统筹考虑全截面剪切变形能的单剪滞位移参数的薄壁箱梁剪力滞计算方法

从薄壁箱梁弯曲剪应力、剪切变形与截面纵向位移之间的关系入手,推导了箱梁全截面翼板与腹板纵向位移沿箱室周线的分布函数,据此提出优化的 箱梁全截面剪力滞翘曲广义坐标函数。基于能量变分原理建立了综合考虑全截面剪切变形能的单剪滞位移的弯曲剪力滞控制微分方程组。该微分方程与既有 的箱梁剪力滞理论形式上保持一致,而将翼板剪力滞分析与腹板的弯翘分析统一起来。均布荷载作用下的简支梁与悬臂梁算例分析表明,该算法求得的剪力 滞系数和挠度值与块体元模型吻合良好。与不考虑腹板剪切变形的算法比较,该理论计算的剪力滞系数和挠度计算结果误差更小。     

波形钢腹板组合箱梁剪力滞及剪切变形分析模型

为分析波形钢腹板组合箱梁的应力及变形,提出了考虑轴向平衡条件、翼板剪力滞效应和腹板剪切变形的分析模型.在位移场中增加截面纵向位移考虑轴向平衡条件.分别引入剪力滞强度函数及截面转角,以俘获剪力滞效应及剪切变形.采用虚功原理建立组合箱梁分析的控制微分方程,进而推导位移变量的解析表达式.利用三维有限单元模型的结果验证文中提出...     

箱型梁附加挠度与剪力滞效应的一维有限元分析

当前箱型梁剪力滞效应分析的一维离散有限元法对剪力滞函数的处理存在局限性,而且剪力滞系数难以准确反映翼缘截面剪力滞效应及其变化规律。为此,利用箱梁附加挠度代替剪力滞函数建立箱梁翼缘的纵向位移函数,并根据能量变分原理建立控制微分方程并识别了其中的待定参数。以箱梁挠度、附加挠度及其一阶导数作为单元节点位移参数,提出了箱型梁剪力滞效应分析的一维离散有限元法,给出了箱梁的自然边界条件和强迫边界条件。基于箱梁挠度和附加挠度定义了新的剪力滞系数,分析了不同支撑条件对箱型梁剪力滞效应的影响。算例分析证明了该方法的有效性,且具有较高的计算精度;与传统的基于应力的剪力滞系数相比,基于挠度的剪力滞系数能够更加准确地反映箱型梁截面的剪力滞效应及其分布规律。     

考虑翘曲应力中性轴偏移的箱梁剪力滞效应分析

同时考虑薄壁箱梁截面的弯曲挠度、剪切挠度和剪力滞附加挠度,利用变分法对箱梁的剪力滞效应进行了分析。在构造剪力滞翘曲位移函数时,考虑翘曲应力中性轴对于截面形心轴的偏移,利用截面翘曲应力合力及合力矩均应为零的平衡条件,建立控制微分方程。分别针对简支梁在均布荷载及跨内集中力作用下的剪力滞效应,推导出翘曲应力和附加挠度计算公式。变分法分析过程表明初等梁理论下的弯曲、剪切效应与剪力滞效应相互解耦。以简支梁模型为算例,利用论文方法计算的截面应力值与有限元解及实测值吻合良好,验证了论文方法的合理性。利用不同几何参数分析是否考虑翘曲应力中性轴的偏移产生的应力差别。结果表明:对于截面应力,高宽比的影响较小,宽跨比影响较大,宽跨比0.2 时,相对应力差值超过 20 %。     

剪力滞对超静定箱梁结构性能的影响分析

提出一种考虑梁弯曲与剪力滞变形耦合影响的分析箱梁剪力滞效应的有限元方法,导出相应的有限单元公式。在此基础上,首先分析简支静定箱梁的剪力滞系数和考虑剪力滞影响的梁的挠度,并与相应的变分法解析结果作对比,然后分析超静定连续箱梁的剪力滞系数,将其结果用叠加法和系数矩阵法结果进行验证。最后分析剪力滞对超静定多跨连续箱梁内力及变形的影响。结果表明:剪力滞对静定和超静定箱梁变形及截面应力重分布的影响较大;剪力滞对超静定箱梁内力重分布的影响很小,可以在设计计算中忽略不计。     

钢-混组合箱梁多因素耦合下的剪力滞效应

基于能量变分法,同时考虑全截面轴力自平衡条件及界面滑移的影响,建立了钢-混凝土组合箱梁剪力滞分析的通用模型,并给出界面滑移及剪力滞效应等多因素耦合效应下的挠度、滑移、应力及剪力滞系数的解析解。通过对集中和均布两种典型荷载作用下的简支组合箱梁进行模型试验及解析分析,结果表明:滑移刚度仅较小时对梁端滑移及跨中挠度影响显著;集中荷载作用下剪力滞效应只对加载点附近的局部区域影响较大,均布荷载较集中荷载影响小且分布较均匀,其最大剪力滞后程度出现在支座附近;界面滑移及剪力滞效应之间存在明显的耦合关系。     

混凝土箱梁考虑翼板厚度变化的剪力滞效应

针对翼板沿截面宽度方向变厚度的混凝土箱梁,利用势能变分原理,建立了可以考虑翼板厚度变化的剪滞效应分析通用方法;针对简支梁和悬臂梁等基本结构体系,系统研究了改变翼板厚度变化对正剪力滞效应、负剪力滞效应和剪力滞变形的影响规律.结果表明,翼板厚度变化对箱梁的截面应力和变形均产生影响.考虑翼板厚度变化对计算结果的影响可达15％.     

考虑滑移和剪切变形的单箱双室组合箱梁剪力滞效应

为准确分析单箱双室组合箱梁的剪力滞效应,考虑钢混凝土的界面滑移效应和钢腹板的剪切变形,针对顶底板和翼板定义不同的剪力滞翘曲位移函数,基于能量变分法推导出单箱双室组合箱梁剪滞效应的控制微分方程及其闭合解。以单箱双室组合箱梁算例为基础,利用该方法分析其剪力滞效应的规律,结果表明:在同时考虑滑移和剪切变形时,组合箱梁的挠度比初等梁理论解大,且其挠度随界面滑移刚度的增大而减小;组合箱梁在均布荷载作用下,滑移量与荷载值近似成正比关系;在相同条件下,钢箱梁底板的剪力滞效应较混凝土顶板显著。     

T形截面短肢剪力墙剪滞效应及其影响

利用变分原理求解T形截面短肢剪力墙的剪力滞系数和构件变形,讨论不同几何参数和荷载形式对剪力滞效应及变形的影响。用有限元法对翼缘板的纵向应力分布情况进行分析,并与初等梁理论及变分原理的计算结果进行比较,揭示了剪力滞效应对构件侧移刚度的影响程度。     

钢-混凝土组合梁界面滑移与剪力滞耦合效应分析

通过定义组合梁截面翘曲位移函数和广义相对滑移函数,利用最小势能原理和变分方法,推导了组合梁在受到相对滑移和剪力滞耦合效应时,其挠度、相对滑移、剪力滞系数的计算通式,并进一步给出了简支钢-混凝土组合梁在均布荷载作用下挠度、相对滑移和剪力滞系数的解析解.分析结果表明:组合梁挠度和剪力滞系数都与相对滑移量和混凝土板最大转角位移差无关,而与相对滑移趋势以及相对转动趋势成正比;相对滑移受到翘曲位移函数的影响.本文计算结果与有限元法结果吻合良好.     

砂土剪胀剪缩特性及其对抗剪强度的影响

为了研究饱和砂土的剪胀剪缩特性及其对抗剪强度的影响,选取滹沱河细砂,利用空心圆柱扭剪仪较系统地开展了一系列不同初始密度、不同固结压力条件下的排水与不排水纯扭剪试验研究,在总应力保持不变的情况下研究了砂土的剪胀剪缩特性,着重探讨了在排水与不排水试验中,不同密度和不同有效围压的砂土在单调剪切荷载作用下的应力-应变关系、硬化与软化、土体的剪胀剪缩以及强度等特性。结果表明:砂土密度和固结压力对砂土剪胀剪缩特性具有显著的影响;砂土的剪胀剪缩特性对砂土的排水、不排水强度以及应力-应变关系产生显著的影响;由于剪胀剪缩特性的影响,砂土的不排水抗剪强度甚至可能高于排水抗剪强度;研究成果可为今后砂土的本构模型和数值模拟提供试验资料。     

组合钢板剪力墙受剪性能分析

改进型组合钢板剪力墙(I-CSPW)和防屈曲钢板剪力墙(BR-CSPW)均由边缘框架、钢板和与钢板用螺栓连接的混凝土板构成,但BR-CSPW在混凝土板上预留了比螺杆直径大的孔。进行了两种组合钢板剪力墙的低周反复加载试验,研究了I-CSPW和BR-CSPW在水平往复荷载作用下的破坏模式、承载力、抗侧刚度、耗能能力和延性。利用ABAQUS软件建立有限元模型,通过变化钢板和混凝土板的厚度,考察两种组合剪力墙在水平荷载作用下的承载力、抗侧刚度及混凝土损伤的差异。结果表明,随着钢板厚度增大,I-CSPW的混凝土板损伤发生时间提早,损伤程度增大。相反,钢板厚度的增大却能延迟BR-CSPW的混凝土板破坏。为抑制钢板屈曲,BR-CSPW所需的混凝土板厚度较I-CSPW小。     

砼抗剪强度和剪切变形的研究

抗剪强度和剪切变形是砼的基本力学性能,又是强度理论研究和有限元分析的重要数据。本文用有限元方法分析了现有几种抗剪试件的应力状态,论证了破坏剪切面上的剪应力分布不均匀,且存在数倍于剪应力的正应力,因而不能给出准确的砼抗剪强度值。作者设计了四点受力等高变宽梁的抗剪试验方法,试件跨中剪切面接近纯剪状态,故给出的抗剪强度较为可靠。按此方法进行了不同强度(f_cu=17～64MPa)砼的试验,测定了抗剪强度和峰值应变,研究了它们与抗拉、抗压强度的关系,建议了剪应力-应变曲线方程,以及剪切模量的计算式。     

增设可恢复功能剪力墙加固框架的剪力分析

可恢复功能剪力墙可与框架形成框架-摇摆剪力墙结构或框架-自复位剪力墙结构,从而有效提升框架结构的抗震性能,避免薄弱层的出现.目前已有少量增设可恢复功能剪力墙加固既有框架结构的工程应用.为研究增设可恢复功能剪力墙加固框架的影响,首先提出了框架-可恢复功能剪力墙的分布参数模型,在此基础上使用模型对加固前后框架分担的剪力进行了对比分析.结果表明,均布外荷载作用下,在低楼层,加固后框架承受的水平剪力小于加固前框架;而在高楼层,加固后框架承受的水平剪力则大于加固前框架,该抗剪需求缺口受刚度特征值λ和Rf(反映墙体底部约束程度与剪力墙刚度相对关系的特征值)影响.     

剪切荷载作用下锚杆抗剪作用理论分析

为了分析剪切过程锚杆轴力和横向剪切力相对结构面换算的抗剪贡献影响程度,在经典梁理论的基础上,推导了锚杆抗剪力计算公式,并采用加锚结构面直剪试验验证了计算公式的可靠性。在此基础上,通过正交试验设计方法研究影响因素对锚杆轴力、横向剪切力相对结构面抗剪贡献的敏感程度。结果表明:锚杆抗剪理论计算与室内试验结果吻合较好;锚杆倾角是影响锚杆轴力相对结构面换算抗剪力的主要因素;锚杆需要一定变形才能调动起直径对轴力抗剪效应的影响;锚杆倾角是影响横向剪切力相对结构面换算抗剪力的最主要因素,围岩强度次之,剪切后期结构面剪胀系数的影响程度又大于围岩强度;直径对锚杆横向剪切力相对结构面换算抗剪力的影响程度最小。     

国产材料木框架墙体抗剪性能研究

以进口OSB板、国产胶合板、国产花旗龙板为墙面板,进口SPF和国产杉木为墙骨,设计制作5组木框架墙体试件,通过静力单向荷载试验和低周循环荷载试验测试木框架墙体抗剪性能,研究了不同材料组合对木框架墙体抗剪强度、弹性抗侧刚度、极限位移、耗能的影响.结果表明：采用国产胶合板的墙体具有良好的抗剪性能,可应用于剪力墙制作,而采用国产花旗龙板的墙体其抗剪性能较差,建议在实践中仅作为强度储备;采用国产杉木墙骨柱的墙体其抗剪性能稍劣于采用SPF墙骨柱的墙体;与标准墙相比,采用国产杉木和国产胶合板制作的墙体其抗剪性能明显降低.     

混凝土砌块剪力墙抗剪性能的试验研究

根据１１片砌块剪力墙在单调加载条件下的试验研究,在分析了正压力及剪跨比对墙片抗剪性能的影响的基础上,结合国内外同类课题的试验数据提出了砌块剪力墙抗剪承载力的公式。     

陶粒混凝土梁的受剪性能及其承载力研究

为研究混凝土强度等级提高后陶粒混凝土梁的受剪性能及其承载力,进行了10根高强陶粒混凝土梁的抗剪试验,并对陶粒混凝土梁的受力性能进行了分析。在对试验结果分析的基础上,提出了集中荷载作用下陶粒混凝土梁斜截面受剪承载力的计算公式;并应用《建筑结构设计统一标准》(GBJ68-84)的一次二阶矩法,对该计算公式进行了可靠度分析。分析结果表明,该计算公式满足《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068-2001)的要求。     

工字梁腹板和钢板剪力墙剪切屈曲系数分析

目前工字梁腹板和钢板剪力墙抗剪设计中分别假定翼缘和周边框架为钢板提供简支约束,再通过乘以1.23的嵌固系数来考虑周边构件的约束作用,而不考虑翼缘或周边框架的刚度。本文对剪切荷载作用下工字梁腹板和钢板剪力墙的弹性屈曲进行了有限元分析,指出与周边构件扭转刚度和钢板弯曲刚度的比值有关的参数β可以准确地衡量周边构件对钢板的约束程度。在对1000多个模型计算结果分析的基础上,给出了工字梁腹板和钢板剪力墙剪切屈曲系数随参数β的变化规律。     

配筋砌块砌体剪力墙抗剪承载力研究

对配筋砌块砌体剪力墙抗剪承载力进行了理论分析和试验研究。在综合分析影响配筋砌块砌体剪力墙抗剪承载力的各种因素的基础上 ,按结构可靠度设计原则 ,提出了配筋砌块砌体剪力墙抗剪承载力的设计计算公式。其计算结果与试验结果吻合较好。