混凝土间的黏结退化机制,根据损伤理论提出往复荷载作用下黏结滑移本构关系预测模型。有限元计算得到的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、应力云图与试验结果的对比表明：混合强化本构能更好地描述往复荷载作用下钢筋的滞回响应,组合弹簧单元成功地反演了往复荷载作用下钢筋与混凝土的黏结退化特征,往复荷载作用下节点梁中塑性铰的发育导致梁塑性伸长,将对边节点柱造成不利影响,梁柱边节点数值模拟结果与试验结果吻合良好,为准确模拟梁柱边节点的滞回性能提供了理论基础和技术平台。     

空心RC剪力墙试验研究及非线性有限元分析

基于空心钢筋混凝土剪力墙试件在低周反复荷载作用下的试验研究,采用ANSYS有限元分析程序,对其进行了非线性有限元分析,结果表明试验结果与有限元分析结果符合较好。作为静力试验研究的补充,利用ANSYS进一步分析了混凝土强度等级、轴压比、空心率、配筋率、人工竖缝对空心钢筋混凝土剪力墙的弹塑性性能的影响。为实际工程的设计提供了理论依据。     

带肋预应力混凝土复合墙板的抗弯性能

将传统复合墙板平板层改为带肋层,优化截面的混凝土配置,从而降低复合墙板自重,在墙板两侧对称施加预应力筋,增强复合墙板的抗裂性能。为研究该混凝土复合墙板的抗弯性能,进行了3个试件在均布力作用下的抗弯试验,分析了该混凝土复合墙板的力学性能和变形模态。通过理论分析推导了该混凝土复合墙板的抗弯承载力计算公式,并采用ABAQUS软件进行了该混凝土复合墙板的对比模拟,并对肋板角度参数进行了模拟分析。结果表明：带肋预应力混凝土复合墙板与平板混凝土复合墙板存在近似的弯曲响应;带肋预应力混凝土复合墙板的抗弯承载力与平板混凝土复合墙板相比有所下降,但降幅小于自重降幅;预应力的施加显著提高了混凝土复合墙板的承载力和抗裂性能;提出的混凝土复合墙板的承载力计算公式、有限元模型均与试验结果吻合较好。     

古建筑木结构偷心造和计心造斗力学性能数值分析

古建筑木结构的斗栱做法有偷心造和计心造两种基本形式,为研究这两种斗栱力学性能的差异,以饶益寺大佛殿的偷心造与计心造斗栱为研究对象,建立偷心造与计心造斗栱的有限元模型,用某斗栱的试验数据验证了有限元模型的正确性,并分析这两种斗栱在竖向荷载和水平低周反复荷载作用下的力学性能。研究结果表明：在竖向荷载作用下,由于计心造斗栱的横栱比偷心造斗栱多,其竖向荷载位移曲线有一个明显的强化阶段,导致其极限承载力比偷心造斗栱大29.9%;在水平低周反复荷载作用下,两种斗栱的滞回曲线都比较饱满,均表现出较好的耗能能力,但二者相差不大。     

预应力钢-混凝土组合梁抗震性能试验研究

对普通钢-混凝土组合梁的钢梁和混凝土板施加预应力,即形成了预应力钢-混凝土组合梁.基于5根梁的低周反复荷载试验,对预应力钢-混凝土组合梁的破坏形态、滞回曲线、变形恢复能力、延性、耗能能力、刚度退化等抗震性能进行了较为系统的研究,重点探讨了预应力度和剪力连接程度对其抗震性能的影响.研究表明,预应力钢-混凝土组合梁具有良好的抗震性能.     

Bending properties of GCr15 steel guide rail under the multi-step loading

To analyze the bending properties of GCr15 steel guide rail based on the elastic-plastic theory, the novel bending loading method consisting of multi-step loading and corresponding unloading was applied in three specimens with different cross section shape and different heat treatment condition. According to the experimental results, using numerical calculation software program and the numerical simulation with finite element analysis (FEA), the relationships among the maximal load and displacement on cross section shape with each step bend loading, the loading stroke with the heat treatment condition, and the loading stroke with cross section shape were gained, and also those curves were discussed qualitatively. Finally, the contrast results between the numerical simulation and experiment were carried out to study the influence about the multi-step loading on specimen. It is put forward that enlightenment for the straightening stroke in the precision linear guide rail manufacture process.     

Effect of Different Connectors on Concrete Composite Box-Girders with Corrugated Steel Webs

不同剪力连接键对波形钢腹板PC组合梁力学性能影响

逯彦秋^1,2

(1.北京首都公路发展集团有限公司, 北京 100161;

2.清华大学 土木工程系,北京 100084)

创新点说明：

首次提出并通过实验方法研究了PBL剪力连接键、栓钉剪力连接键对波形钢腹板PC组合梁极限承载力、抗弯刚度、抗裂性、预应力导入效率的影响;

研究目的：

为明确波形钢腹板PC组合梁常用的两种剪力连接键（即PBL剪力键、栓钉剪力键）对波形钢腹板组合梁极限承载力、刚度、抗裂性及预应力导入效率等力学性能的影响,从而为该类型梁设计中正确选择合适的剪力连接键提供技术支持。

研究方：

采用实验结合有限元方法

结果：

PBL剪力键在提高波形钢腹板PC组合梁的极限承载力、抗弯刚度、抗裂性等反面优于栓钉剪力键,但是在梁的预应力导入效率方面不如栓钉剪力键。

结论：

在波形钢腹板PC组合梁设计中应根据梁的不同受力特点选择不同的剪力连接键,不可主观臆断地选择剪力连接键,为该类型桥梁留下安全隐患。

关键词：栓钉; PBL剪力键;极限承载力;预应力导入效率;抗弯刚度;抗裂特性

     

钢筋混凝土板非线性有限元分析

对钢筋混凝土板的截面采用分层组合模型能较好反映板受力后的开裂、应力、应变与裂缝开展等情况,并考虑混凝土在双向受力作用下的非线性性能.采用三角形薄板单元,对钢筋混凝土分层组合模型建立单元刚度矩阵.编制了非线性有限元分析程序,对所试验的复杂支承条件的钢筋混凝土板做了分析,分析结果与试验数据基本相符.有限元计算分析结果对实际应用具有参考价值.     

镍基高温合金GH4169试件有限元分析与寿命预测

对光滑薄壁管进行了多轴恒幅比例加载疲劳试验,并运用弹塑性有限元法对该加载条件下的光滑薄壁管进行了分析和计算。结果表明,用有限元法计算的试件应力应变值与试验结果吻合,并用此方法对缺口试件危险点应力应变状态进行了分析。最后,用局部应力应变法预测该试件的疲劳寿命,得到较为理想的预测结果。     

钢筋混凝土叠合结构二次受力过程数值分析

二阶段制造和二次受力是叠合结构的关键特征。基于ABAQUS软件,考虑钢筋和混凝土材料本构关系的非线性,定义了联结单元分析钢筋与混凝土之间的粘结滑移关系,确定了切向弹簧单元和主、被动接触表面分析新旧混凝土叠合面之间的粘结滑移关系,通过初始条件定义施加预应力形成初始应力场,引入生死单元模拟叠合结构的二阶段制造和二次受力过程。通过数值分析,验证有限元分析方法的正确性和可靠性,为叠合结构在实际工程中的应用以及其有限元分析提供参考。