合肥新桥国际机场航站楼转换节点受力性能试验研究

为研究合肥新桥国际机场航站楼屋盖大跨度刚架转换节点的受力性能,对2个转换节点模型进行了静力加载试验研究。试验测定了转换节点模型的荷载-位移曲线、面外位移,以及各关键位置的应变,得到了转换节点的破坏模式,并建立了有限元模型,将试验结果与有限元计算结果进行了对比和分析。研究结果表明：在设计荷载作用下试件处于弹性状态,证明了设计的合理性和安全性;在极限荷载作用下,试件ZHJD-1为焊缝断裂的脆性破坏,试件ZHJD-2为钢管的压屈破坏;试验结果与有限元结果吻合较好,初始缺陷对转换节点的受力性能影响不敏感。     

连续梁-复合拱组合桥运营期受力性能分析

以某连续梁-复合拱组合桥为对象,采用Midas/civil有限元模型计算,结合外观检查、桥梁静载试验和动力特性测试,综合分析了桥梁运营期的实际受力性能。结果表明,边跨与系梁结合处是受力最为复杂且病害较密集的部位,荷载作用下构件强度具有一定安全储备,桥梁运营多年整体刚度较竣工时未发生明显变化,该桥型具有推广价值。     

大跨度V形刚构拱组合桥V形墩梁节点模型试验研究

对于V形刚构拱组合结构桥梁,其结构本身承力、传力相对复杂,而在小榄水道特大桥主桥V形墩梁结合部,其受力尤其复杂。有必要通过模型试验对其局部应力以及开裂后的非线性受力行为进行研究,从而考察V形刚构拱组合桥设计的合理性,并为同类桥梁提供技术参考。简单介绍了模型的相似和设计原则,对模型的加载工况、加载程序、测点布置等也进行了讨论。重点通过对试验结果的分析以及与数值计算的比较,得出多种荷载工况下V形墩梁节点局部应力分布规律;通过绘制负弯矩区钢筋荷载应变曲线以及模型梁的荷载挠度曲线,对V形墩梁节点的非线性受力行为进行了研究,得出了挠度与裂缝分布规律。研究表明,V形墩梁节点受力合理,具有较好的延性、后续变形和残余承载能力,V形刚构拱组合桥设计合理。     

张弦桁架铸钢支承节点受力性能研究

为考察长江航道科研试验新基地6#模型实验大厅张弦桁架铸钢支承节点的受力性能,对该铸钢节点进行了足尺试验研究和有限元分析。采用专门设计的加载反力架,试验测得了铸钢节点应力分布状况。采用ABAQUS软件进行线性有限元分析,得到了节点模型在1.3倍设计荷载下的应力和变形。考虑材料塑性发展,进行非线性有限元分析,得到节点极限荷载和失效破坏形式。试验与有限元分析结果表明：1.3倍设计荷载下,该节点处于线弹性受力状态;超过极限荷载之后,节点应力极值位置会发生变化,节点失效将从拉索锚固端局部塑性发展开始。     

叠合装配式地下综合管廊节点抗震性能试验研究

为研究叠合装配式地下综合管廊节点的抗震性能,以体积配箍率和纵筋锚固长度为参数,开展了10个叠合装配/整体现浇地下综合管廊结构边节点和中节点的抗震性能试验,分析了试件的破坏形态、弯矩-位移滞回曲线和弯矩-位移骨架曲线等力学特征。研究结果表明：叠合节点和现浇节点的节点区按0.25%的体积配箍率配置箍筋时,可防止叠合节点和现浇节点发生剪切破坏,并显著提高叠合节点的受弯承载力;叠合节点和现浇节点的外侧纵筋的锚固长度增加至抗震锚固长度,可防止叠合节点和现浇节点发生锚固破坏的破坏模式,并可提高现浇节点的受弯承载力。     

考虑楼板组合作用的方钢管混凝土组合框架受力性能试验研究

为研究钢梁与混凝土楼板的组合作用对钢-混凝土组合框架体系的刚度、承载力及耗能能力的影响,并考察组合框架结构在大震作用下进入弹塑性阶段的受力性能,进行了2榀足尺方钢管混凝土组合框架的低周反复荷载试验。2榀组合框架分别为组合梁-钢管混凝土框架及纯钢梁-钢管混凝土框架。试验中结构的最大层间位移角达到1/21。试验结果表明：组合框架结构具有稳定的滞回性能及良好的延性;钢梁与混凝土楼板的组合作用能显著提高结构的刚度、强度及耗能能力,并且能有效保证钢梁上翼缘的局部稳定性及钢梁的整体稳定性;楼板组合作用将使钢梁下翼缘应变显著增大,导致楼盖梁转动能力的减小;两个试件的破坏均是由梁端失效引起,说明试验中采用的梁翼缘贯通式节点能够满足强柱弱梁、强节点弱构件的抗震设计要求。     

矩形钢管混凝土组合桁梁负弯矩区受力性能试验研究

矩形钢管混凝土组合桁梁由混凝土板和矩形钢管混凝土桁架组成,在竖向荷载作用下,其正弯矩区可充分发挥混凝土板和桁架的组合作用,但负弯矩区的力学性能较为薄弱且受拉混凝土板容易开裂。针对这一问题,提出了在负弯矩区混凝土板施加预应力以及布置局部释放剪切作用的剪力钉相结合的组合桁梁结构形式。采用跨中施加反向集中荷载模拟连续梁支点反力的方法,对2榀承受负弯矩的矩形钢管混凝土组合桁梁进行了静力加载试验,对其荷载-位移关系、裂缝发展规律、混凝土板应变分布、桁梁荷载-应变关系、钢与混凝土界面滑移及承载力进行了分析。还根据组合桁梁的简化力学模型对不同加载阶段的结构特征荷载进行了讨论。结果表明：采用局部释放剪切作用的剪力钉和混凝土板施加预应力的组合桁梁结构形式可有效提高其抗裂性能,但对受弯承载力影响较小;在加载过程中混凝土板的开裂和杆件的屈服导致结构塑性变形增大,最终节点处焊缝撕裂,组合桁梁丧失承载力;由简化力学模型计算得到的结构特征内力与实测值吻合较好,可为矩形钢管混凝土组合桁梁负弯矩区的设计和计算提供参考。     

预应力钢带加固钢筋混凝土梁柱受力性能试验研究

将打包技术应用于结构工程加固领域。进行了6个加固梁试件和1个对比试件的受剪性能试验,分析钢带间距、钢带层数及倒角对承载力及变形性能的影响。结果表明：经预应力钢带加固的试件,在加载过程中,裂缝开展缓慢且发育充分,与未加固试件相比其受剪承载力提高约46%~95%,加固后梁的变形能力大幅提高。通过对3个加固柱试件和1个对比试件的低周反复荷载试验,分析了钢带间距及轴压比对柱水平承载力及变形能力的影响,结果表明,经预应力钢带加固后的柱试件其延性提高约32%~121%,水平承载力提高不明显。     

钢板-轻骨料混凝土空心组合板受力性能试验研究

对5块钢板-轻骨料混凝土组合空心组合板试件进行两点对称集中加载静力试验研究,考虑到空心组合板在顺管方向和垂直管向的两个正交方向弯曲刚度比较接近,因此在试验中同时对空心组合板这两个方向的受力性能进行研究,分析了组合板中钢管布置方向、名义剪跨比对其破坏形态和承载能力等受力性能的影响,研究了5块空心组合板的破坏形态、钢板与混凝土应变发展情况、裂缝发展情况、组合板刚度及组合板承载能力。根据试验研究结果,提出了空心组合板承载能力和弯曲刚度计算方法,计算结果与试验结果吻合良好。研究结果表明：空心组合板中钢管可以有效提高组合板承载能力和弯曲刚度;与普通钢板 混凝土组合板相比,钢板-混凝土空心组合板具有自重轻、强度高、刚度大、施工方便和双向受力的性能优势。     

型钢混凝土组合结构在大跨地下结构中的应用

对具体工程实例进行了分析,阐述了使用型钢混凝土组合结构的必要性,分析了型钢混凝土组合结构在工程中的应用,比较了型钢混凝土组合结构与钢筋混凝土结构的综合效益,以推广型钢混凝土结构的应用。     

大面积堆载下地下构筑物性状研究

基于荷载传递–杂交有限元联合法,利用有限元软件ABAQUS研究了某水泥厂地下构筑物(碎石输送通道和进料仓及桩基础)在大面积堆载作用下的受力和变形性状。研究结果表明,采用有限元数值计算方法可全面模拟并反映三维构筑物在拉、压、弯、扭等复杂受力状态;输送通道及进料仓间设置伸缩缝能有效减小构筑物在变截面处产生的应力集中,而在输送通道和进料仓下部设置桩体可有效防止大面积堆载作用造成地下构筑物的倾斜和减少其产生的较大位移,同时还可减小竖向及水平方向位移差。研究成果可为以后类似工程的设计与实施提供指导作用。     

大跨度桁架几何大变形结构分析的一种数值方法

基于ANSYS平台的二次开发,针对桁架结构几何大变形分析问题提出了一种有效的数值算法。主要思路为:采用两步交替迭代逐步逼近,使平衡状态与变形状态协调、统一,建立并求出变形后的平衡方程及其解;也就是说,首先由已知杆件内力建立计算节点位移的连续方程并求解,然后由已知节点位移建立计算杆件内力的平衡方程并求解,通过多次迭代求得平衡状态与变形状态协调统一的非线性大变形结构分析的精确解。本文方法在整个求解过程中仅需做一次结构分析,此在几何大变形桁架结构的优化设计中更突显其优点。本文方法对扁桁架、大跨度桁架尤其有用。通过编制相应的ANSYS二次开发程序,并由数值算例验证了本文方法的可行性、计算精确和计算效率。     

配置下拉减振索的大跨度空间结构受力性能分析

为提高大跨度空间结构的适用性,提出一种配置下拉减振索的大跨度空间结构,通过张紧的索体将结构体和固定体相连,可以减小结构在后期使用荷载下的竖向变形和振动。通过理论推导提出了反映配置下拉减振索的大跨度空间结构基本特征的无量纲参数R,以及中置及偏置索体的最小索力需求、结构内力和变形、自振频率和振幅形状曲线的计算方法,建议优先采取索体中置的布置方式以提高工作效率。实例分析结果发现,合理设计的配置下拉减振索的大跨度空间结构的振动加速度可减小至无索结构的50%以下,在后期使用荷载下的竖向变形可减小至无索结构的10%以下。通过有限元分析发现,索体松弛产生的动力效应将显著放大结构的竖向变形和加速度,故应对减振索进行适当张拉。最后提出配置下拉减振索的大跨度空间结构的设计流程,根据无索结构特性与控制目标的差异,先设定合理的R值再进行索体设计可显著提高设计效率。     

大跨度钢结构栈桥施工技术

结合具体工程实例,针对施工中的技术难点,从钢结构制作、制作时的注意事项、吊装、吊装过程中的注意事项四方面详细阐述了大跨度钢结构栈桥施工技术,以克服技术难点,保证工程质量,积累经验。     

陶粒混凝土-开孔薄壁钢梁组合楼板的受力性能研究

由腹板开孔且翼缘卷边的H形薄壁钢梁和陶粒混凝土预制板经后浇砂浆和抗剪键组装而成的组合楼板,具有轻质、高强、无需支模、装配化程度高等优势。为研究该类组合楼板的受力性能,对6组不同构造的两边简支组合楼板试件开展静载试验,分析抗剪键分布及薄壁钢壁厚的变化对组合楼板整体受力性能的影响。结果表明：对应等效均布荷载2kN/m2的组合楼板,中心挠度远小于L/500,能够承担的最大荷载值为13.25kN/m2;当混凝土严重开裂且板跨中最大挠度达到L/45时,组合楼板试件并未出现整体塌落;主钢梁上抗剪栓钉的增加,对提高组合楼板的极限荷载和整体刚度均不明显;边梁增设抗剪栓钉对组合楼板的屈服荷载及整体刚度均产生显著影响,当边梁设置与主梁同样的抗剪栓钉时,屈服荷载和整体刚度增幅分别为82.1%和35.6%。     

双向荷载作用下方钢管混凝土柱-组合梁空间节点抗震性能试验研究

完成3个方钢管混凝土柱-组合梁空间节点模型的抗震性能试验,重点研究不同加载路径下空间组合节点的受力特征、滞回性能和破坏机理,比较平面加载组合节点和空间加载组合节点的受力特征,分析双向加载作用的耦合关系。结果表明,双向受力对钢管混凝土柱-组合梁节点的承载力、变形、延性以及刚度、强度退化等性能有较大影响;与平面内加载的组合节点相比,双向加载条件下空间组合节点的承载力最多可降低20%,延性降低10%;由于双向荷载的相关作用,梁变形在总变形中所占的比例有所降低,而柱变形及节点域剪切变形所占的比例增大,在节点核心区受剪设计时应考虑双向受力的不利影响。     

两跨连续GFRP-混凝土空心组合板受力性能试验研究

为研究两跨连续GFRP-混凝土空心组合板的受力性能,进行了2个连续组合板试件的静力加载试验。组合板分别采用环氧树脂胶及栓钉与下部工字钢支座进行连接。试验结果表明,试件最终破坏形态均为跨中截面处受压区混凝土压碎后,下部GFRP型材下翼缘断裂或侧壁屈曲破坏。采用环氧树脂胶连接的试件,边支座可以视为简支支座;采用栓钉连接的试件,边支座可以视为固定支座。随着负弯矩区混凝土的开裂及受拉钢筋的屈服,组合板均出现了明显的内力重分布现象。基于截面分析方法和等效刚度,提出了连续组合板受力全过程计算方法。计算结果表明,组合板的支座反力和截面弯矩试验值与理论值吻合较好,提出的方法可以有效地用于组合板的全过程受力分析。     

开孔薄壁钢梁-轻骨料混凝土装配式组合楼板受力性能试验研究

为研究开孔薄壁钢梁 轻骨料混凝土组合楼板的受力性能,设计并制作了5块具有不同构造（不同预制板型、抗剪方式及腹板开孔率）的组合楼板试件,进行了简支条件下均布加载受力性能试验研究。结果表明：该组合楼板具有较高的整体刚度和承载能力,当等效均布荷载达到6 kN/m²时,跨中挠度远小于L/500（L为试件跨度）;对于相同的开孔率,薄壁钢梁腹板的开孔应优选孔径小、数量多的开孔形式;采用文中所构造的抗剪键及其布置形式的组合楼板,其抗剪效果明显优于采用结构胶黏结混凝土板和钢梁的;组合效应系数可以较好地反映组合楼板的整体特性及内部损伤。     

配置大间距HRB500高强纵筋的混凝土叠合梁受弯性能试验研究

对8个采用大间距、大直径HRB500纵筋的钢筋混凝土叠合梁和2个对比试件进行了静力试验,研究了纵筋间距、箍筋肢距和构造钢筋对叠合梁受弯性能的影响。结果表明:在截面配置大间距■40或■32受力纵筋的混凝土叠合梁,其裂缝分布形式和裂缝发展与普通配筋叠合梁相近,但开裂早于普通配筋叠合梁,开裂荷载小于GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》的计算值;受力性能与普通配筋叠合梁相近;受弯承载力及短期刚度可以按照GB 50010—2010计算。增加纵向构造钢筋对裂缝开展、屈服荷载和受弯承载力的影响较小。试件受弯主裂缝的位置大多位于箍筋处,平均裂缝间距与规范计算值差异较大。按照JGJ 1—2014《装配式混凝土结构技术规程》规定的叠合面要求制作的试件,在峰值荷载前,未出现叠合面破坏。