北京将台花园网壳焊接节点受力性能有限元分析

对北京将台花园网壳屋面中采用的焊接钢结构节点进行了加载试验,结果表明,节点在设计荷载工况下是安全的,具备继续承载的能力。根据试验节点的几何与材料特性建立有限元模型,施加与试验相当的荷载与约束条件,对试验过程进行全过程数值模拟。基于试验数据,有限元模型的可靠性得以验证,并得到了节点的屈服荷载与极限承载力,可以对节点的受力...     

等宽KX形矩形钢管相贯节点受力性能研究

为研究武汉江夏大花山户外运动中心大跨度屋盖中等宽KX形矩形钢管相贯节点的受力性能,对1个足尺寸节点试件开展了加载试验。结果表明：节点在设计荷载下处于弹性状态,2.7倍设计荷载下节点发生破坏,破坏形态为弦杆非加厚段翼缘和腹板局部鼓曲。采用ABAQUS建立了节点有限元模型,准确考虑了材料和几何双非线性特性,对节点加载试验过程进行了准确模拟。基于验证可靠的有限元模型,探究了弦杆厚度、腹杆轴力比、弦杆轴压力、支杆轴力及弯剪作用对节点承载力的影响规律,提出了弦杆承受轴压力时的承载力折减系数计算公式,并给出了等宽KX形矩形钢管相贯节点可按K形节点进行设计的建议。     

空间网壳结构焊接相贯节点性能分析

焊接相贯管节点连接简便,承载性能好,用钢量小,在海洋平台、桥梁、高层,尤其是大跨度网壳结构中应用广泛.空间网壳结构节点区受力复杂,目前的节点设计规范没有给出大型、异型及轴力、弯矩组合作用下焊接管节点的承载力设计方法.因此,有必要对焊接管节点在多种荷载工况下的性能进行分析.本文以北京市某空间网壳结构植物园的焊接管节点为背景,计算了节点在轴力、剪力、弯矩及扭矩组合作用下的应力、变形分布,得到了节点极限承载力,分析了节点弹性、塑性阶段刚度和承载性能的变化,并通过对比分析探讨了设置加劲肋和改变节点构造形式对节点强度和刚度的影响,对节点进行了优化.分析结果表明,贯通管节点在复杂受力条件下可能出现节点区应力集中导致局部屈服,对节点整体刚度有较大影响;在节点内部设置加劲肋能够缓解节点相贯处的应力集中,有效阻隔屈服区沿管壁方向扩展,提高节点极限承载力.     

加强型空间相贯管节点受力性能分析

随着大跨度空间钢结构的发展，出现了许多新型的复杂空间节点形式，而我国现规范中对空间多杆系汇交管节点还没有强度计算公式，故对实际工程中出现的此类节点进行理论分析和试验研究就显得格外重要。本文对一内置加劲板加强型节点的受力性能进行了分析，得出了其极限承载力和破坏模式，对以后相关课题的研究具有参考意义。     

T形圆管相贯节点的低周往复受力性能研究

通过对T形相贯节点在低周往复荷载作用下的试验,研究该节点的破坏形式、受力性能,同时对该节点进行有限元模拟分析,其结果与试验结果较为吻合。分析结果表明:T形圆管相贯节点具有较好的延性。T形相贯节点的滞回曲线稳定饱满,具有较为理想的抗震耗能作用。     

北京新机场航站楼C形柱复杂钢管相贯节点受力性能研究

以北京新机场航站楼C形钢柱典型复杂钢管相贯节点为研究对象,设计了9个足尺节点,对其进行空间静力加载试验,研究不同加劲肋设置、钢材强度和加载方式对节点受力性能的影响。结果表明：未设置加劲肋的节点承载力较低,无法满足结构安全需求;采用Q345C钢材设置加劲肋的节点在设计荷载作用下有部分区域会进入塑性工作状态;采用Q460GJC钢材设置加劲肋的节点能够在1.4倍设计荷载作用下保持完全弹性工作状态;不同的加载方式仅对未设置加劲肋的节点影响较大,对设置加劲肋的节点影响较小。在试验研究基础上,对节点破坏模式和承载能力进行了研究,对加劲肋的设置进行优化,以设置三道加劲肋为优。     

钢管混凝土L形柱-H型钢梁Z字形拼接节点受力性能分析

对一种钢管混凝土L形柱-H型钢梁Z字形拼接节点进行了有限元参数分析。通过改变7种参数,建立22个模型,分析各节点的受力性能。分析表明:工程中可以省去腹板处拼接板的连接、采用削弱型上下部翼缘加劲肋替代矩形上、下部翼缘加劲肋;增加翼缘高强螺栓数量,能够提高节点的承载能力和总耗能,但是延性性能有所降低;增加翼缘高强螺栓预拉力,能够提高节点的滑移荷载和总耗能,延缓节点的滑移;增加上、下部翼缘加劲肋厚度,能够提高节点的正向峰值荷载和总耗能;增加上、下部翼缘加劲肋高度,能够提高节点的滑移荷载和总耗能;上部翼缘加劲肋能够显著提高节点的受力性能。各节点具有良好的延性和塑性转动能力。     

考虑应变率效应钢筋混凝土梁柱节点受力性能有限元分析

受材料率敏感性的影响,钢筋混凝土构件具有率敏感效应,其刚度、承载力在不同应变率水平下均有所不同。基于试验结果,考虑应变率效应对钢筋混凝土梁柱节点受力性能的影响,通过有限元分析软件ABAQUS,采用混凝土损伤塑性模型以及考虑强化的钢筋双折线模型,进行了不同加载速率下梁柱节点受力性能的有限元分析。分析结果表明:采用混凝土损伤塑性模型,可以有效地模拟钢筋混凝土梁柱节点在快速加载情况下的应变率效应,数值分析得到的梁端荷载-位移骨架曲线以及节点组合体快速加载情况下的承载力与试验结果基本吻合;快速加载下,受混凝土和钢筋率敏感性的影响,钢筋混凝土梁柱节点组合体的承载力得到提高;在屈服荷载之前,有限元分析得到的梁柱节点组合体刚度略高于试验值。     

双拼梁与柱节点受力性能的有限元分析

为研究双拼梁与柱节点的受力性能,采用有限元分析软件ABAQUS建立3组共10个试件模型,分析双拼梁螺栓端距、双拼梁加劲肋布置方式及双拼梁间隙大小等参数对节点破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、耗能能力的影响。分析结果表明:双拼梁螺栓端距变化对节点塑性铰位置影响较大,对滞回曲线、骨架曲线、耗能能力影响较小,建议设计时双拼梁螺栓端距取1. 0～1. 25倍的梁截面高度;在梁上距离柱1/4梁截面高度处设置一道加劲肋可以有效提高节点承载力、滞回性能和耗能能力,并能使梁高应力区段得到加强,迫使节点塑性铰外移;双拼梁之间存在间隙虽能提高节点承载力,但节点耗能能力会下降较多,且间隙过大时易出现双拼梁失稳,应避免双拼梁之间存在间隙。     

可调节误差套筒节点受力性能有限元分析

针对中小跨度单层空间网格结构,提出可调节误差的套筒节点,该节点通过螺纹连接,可重复拆卸与拼装,且能够进行角度误差和长度误差调节,便于安装施工。为研究该类节点的受力性能,基于ANSYS建立节点实体模型,对其进行受拉、受压和受弯有限元分析,考察节点各部件的受力状态和破坏机理。通过参数分析,研究节点焊接球壁厚、接头壁厚、套筒壁厚、内外衬环壁厚和接头间隙等对其承载力的影响规律。研究结果表明：节点薄弱区位于内外衬环连接处;随着焊接球壁厚的增大,节点的受拉、受压及受弯承载力均逐渐增大;接头壁厚增大,节点各项承载力均逐渐增大,但当壁厚增大至接头半径的1/2后,节点承载力基本不变;增大套筒壁厚,节点承载力逐渐增大,但增幅会逐渐减缓;内外衬环最小壁厚对节点的刚度和承载力影响较小;接头间隙的存在对节点的各项承载力和刚度影响较小。     

插入式钢次梁节点试验与有限元分析

近年火力发电厂引入了1种新的钢混凝土组合结构,即型钢直接插入混凝土主梁作为次梁承担荷载。根据某实际工程,采取1∶2缩尺模型,设计2组4个节点,对600 mm和900 mm不同混凝土梁高,有无锚筋情况进行试验研究。研究表明：该节点形式下钢梁端部的最大约束弯矩约为60 kN·m;锚筋对结构无明显影响;当梁高较小时混凝土主梁发生剪切破坏,当梁高较高时,钢次梁发生受弯破坏。对该结构进行有限元参数分析,结果表明：混凝土主梁高700 mm为2种破坏临界值;抗剪键刚度、楼板厚度对结构承载力有明显影响;锚筋尺寸对结构影响不大;插入端部翼缘宽度对结构有一定影响,但规律不明显。     

倒装式基层沥青路面结构力学行为分析

采用有限元法,对倒装式基层沥青路面结构的力学行为进行分析.结果显示：倒装式基层沥青路面结构面层的底面受拉应力作用,随着轴载的增大,拉应力近似呈线性递增;倒装式基层沥青路面结构的底面拉应力明显小于典型半刚性基层沥青路面结构的底面拉应力,因而具有更好的抗裂性;级配碎石层底面始终处于受压状态.     

钢结构连廊安装施工方法及力学分析

某研发中心实验楼,由于现场条件限制,不能搭设脚手架,导致主钢梁不能在空中拼接,与此同时,主梁在地面拼接后的自重超出现场塔式起重机承载范围,现场又没有大型吊车站位位置,基于以上原因,给出了使用人工手拉葫芦方法进行吊装的方法和步骤,并对吊装支架和主钢梁在自身重力作用下的受力性能进行了分析。     

钢板-混凝土组合梁受力性能数值分析

利用ANSYS软件,建立了钢板-混凝土组合粱的三维有限元数值分析模型,该模型考虑了材料非线性,模拟结果与实验数据比较,吻合较好.结果表明,所建立的模型是有效的.利用该模型,对钢板-混凝土组合梁的受力性能进行了参数分析,为钢板-混凝土组合粱的设计及应用提供了参考依据.     

盾构隧道管片接头三维有限元分析

钢筋混凝土管片作为盾构隧道最基本的结构单元,其承载力影响管片环的整体性能。接头对管片环有削弱作用,使得对接头力学行为的分析显得尤为重要。通过对盾构隧道管片接头进行精细的三维有限元分析,得到接头的极限荷载及极限荷载下的应力、裂缝分布。研究发现,正弯矩作用下的接头强度取决于接头的局部强度;接头极大降低了管片环的整体承载能力;螺栓等连接件与管片混凝土之间的强度匹配也影响了管片接头强度。     

蜂窝梁-实腹柱十字形节点受力性能研究

为研究蜂窝梁-实腹柱框架中节点的受力性能,利用ABAQUS有限元软件对28种不同扩高比和开孔位置的蜂窝梁-实腹柱十字形节点足尺模型进行了数值模拟分析,详细研究了蜂窝梁-实腹柱十字形节点的破坏模式、塑性铰产生位置、滞回曲线、骨架曲线、延性性能和耗能能力。结果表明:蜂窝梁-实腹柱十字形节点由于梁上开孔的削弱作用,塑性铰由节点域向梁上第1个孔洞处转移,避免在节点域破坏,具有良好的抗震性能;蜂窝梁第1开孔位置一定时,随着扩高比K增加,节点水平承载力先增加后降低,并在K=1.4左右时达到峰值;扩高比K一定时,随着梁上第1个孔洞中心距柱距离L的增大,节点水平承载力先增加后趋于稳定;综合考虑扩高比K和开孔位置L对节点水平承载力及塑性铰产生位置的影响,并定义参数α_h,给出参数K和α_h的建议合理取值范围;在此取值范围内,蜂窝梁 实腹柱十字形节点水平承载力较高,滞回曲线饱满,具有良好的延性与耗能能力,且塑性铰出现在梁上第1个孔洞附近,满足“强节点弱构件”的抗震设计要求,具有良好的抗震性能。     

后张部分粘结预应力抗拔灌注桩的受力机理研究

随着地下空间的开发和利用,地下建筑结构埋深不断增加。当地下水位较高时,地下结构就会受到较大的浮力,因此需要在结构底板下设置抗拔桩。为了研究后张部分粘结预应力抗拔灌注桩的受力机理,首先通过试验测试了预应力钢绞线和水泥净浆的粘结强度。然后,运用ABAQUS有限元分析软件进行数值模拟,得出了粘结强度参数。在此基础上对后张部分粘结预应力抗拔桩进行数值分析,研究其受力机理,为工程应用提供理论依据。研究表明,后张部分粘结预应力抗拔灌注桩侧摩阻力由桩顶至桩底逐渐增加,持力点主要在桩底部,而预应力的施加不仅可以避免裂缝的产生,还可以抵抗“泊松效应”而产生的“颈缩现象”的影响,对提高桩体的抗拔性能十分有利。     

方钢管混凝土柱-H形钢梁不同构造隔板贯通节点力学性能研究

为研究具有不同连接形式、隔板厚度和外伸长度的隔板贯通节点的力学性能,使用ABAQUS对不同构造节点进行数值模拟研究。基于试验结果验证了建模方法的准确性,并分别建立了全焊接、腹板栓接-翼缘焊接、下栓上焊、全螺栓四种连接形式的隔板贯通节点模型,对比了不同连接形式节点的力学性能,对产生差异的原因进行了机理分析。并进一步针对下栓上焊连接形式节点的隔板厚度、外伸长度对力学性能的影响进行了参数化分析。研究发现,具有翼缘螺栓连接形式的节点承载力更高且塑性铰远离节点核心区,基于此且考虑到施工因素,认为下栓上焊的连接形式具有显著优势;隔板过薄或隔板外伸长度过长均会降低该种节点的承载力和延性,隔板也会发生明显变形导致在核心区形成塑性铰,劣化节点受力性能。推荐工程中采用的隔板厚度宜比钢梁翼缘厚度厚3mm左右,隔板外伸长度宜控制在50~75mm。     

不同形状钢吊箱动力特性比较分析

钢吊箱是深水高桩承台施工的一项重要技术,其结构构造复杂,施工难度大.结合一具体工程,通过建立有限元模型,对八边形和椭圆形钢吊箱结构的动力特性进行了比较分析,得出的相关结论可以为钢吊箱的设计和施工借鉴。