钢筋砼板极限分析的塑性铰线理论的改进

文章利用双剪屈服准则[1]导出了钢筋砼薄板屈服时屈服条件,并利用此屈服条件创立了用机动法计算薄板极限载荷的新的塑性铰线理论,它与用原有塑性铰理论所计算的结果比较,更符合实验结果[2-4].     

钢框架在高温（火灾）下塑性力学特征分析

由于在高温条件下钢材的屈服强度和弹性模量随温度升高均有所折减,使得钢结构建筑存在极大的安全隐患.为了研究钢框架结构在局部火灾下的塑性铰先后出铰顺序.首先通过理论计算,得出高温下钢构件的温度内力和温度弯矩,再根据力学理论分析塑性铰出铰顺序.最后利用有限元软件对高温环境中两层两跨平面钢框架整体结构进行模态分析,得到各节点应力变化情况和不同时刻塑性应变情况.结果 表明:理论计算得出塑性铰出铰先后顺序为,梁柱连接处、梁跨中节点处、柱脚.数值模拟出的塑性铰出铰顺序和位置与理论分析结果一致,可为相似工程提供参考.     

按无量纲屈服准则分析正交异性板的极限荷载

为得到正交异性板极限荷载分析的简单实用的计算方法，建立了正交异性板的无量纲屈服准则，得出了用量纲力矩表示的正交异性板曲率速率公式。利用转轴公式和沿塑铰线曲率速率应满足的条件得出正交异性板中沿任意方向塑性铰截面弯矩的普遍算式，得出用无量纲力矩计算内力功的计算方法，最后根据能量原理得出正交异性板极限荷载上限估计的一般计算方法。并通过实例对理论公式做了验算。     

提升矸石吊桶提梁的四个阶段承载能力

本文对吊桶提梁的四个阶段承载能力(弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、拉断阶段永载能力)进行了理论分析,并提出屈服极限铰和强度极限铰的新概念,对通常的塑性铰理论有所补充、改进和发展。文中列出各种吊桶提梁的试验结果,和理论计算相对照,得出满意的结果。文中还给出了各个阶段承载能力之间的关系。最后讨论了吊桶提梁的安全系数问题,并建议采用对材料屈服极限的安全系数ns=3。     

钢筋混凝土梁塑性铰长度变化规律及尺寸效应

为了研究钢筋混凝土梁塑性铰长度随荷载的变化规律及其尺寸效应,依据15根不同截面尺寸的钢筋混凝土梁单调和低周往复加载试验结果,分别采用4种方法探索了塑性铰长度从屈服点到极限位移点的变化规律,研究了截面尺寸对梁试件塑性铰长度的影响.结果表明:屈服荷载后,随荷载的增加塑性铰长度逐渐增加;塑性铰长度表现出明显的尺寸效应.截面高度由200 mm增加到1 000 mm时,单调试件的峰值荷载点和极限位移点的相对塑性铰长度分别降低了40%和44%,低周往复加载试件则分别降低了38%和40%.在此基础上,提出的考虑截面高度影响系数的塑性铰长度计算值与试验值吻合较好.     

对钢闸门面板计算中的弹塑性调整系数的确定

闸门钢面板的计算方法是以弹性薄板理论为基础,并且考虑了材料塑性的发展,因此在设计时将板的容许弯应力作适当的提高。这个容许弯应力的提高系数被称为弹塑性调整系数。本文根据安全度相等的原则,建立了用塑性铰线理论所确定的极限弯矩与按照弹性薄板理论所确定的最大弯矩之间的关系,从而得到上述的弹塑性调整系数。所得该系数的值与规范(SDJ13-78)中按实验与经验所确定的数值相近,从而初步地为该系数作了理论上的论证与探讨。     

钢筋混凝土柱塑性铰长度尺寸效应研究

为了研究钢筋混凝土柱塑性铰长度的尺寸效应,依据12根不同截面尺寸的钢筋混凝土柱单调和低周反复加载试验结果,分别采用纵筋屈服法、"纵筋应变-截面曲率"法、"百分表-截面曲率"法、等效塑性铰长度4种方法确定了试件的塑性铰长度,研究了截面尺寸对塑性铰长度的影响.结果表明:4种确定塑性铰长度的方法有一定的差别,等效塑性铰长度所得结果最小,"百分表-截面曲率"法所得结果最大;塑性铰长度随截面尺寸的增大相对减小,呈现出一定的尺寸效应,在此基础上,提出了塑性铰长度的截面尺寸影响系数.     

基于能量的钢筋混凝土框架节点塑性铰长度的计算方法

塑性铰长度是进行结构弹塑性分析时的重要参数,对于分析结果有着重要影响。目前,对塑性铰长度的计算方法主要为等效塑性铰计算方法,该方法主要从变形的角度来计算塑性铰长度,而结构的塑性铰长度应当与耗能有着密切关系,但是这种方法并未考虑耗能的影响。并且,塑性铰长度在整个加载过程中并非为一个常数,应当随着加载水平的变化而变化,而目前用于计算塑性铰长度的经验公式,仅给出了塑性铰的最终长度,并未给出其与结构的加载水平的关系,采用这样的塑性铰长度必定会造成分析精度的降低。因此,作者从能量的角度出发,建立了基于能量的钢筋混凝土梁柱节点塑性铰长度计算方法,并考虑了梁端的加载水平对梁端节点塑性铰长度的影响。通过与数值结果对比可以发现,采用该方法得到的塑性铰长度与梁端塑性发展范围吻合较好。最后,通过对18个一级框架节点的参数分析,建立起了塑性铰长度与梁端转角、配筋率和截面有效高度的关系。     

高强钢筋增强UHPC-NC组合桥墩塑性铰长度

为探讨高强钢筋增强UHPC-NC组合桥墩塑性变形能力,应用大型有限元程序ABAQUS,结合Mander本构模型、双折线本构模型、UHPC材料本构关系和混凝土损伤塑性模型,建立了高强钢筋增强UHPC-NC组合桥墩延性分析模型,通过与不同UHPC加固高度的钢筋混凝土桥墩和不同加载角度下UHPC箱型桥墩拟静力试验结果对比验证了模型的有效性。在此基础上,进一步提出塑性铰区域长度确定方法,探讨轴压比、纵筋直径、纵筋屈服强度以及试件高度等参数对组合桥墩塑性铰区域长度的影响规律,评估规范塑性铰长度建议公式的适用性,建立了UHPC-NC组合桥墩等效塑性铰长度计算公式。结果表明：组合桥墩塑性铰区域长度随轴压比增大单调递减,随试件高度的增大单调递增,随纵筋直径和屈服强度的增大表现出先增大后减小的变化趋势;当轴压比接近0.5时,UHPC的破坏与受拉区纵筋的屈服同步发生,当纵筋直径和屈服强度分别为16 mm、500 MPa时,墩底塑性铰区域耗能能力达到最优。与数值分析结果的对比进一步表明：规范建议的计算公式在一定程度上将低估组合桥墩的塑性变形能力,建立的等效塑性铰回归公式可为高强钢筋增强UHPC-NC组合桥墩...     

考虑轴力的型钢刚架极限荷载计算

刚架极限荷载的计算常不计入轴力影响,这在轴力较大的情况下计算结果将不甚可靠．故当轴力Ｎ较大时,计算极限荷载不应略去轴力影响．但因考虑轴力影响时计算复杂得多．因此,提出了一种实用计算方法,按复杂应力状态及Ｍｉｓｅｓ屈服条件判定塑性铰的出现,从而确定型钢刚架极限荷载值．     

一种适合于金属簿板塑性成形有限元模拟用的屈服准则

介绍一种适用于薄板壳弹塑性力学分析的屈服条件近似表达式——伊留申屈服准则,从理论上证明了在一定条件下,可将该准则推广用于厚向异性与应变硬化材料塑性成形过程的有限元模拟和研究。     

狗骨式连接轻钢框架抗震性能和抗震设计

为研究狗骨式连接轻钢框架的抗震性能分析方法和设计方法,对两跨两层狗骨式连接轻钢框架拟静力试验试件进行了静力弹塑性分析,节点域用转动弹簧来考虑其剪切变形,采用双线性特性塑性铰,计算结果与试验结果较一致。狗骨式连接轻钢框架具有很好的抗震性能,梁上塑性铰首先出现在翼缘削弱截面处。针对狗骨式连接钢框架的特点,提出了抗震设计建议,推导得出了保证塑性铰出现在翼缘削弱部位的条件。     

高桥墩塑性铰抗震性能分析

为分析高桥墩在地震作用下形成的第二塑性铰对桥墩抗震性能的影响,以内昆铁路花土坡特大桥为实例,通过ANSYS软件建立弹塑性有限元仿真模型,并通过ANSYS软件的屈曲分析功能确定桥墩屈曲荷载,赋予模型铰的初始偏移,再将屈曲荷载加载到模型上.通过软件分析功能,计算非线性模型在该荷载作用下从桥墩钢筋屈服到混凝土被压碎至截面不断绕中和轴转动并形成塑性铰的各部位应变,确定塑性铰的其形成位置.最后,通过分析计算得出的数据,分析第二塑性铰对于桥墩在极限荷载下的抗震性能的影响.     

火灾时钢筋混凝土板的承载力计算

提出了2种能考虑火灾时钢筋混凝土板薄膜效应的极限承载力计算方法。在塑性铰线理论的基础上,利用板块平衡法和虚功法对火灾时钢筋混凝土板的承载力进行了计算,并将计算结果与试验结果进行了对比。结果表明：承载力计算结果与试验结果吻合良好;提出的方法适用于各向同性和各向异性配筋的方形板和矩形板;采用该方法可以解释相同条件下方形板和矩形板产生的破坏挠度不同的原因。     

正交异性板的极限分析

基于R.Hill提出的屈服准则,对正交异性板的承载能力进行了分析。文中给出了用于计算塑性铰所在截面上的弯矩公式。作为例题,对简支矩形板在均布压力作用下的极限压力进行了计算。     

火灾下钢框架结构破坏的模拟分析

基于塑性极限分析理论,给出一种钢框架抗火计算方法.该方法可以计算出火灾条件下,钢框架塑性铰产生的条件、次序以及极限温度,钢框架的内力、位移,模拟钢框架破坏的全过程,可以基本确定钢框架的防火保护范围.     

混凝土双向板碳纤维布加固的受力性能研究

为了给碳纤维布(CFRP)加固钢筋混凝土双向板设计提供理论依据,采用千斤顶加载,应变仪和百分表采集数据,进行了双向板的CFRP二次受力加固试验,证实了CFRP加固钢筋混凝土双向板是一种有效的加固方法,可以使板的承载力和刚度有很大的提高.通过试验结果与塑性铰线理论计算的对比,发现采用塑性铰线理论计算CFRP加固双向板的极限承载力时,中部刚性区域宽度须小于40 cm,其计算结果才偏于安全     

双τ2屈服准则在受压平板圆孔问题中的应用

材料的屈服准则是塑性力学研究的重要理论基础，现广泛应用的屈服准则有Mises屈服准则、Tresca屈服准则以及俞茂宏双剪应力屈服准则等.根据这些屈服准则推导出了双τ²屈服准则理论，成功地求解了受压平板圆孔问题，推导出了受压平板圆孔的塑性区范围以及极限值.并与Mises屈服准则和Tresca屈服准则和俞茂宏双剪屈服准则的计算结果进行了比较.分析表明，双τ²屈服准则的理论预测位于Mises屈服准则和俞茂宏双剪屈服准则之间，结果令人满意.     

塑性铰区采用FRC柱试验研究及正截面承载力分析

采用简化的纤维增强混凝土应力应变关系,根据截面变形的平截面假定和截面力的平衡方程,推导出塑性铰区采用纤维增强混凝土柱在不同极限状态时的曲率。根据各极限状态点曲率,求得截面上各分布力,对截面形心轴取距,到塑性铰区采用FRC柱的开裂、屈服、峰值和极限点的弯矩表达式。与试验结果对比表明,计算值与试验值吻合较好。     

三向地震作用下传统框架与楼板局部设缝框架动力弹塑性分析

本文通过对传统框架和楼板局部设缝框架进行动力弹塑性分析.结果表明:传统框架柱端钢筋受拉应力高于梁端相应值,塑性铰主要分布在框架柱端,呈柱铰屈服机制;而楼板局部设缝框架梁端钢筋受拉应力高于柱端相应值,塑性铰主要分布在框架梁端,呈梁铰屈服机制;因此,楼板局部设缝框架能满足"强柱弱梁"的抗震要求,从而改善了结构的抗震性能.