模块化装配式钢结构桁架梁承载力性能研究

对装配式钢结构住宅体系的钢桁架梁承载力进行研究,采用有限元软件ANSYS建立不同跨度、不同弦杆尺寸的钢桁架梁有限元模型,对其进行非线性静力分析,对比不同参数桁架梁的荷载-位移曲线,对桁架梁的极限承载能力以及变形破坏特性进行分析研究,获得装配式钢结构体系中钢桁架梁的破坏机理。钢桁架梁破坏时塑性区主要在跨中弦杆处,而腹杆相对受力较小,跨中弦杆先于腹杆破坏,满足"强剪弱弯"的设计要求;各桁架梁屈服荷载与极限荷载相差比较大,使得构件从屈服到破坏有较大的延性空间。     

筑巢轻钢龙骨体系桁架梁试验研究及有限元分析

对5根采用蝶形连接件的不同构造形式的筑巢轻钢龙骨体系桁架梁进行承载力试验和有限元分析,研究筑巢轻钢桁架梁在竖向荷载作用下的受力特点、破坏模式、极限承载力及影响桁架梁抗弯刚度和极限承载力的主要因素。结果表明：桁架梁主要发生上弦端部或跨中的受弯或压弯破坏;减小第1个连接件距端部的距离或采用斜撑的方式会使桁架梁的破坏位置发生...     

预应力混凝土钢管桁架叠合板施工阶段短期刚度研究

预应力混凝土钢管桁架叠合板是近几年出现的一种新型叠合板,叠合板在施工阶段的受力性能非常重要。设计了4个预应力混凝土钢管桁架叠合板试件,并对其进行受弯载荷试验。给出了4个试件的荷载-跨中挠度曲线。同时考虑钢管对混凝土的约束,按照等效截面刚度法推导出了施工阶段的短期刚度计算公式,计算了简支板的跨中挠度。在构件抗弯刚度未发生严重退化时,跨中挠度的计算结果与试验结果较为吻合。     

钢管混凝土桁梁受弯试验研究

针对钢管混凝土桁式受弯构件的整体受力性能,设计并制作了钢管混凝土桁梁试件,进行了四分点对称加载,分析了钢管混凝土桁梁的变形与应变分布模式、破坏模式和承载力等。试验结果表明:钢管混凝土桁梁变形比实腹梁小很多且主要集中于边段;桁梁节点受力复杂,节点承载力是结构承载力的控制因素;弦杆填充混凝土可增大弦杆的径向刚度并约束节点变形,避免发生弦杆钢管塑性失效,从而提高节点承载力。四分点对称荷载作用下,全焊桁梁腹杆实际分担的轴力值小于铰接桁架的计算值,弦杆承受了较大的弯矩;节点破坏前桁梁试件边段腹杆有较明显的剪切变形。     

预应力混凝土钢管桁架叠合板施工阶段性能分析研究

通过对3 m跨、6 m跨1.2 m板宽预应力混凝土（平板）叠合板、预应力带肋混凝土叠合板、钢筋桁架叠合板、预应力混凝土钢管桁架叠合板的对比,发现无论大小跨度,预应力混凝土钢管桁架叠合板的应用均占据显著优势。底板中施加预应力和钢管桁架的设置使预应力混凝土钢管桁架叠合板在施工阶段具有较大抗弯刚度。将底板厚度、桁架高度作为参数计算对比各种叠合板施工阶段抗弯刚度。对预应力混凝土钢管桁架叠合板,探讨钢管直径、壁厚对底板抗弯刚度、钢管长细比的影响。得出结论：预应力混凝土钢管桁架叠合板无论钢管是否灌浆在施工阶段都有较大优势,是否灌浆可根据抗弯刚度需求及施工水平确定。     

曲线形钢管混凝土的抗弯性能

对受弯状态下由钢管混凝土弦杆和空腹桁架组成的曲线形钢管混凝土(CCFST)进行一系列试验。对4个曲线形钢管混凝土桁架、2个直钢管混凝土桁架(简称为钢管混凝土桁架)和2个曲线形空心管桁架进行试验,从而研究矢跨比和内填混凝土对曲线形钢管混凝土桁架抗弯性能的影响。发现了不同的失效模式:钢管混凝土桁架的弯曲失效;曲线形钢管混凝土桁架的弯剪失效;空心管桁架的局部屈曲失效。试验结果显示,曲线形钢管混凝土桁架的刚度和承载能力要大于钢管混凝土桁架,但曲线形钢管混凝土桁架的延性相对较低,产生了节点失效。同时,内填混凝土有助于增加钢管桁架的刚度、承载能力和延性。建立一个曲线形钢管混凝土桁架的有限元模型并通过试验结果验证。根据这个模型全面研究分析桁架的力学性能。提出一个可以预测弹性刚度、考虑弯曲变形和剪切变形的简化模型。也对曲线形钢管混凝土结构的承载能力进行了讨论。     

双向预应力混凝土钢桁架叠合板抗弯性能试验研究与参数分析

通过双向施加预应力和增设钢桁架方式,提出了一种新型双向预应力混凝土钢桁架叠合板.为研究不同类型桁架对预制底板抗弯性能的影响,对4块预制底板试件开展了静力荷载试验,得到了其破坏特征、开裂荷载、挠度曲线及应变分布等.试验结果表明:双向预应力混凝土钢桁架预制底板呈现双向受力特征,钢桁架能够显著提高预制底板的抗弯刚度、抗裂性能...     

复合配筋混凝土预制方桩受弯性能有限元分析

为深入研究复合配筋混凝土预制方桩的受弯性能,对该类桩建立有限元模型,开展有限元分析,从其抗裂性能、受弯承载力、变形性能及破坏特征等与试验结果进行比较。结果表明,建立的有限元模型可以较好地预测方桩的受弯性能,模拟得到的桩身裂缝分布和跨中挠度与试验结果吻合较好。根据所建立的有限元模型对不同参数的复合配筋混凝土预制方桩进行承载力分析,并与采用GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中受弯构件承载力计算公式的计算结果进行比较,结果显示：配置非预应力钢筋可以显著提高开裂后方桩的抗弯刚度和极限弯矩;合理设计的复合配筋混凝土预制方桩呈现以受拉区非预应力钢筋屈服,预应力钢棒被拉断,最后受压区部分混凝土被压碎的形式破坏;方桩的开裂弯矩和极限弯矩的有限元分析结果与规范公式计算值较为接近。     

高强方钢管高强混凝土构件纯弯性能研究

通过4个高强方钢管高强混凝土构件的纯弯性能试验,得到了荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线和弯矩-曲率曲线,并分析了试件核心混凝土的破坏模态。试验结果表明:高强方钢管高强混凝土纯弯构件的破坏形态为受弯破坏;核心混凝土裂缝分布均匀,最大的裂缝位于混凝土受拉区跨中截面附近;随着钢材屈服强度的增大,试件的承载力增大;根据弯矩-曲率曲线可以将纯弯构件的受力过程分为弹性阶段、弹塑性阶段和强化阶段。采用有限元分析软件ABAQUS对高强方钢管高强混凝土纯弯构件进行了有限元模拟,模拟结果与试验结果吻合较好。在此基础上,分析了钢材屈服强度、混凝土强度、含钢率对纯弯构件受力性能的影响。分析结果表明,纯弯构件的承载力随着含钢率、钢材屈服强度、混凝土强度的增加而增加,其中,含钢率和钢材屈服强度对构件的承载力影响较大;与钢材屈服强度和混凝土强度相比,含钢率对提高纯弯构件的抗弯刚度影响较大。     

现浇层施加预应力叠合板力学性能分析

现浇层施加双向预应力的钢筋桁架混凝土叠合板（以下简称钢筋桁架混凝土叠合板）是一种半装配式结构。根据钢筋桁架混凝土叠合板静载试验及数值模拟结果,获得了其荷载-跨中挠度曲线、荷载-应变曲线。通过试验结果及模拟分析可知：在钢筋桁架混凝土叠合板正常服役过程中,其抗弯承载力及刚度均充足,符合规范要求;通过理论研究分析了支撑体系的安全性,并对钢筋桁架混凝土叠合板在现场堆放及运输过程中出现的问题提出了解决措施。     

圆钢管轻集料混凝土构件抗弯性能的试验研究

进行了21根钢管轻集料混凝土以及8根空钢管的纯弯试验。通过对试件在加载过程中的挠度及表面应变的测试分析,研究钢管轻集料混凝土构件在弯矩作用下的宏观变形特征、弯矩-曲率关系和破坏模式,分析了轻集料混凝土强度、含钢率、剪跨比等主要参数对构件抗弯性能的影响。试验研究结果表明,钢管轻集料混凝土构件在纯弯矩的作用下,其宏观变形特征和破坏形态与钢管普通混凝土构件相似;内填的轻集料混凝土可以大大延缓或避免钢管局部屈曲的发生,钢管轻集料混凝土的极限抗弯承载力较空钢管提高了20%～30%,抗弯刚度也有所提高;在钢管和轻集料混凝土相互作用下,钢管轻集料混凝土受弯试件具有较高的抗弯承载力和良好的延性性能;含钢率是影响钢管轻集料混凝土抗弯承载力和初始抗弯刚度的主要因素,含钢率越大,初始刚度越大和构件极限抗弯承载力也越大;而内填混凝土强度和剪跨比对构件抗弯承载力的影响较小;与钢管普通混凝土研究结果的对比分析表明,在相同条件下,钢管轻集料混凝土与钢管普通混凝土的极限抗弯承载力大致相当。     

桁腹混凝土梁桥的组合截面等效抗弯刚度

为使桁腹混凝土梁桥能够采用基于统一截面的单梁模型进行结构分析,文章提出组合截面等效抗弯刚度的概念与算法.引入共同工作系数K来反映截面的组合作用强弱,推导了等效抗弯惯性矩的计算公式.结合桥梁的常规几何参数,通过有限元数值分析得到了在不同腹杆倾角、桁架节间数条件下的桥梁跨中挠度,运用挠度校准和数值拟舍,得到了共同工作系数K...     

复合钢管高强混凝土构件受弯性能试验研究

为研究复合钢管高强混凝土构件的受弯性能,完成了8个试件的静力试验。结果表明,试件跨中挠度达到其跨度的1/18时,除个别试件外,承载力均尚未下降;增大方钢管的壁厚或增大圆钢管的直径,都可提高构件的受弯承载力和弹性抗弯刚度。采用简化纤维模型(条带法)计算试件的跨中弯矩-挠度关系曲线,采用叠加法计算试件的受弯承载力,两者所得结果与试验结果均符合良好。     

圆端形钢管混凝土构件纯弯力学性能

为研究圆端形钢管混凝土构件的纯弯力学性能,对4个构件进行了纯弯试验,分析了高宽比和含钢率对纯弯曲作用下圆端形钢管混凝土构件破坏形态、挠度曲线、截面应变、抗弯承载力的影响。基于ABAQUS建立有限元模型对圆端形钢管混凝土构件纯弯性能进行模拟,试验结果与模拟结果吻合良好,利用验证后的模型对圆端形钢管混凝土构件进行了受力全过程分析以及参数分析。最后基于ABAQUS参数分析结果提出了圆端形钢管混凝土构件抗弯承载力计算公式,公式计算结果与试验结果吻合良好。结果表明:圆端形钢管混凝土构件在纯弯曲作用下发生了明显的挠度变形,当跨中挠度达到L/25(L为试件长度)时,试件仍能承受较大的荷载,表现出良好的延性; 圆端形钢管混凝土构件的挠度曲线可假设为正弦半波曲线,其跨中截面基本保持为平截面; 当构件达到抗弯承载力时,钢管承受了大部分弯矩,圆弧段钢管相较于平直段钢管对混凝土的约束作用更强; 圆端形钢管混凝土构件的抗弯承载力随钢材强度的增大而增大,而混凝土强度的改变对其抗弯性能影响较小。     

复式薄壁方钢管混凝土构件受弯性能研究

通过复式薄壁方钢管混凝土构件受弯性能的试验研究,分析了内置圆形截面空钢管和钢管高强混凝土对薄壁方钢管混凝土构件纯弯段受弯性能的影响。试验表明：内置圆形截面空钢管和钢管高强混凝土可有效提高构件的受弯承载力,内置钢管高强混凝土的提高效果更显著;薄壁方钢管混凝土的受弯承载力和抗弯刚度明显较对比空钢管的高;试验过程中未出现钢管角部破坏的情况。对复式薄壁方钢管混凝土纯弯构件受力性能进行有限元分析,分析结果和试验结果吻合较好,外管的约束作用有效提高了夹层混凝土转角处混凝土的抗压强度。有限元参数分析结果表明,构件的受弯承载力和抗弯刚度随着夹层混凝土强度和径宽比的增大而增大,但随着径厚比的增大而减小;同时构件的受弯承载力随着钢管强度的增大而增大。建议了复式实心薄壁方钢管混凝土构件和复式空心薄壁方钢管混凝土构件受弯承载力的简化计算模型,其计算结果精度较高。     

钢管混凝土柱-预应力混凝土梁节点抗震性能试验

通过对3个试件的低周反复荷载试验,研究了不同预应力对钢管混凝土柱-预应力混凝土梁节点的破坏形态、滞回曲线、刚度退化、耗能能力等的影响。结果表明:预应力对试件的破坏类型几乎没有影响,破坏均为梁端受弯破坏;梁下部为受拉区时,预应力的施加使刚度退化加快,耗能性能降低;梁上部为受拉区时,预应力试件极限承载力较非预应力试件更高,刚度退化和延性、耗能性能略比非预应力试件好。     

预应力和型钢对转换梁受力性能的提高作用研究

对普通配筋混凝土转换梁进行了预应力、型钢、预应力型钢混凝土转换梁截面配筋计算,利用ANSYS分析研究了预应力、型钢对转换梁力学性能的提高作用。有限元分析结果表明:加入预应力筋、型钢后转换梁跨中抗弯承载力、刚度都有很大程度的提高。与普通配筋混凝土转换梁相比,在截面尺寸减小11.76%情况下,加入预应力筋后转换梁跨中抗弯承载力提高了19.3%、梁端抗弯承载力提高了17.99%、跨中挠度减小了10.93%;加入型钢后转换梁跨中抗弯承载力提高了9.4%、梁端抗弯承载力提高了8.58%、跨中挠度减小了15.39%;加入预应力筋型钢后转换梁跨中抗弯承载力提高了21.47%、梁端抗弯承载力提高了22.05%、跨中挠度减小了22.08%。有限元分析结果证实:预应力筋、型钢能抑制梁身裂缝的开展,这对提高梁抗弯承载力,增加梁破坏阶段的延性有重要作用。     

矩形钢管混凝土梁承载力的试验和模拟分析

通过对6个宽厚比大于55的钢管混凝土纯弯构件的试验研究和模拟分析,研究钢管混凝土梁的受力性能及影响因素。研究结果表明:钢管混凝土受弯构件具有较高的抗弯承载力和较好的延性,即使跨中挠度达到L/20,作用在试件上的外荷载仍能有所增加。构件的宽厚比对抗弯承载力的影响比高宽比的影响要显著。采用SAP2000模拟钢管混凝土梁受力的全过程,与试验结果吻合较好。     

徐州火车站无柱风雨棚悬索结构施工技术

徐州火车站站台无柱雨棚为单向受力的张弦桁架钢结构体系,该体系由钢管桁架梁、撑杆和拉索组成。通过在下弦拉索中施加预应力,使上弦压弯构件产生反挠度,结构在荷载作用下产生的最终挠度减小,成为一种新型的自平衡体系。在该结构的施工中,预应力悬索是关键部位,预应力的施加和控制是重点。因此,有必要对悬索的施工技术进行探讨,为同类预应力钢结构工程提供借鉴。     

圆钢管混凝土曲杆抗弯性能研究

基于ABAQUS软件建立圆钢管混凝土曲杆纯弯有限元计算模型,分析不同弯曲度下圆钢管混凝土曲杆受力过程中的荷载-挠度曲线,比较圆钢管混凝土曲杆与空钢管曲杆和钢管混凝土直杆抗弯性能的差别,并对圆钢管混凝土曲杆的工作机理进行分析。最后基于弹性理论,推导了圆钢管混凝土曲杆的抗弯刚度解析解。研究结果表明:有限元分析结果与相关试验结果及解析解均吻合良好,由于钢管和混凝土的相互作用,钢管混凝土曲杆具有良好的延性和稳定性,曲线形轴线产生的轴力使得曲杆比直杆具有更高的抗弯承载力,随着弯曲度的增大,圆钢管混凝土曲杆的抗弯承载力和刚度均有所提高。