轻钢-混凝土组合梁受力性能试验研究

提出了一种新型的轻钢-混凝土组合梁,并对三种不同截面形式的六个试件的受力性能进行了试验研究。分析了构件的破坏形式、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、钢材和混凝土的应变分布及板宽度方向应变分布等。通过试验研究,初步了解了轻钢-混凝土组合梁的受力特点和不同截面形式钢梁和混凝土之间的粘结性能。试验结果表明,这种新型的组合梁具有较好的工作性能。     

考虑滑移效应的钢-混凝土组合梁非线性有限元分析

即使是完全抗剪连接组合梁,混凝土板与钢梁之间仍存在滑移。在此提出考虑滑移效应的钢-混凝土组合梁的有限元分析方法,利用本方法计算了简支组合梁在不同剪力连接程度和各种均布荷载作用下的挠度、应力和滑移分布,并对计算结果和理论与试验结果作出了对比,证明本方法分析钢-混凝土组合梁的正确性和实用性,并得出了一些实用的结论。     

预应力钢-混凝土连续组合梁的非线性有限元分析

以六根两跨预应力钢-混凝土连续组合梁的系列试验结果为基础,以通用有限元程序MSC.MARC(2005r2)为平台,提出了用于模拟预应力连续组合梁非线性全过程受力行为的精细有限元模型,并给出了单元选取、材料建模以及整体组装的详细过程。有限元分析基于弹塑性本构模型,能充分考虑材料非线性和几何非线性,反映结构受力全过程中预应力筋内力变化、滑移效应、内力重分布、应力分布、曲率分布以及塑性铰形成等复杂特性,深入揭示了预应力连续组合梁的受力机理和特点。模型计算结果和实测结果以及理论分析结果吻合良好,表现出良好的数值特性。文中模型对于预应力连续组合梁的精细化分析具有较高的精度和广泛的适用性,为研究预应力连续组合梁受力性能提供了强有力的工具。     

部分剪力连接钢-混凝土组合梁的非线性有限元分析

在受弯承载力和变形许可的条件下 ,钢 -混凝土组合梁采用部分剪力连接 ,不但可以降低造价 ,而且方便施工。采用大型有限元软件ANSYS作为仿真分析工具 ,通过自定义一种非线性弹簧单元 ,探讨了均布荷载作用下的钢 -混凝土简支组合梁在不同剪力连接程度系数下的受力性能 ,并将有限元计算结果与已有的试验结果作比较 ,验证了计算结果的合理性。其结论还可以指导实际工程中组合梁剪力连接程度的选择。     

钢-混凝土组合梁钢框架非线性分析综述

详细介绍了国内外钢 -混凝土组合梁钢框架结构非线性性能研究的情况 ,并指出了今后的研究重点及方向     

预应力钢-混凝土连续组合梁的非线性分析

主要介绍了预应力钢 混凝土连续组合梁的非线性分析的方法 ,并采用此方法编制了非线性分析程序 ,经对比分析 ,程序结果与试验结果吻合较好 ,此方法为预应力钢 -混凝土连续组合梁参数分析提供理论基础。     

新型外包钢-混凝土组合梁受扭的非线性有限元分析

基于5根新型外包钢-T形截面混凝土组合梁受纯扭作用的试验成果,采用ANYSY参数化程序设计语言(APDL)编制了命令流,对纯扭作用下组合梁的受扭性能进行了非线性有限元分析(FEM).FEM分析考虑了钢筋和混凝土间的相互作用,以及外包钢和混凝土间的相互作用,较好地模拟了新型外包钢一混凝土T形截面组合梁以及T形截面钢筋混凝土梁受扭构件的受力、破坏全过程.模拟得到构件的扭矩-扭率关系曲线以及构件的极限扭矩与试验结果吻合较好,验证了所建模型分析组合梁受扭全过程分析方法的可行性,以及所编制的APDL命令流程序对组合梁受扭计算的有效性,为组合梁受扭设计提供了实用的计算软件.     

钢箱-混凝土组合梁抗弯力学性能研究

在选择了合理的钢材和混凝土的本构关系模型的基础上,利用通用有限元软件ABAQUS,对钢箱-混凝土组合梁受弯构件荷载～变形关系曲线进行了计算,计算结果得到了实验结果的验证。在此基础上,对钢箱-混凝土组合梁荷载～变形关系进行了全过程分析。在本文研究结果的基础上,可利用ABAQUS对钢箱-混凝土组合梁工作机理进行较为深入的研究。本文的研究成果可为相关研究提供参考。     

不同剪力连接程度钢-混凝土组合梁的有限元分析

介绍钢-混凝土组合梁的有限元分析原理,建立了剪力连接件的单元刚度矩阵表达式,提出了连接件的非线性有限元模型。采用大型有限元软件ANSYS对均布荷载作用下的钢-混凝土简支组合梁在不同剪力连接程度下的应力、变形和滑移进行了分析。分析结果可用于组合梁实践应用中的连接程度优化选择。     

钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱节点的非线性有限元分析

以简化的Varma模型作为钢材的循环本构关系模型,建立了2类钢管混凝土柱与组合梁连接节点——梁钢筋贯通钢管节点和梁钢筋与上加强环焊接连接节点的三维非线性分析模型,并采用有限元软件ANSYS对其在低周反复荷载作用下的滞回性能进行了非线性分析。结果表明：由有限元模型得到的低周反复荷载作用下的滞回曲线及骨架曲线与试验所得的结果吻合较好,但在屈服荷载后差异较大;如能恰当地选择材料的本构关系、计算模型和破坏准则,则能够采用有限元模型准确地预测上述2类节点的弹塑性行为和整体抗震性能,并用于节点滞回性能的非线性参数分析。     

Finite element studies on profiled steel composite beams

This article is concerned with finite element studies on profiled steel composite beams to investigate their elastic and ultimate load behaviour. Finite element code LUSAS is used to carry out the non-linear analyses to determine the load carrying capacity of the beams. Results from the experimental studies reported by other researchers are first used to assess the accuracy of the finite element modelling. Analyses are carried out thereafter to study different shapes, arrangements and number of steel sheeting ribs. Effects of the parameters such as concrete compressive strength f _c, yield stress f _yp of the profiled steel sheeting, and thickness of the steel sheeting on the ultimate load capacity of the profiled steel composite beams are examined. The results are presented in the form of load-deflection plots and ultimate load values. It is concluded that the ultimate load capacity of the profiled steel composite beams can be predicted with an acceptable accuracy by the proposed finite element modelling. Results show that the load carrying capacity of the beams are influenced by shapes, arrangements and number of ribs. It is also found that compressive strength f _c of the concrete, and yield stress f _yp and thickness of profiled steel sheeting have significant influences on the performance of these beams.     

Nonlinear finite element analysis of concrete filled steel plate composite coupling beams: force and deformation mechanics

在外包钢板-混凝土组合连梁试验研究的基础上,对组合连梁试件和不同参数取值的补充模型进行了非线性有限元分析。有限元分析得到的滞回曲线与试验曲线吻合良好,能较好地模拟组合连梁的受力行为。通过应力分析,发现内填混凝土的工作机制类似于斜压杆,其压力沿着连梁对角线方向从一端的受压侧传递到另一端的受压侧。外包钢板承担的剪力比例和弯矩比例的范围分别为0.36~0.76和0.57~0.82;混凝土的剪力与轴压力之比和连梁的高跨比近似相等。连梁的侧向位移由节点区变形引起的梁端转角、连梁的弯曲变形与剪切变形产生;在常用的跨高比范围内,剪切变形产生的侧向位移在总位移中占有较大比例,且受跨高比的影响很大。     

缓黏结预应力混凝土梁应力传递机理试验研究及有限元分析

为了研究对缓黏结预应力混凝土梁的应力传递机理,于工程现场选取一根缓黏结预应力混凝土梁作为试验监测对象,寻找监测过程中混凝土的应力变化规律,得出试验梁混凝土的应力传递机理,并与传统预应力混凝土结构预应力传递规律进行简单对比;通过ANSYS有限元分析软件,对试验梁进行建模,对试验梁在张拉阶段和缓黏结剂黏结硬化阶段进行模拟计算,同试验结果进行对比,同时模拟试验梁正常使用过程中受力情况,分析试验梁危险截面并提前预防。     

Free vibration analysis of laminated FG-CNT reinforced composite beams using finite element method

In the present study, the free vibration of laminated functionally graded carbon nanotube reinforced composite beams is analyzed. The laminated beam is made of perfectly bonded carbon nanotubes reinforced composite (CNTRC) layers. In each layer, single-walled carbon nanotubes are assumed to be uniformly distributed (UD) or functionally graded (FG) distributed along the thickness direction. Effective material properties of the two-phase composites, a mixture of carbon nanotubes (CNTs) and an isotropic polymer, are calculated using the extended rule of mixture. The first-order shear deformation theory is used to formulate a governing equation for predicting free vibration of laminated functionally graded carbon nanotubes reinforced composite (FG-CNTRC) beams. The governing equation is solved by the finite element method with various boundary conditions. Several numerical tests are performed to investigate the influence of the CNTs volume fractions, CNTs distributions, CNTs orientation angles, boundary conditions, length-to-thickness ratios and the numbers of layers on the frequencies of the laminated FG-CNTRC beams. Moreover, a laminated composite beam combined by various distribution types of CNTs is also studied.     

简支槽形钢-混凝土组合梁的试验研究

槽形钢-混凝土组合梁是近年来提出的一种新型下承式桥梁结构。对截面尺寸几何比例为1∶3、构件长度比例为1∶4的简支单线槽形组合梁模型进行两点对称加载的静力试验。对槽形组合梁的抗弯承载力、刚度、应力和裂缝分布特征等基本受力性能开展研究。试验结果表明,通过栓钉连接,试验模型中钢板与混凝土的协同工作性能良好,最终破坏时,表现出较明显的弯曲破坏形态。梁上翼缘的侧向水平位移整体形态为支座处外张,中部内收,但其最大值远小于梁跨中的竖向挠度,表明该模型截面具有良好的抗扭性能。钢梁底板纵向应力沿板宽的分布表现出一定的剪力滞现象,混凝土底板的剪力滞效应不及前者明显。采用截面分析法对模型梁的承载力和变形进行计算分析,其结果与试验结果吻合良好。此外,通过抗弯承载力分析表明,槽形钢-混凝土组合梁的极限抗弯承载力不能套用全截面应力的矩形图分布模式进行计算,应考虑适当折减。     

无黏结预应力型钢混凝土框架梁静力性能试验研究及有限元模拟

为研究无黏结预应力型钢混凝土(UPSRC)框架梁的静力性能,对4榀UPSRC框架梁试件进行了竖向静载试验,主要的变化参数为框架梁中普通钢筋用量、型钢用量以及框架柱尺寸。对其裂缝发展、破坏模式、荷载-位移曲线、普通钢筋及型钢应变、无黏结筋应力变化等进行了分析。结果表明：UPSRC框架梁整体呈“梁铰”破坏机制,梁端及跨中出现塑性铰,截面转动能力强;达到极限荷载时,跨中及梁端受拉钢筋均屈服,部分受压钢筋屈服,型钢受拉翼缘基本屈服,受压翼缘则处于弹性工作状态;极限荷载后,UPSRC框架梁仍有较高的承载能力;无黏结筋应力增量与跨中挠度呈良好线性关系,且已有规范计算方法低估了UPSRC构件达到极限状态时无黏结筋的应力增量值;与型钢用量及框架柱截面尺寸相比,改变普通钢筋直径对UPSRC框架梁的极限荷载以及裂缝宽度的影响最为显著。利用ABAQUS有限元软件对试验进行了数值模拟。经分析发现,该模型可较好地模拟竖向荷载作用下UPSRC框架梁的力学性能。     

型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架节点受力性能非线性分析

在型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架节点拟静力试验基础上,采用ABAQUS有限元软件建立了组合框架节点的数值计算模型,对该组合框架节点在水平荷载作用下的受力非线性行为进行了有限元分析,获取了组合框架节点的破坏过程、破坏形态、应力云图、荷载-位移曲线及荷载特征值,并对节点的承载力计算值与试验值进行了比较,验证了有限元计算模型的合理性,进而分析了有限元拓展参数对组合框架节点受力性能的影响规律。结果表明:有限元计算结果与试验结果吻合较好,该有限元模型能较好地模拟该组合框架节点在水平荷载作用下的受力性能;另外,提高再生混凝土强度或者箍筋强度对组合框架节点的抗剪承载力是有利的,但节点的延性变形能力有所降低;组合框架节点的抗剪承载力随着型钢强度的提高而显著增加,但节点的变形能力变化不大;增加体积配箍率或型钢配钢率可以明显提高组合框架节点的抗剪承载力和变形能力。     

L形钢管混凝土组合柱有限元分析

利用有限元软件ABAQUS建立了三个试件的有限元模型,并对其做轴压下的对比,分析了不同钢管直径对L形钢管混凝土组合柱的轴压力学性能影响,分析得出,钢管直径越大,极限承载力越大。     

帽型薄壁钢梁-轻骨料混凝土组合楼板受力性能试验研究

由帽型冷弯薄壁钢梁作为组合楼板的承重骨架,与轻骨料混凝土预制板块经后浇水泥砂浆而形成轻质组合楼板。为研究其受力性能,设计并制作了5块具有不同构造特征的组合楼板试件,对其进行了简支条件下的静载试验。结果表明：该组合楼板具有较大的整体刚度和承载能力,当等效均布荷载达到正常使用状态的荷载标准值3.2kN/m2时,跨中挠度远小于L/500。当组合楼板的整体变形较大时,帽型钢梁内部的外伸腹板对提高组合楼板的整体刚度产生明显作用,极限状态下割线刚度是帽型钢梁内部无外伸腹板时的2.5倍;当次梁截面高度由20mm增至50mm时,组合板的极限荷载增幅为87.5%。