外包钢-混凝土组合简支梁有效翼缘宽度分析

外包钢-混凝土组合梁在竖向荷载作用下,翼缘板中存在剪力滞后现象。为简化计算,设计中可采用有效翼缘宽度来处理。根据两根外包钢-混凝土组合简支梁试验结果,采用非线性有限元方法对有效翼缘宽度进行分析。外包钢-混凝土组合简支梁有效翼缘宽度的主要影响因素为宽跨比和厚高比,另外,荷载形式、材料强度等对有效翼缘宽度也有一定影响。有效翼缘宽度随荷载大小和沿跨度方向分布均有所变化,弹性和弹塑性阶段有效翼缘宽度大小明显不同。基于数值分析结果,提出了有效翼缘宽度的简化计算式。     

外包内翻U形钢-混凝土简支组合梁负弯矩区有效翼缘宽度分析

外包内翻U形钢-混凝土简支组合梁作为一种新型组合梁,其负弯矩区有效翼缘宽度被研究得甚少。为了探索该种新型组合梁负弯矩区有效翼缘宽度的影响因素,在本课题组负弯矩区受弯性能试验研究的基础上,采用有限元软件ABAQUS分析了有效翼缘宽度的变化规律,并针对跨中截面详细研究了荷载类型、宽跨比（bf/L0）和高厚比（h/hf）对弹性和弹塑性阶段有效翼缘宽度的影响规律。研究结果表明：不同荷载类型下,均布荷载作用下的有效翼缘宽度大于非均布荷载作用下的有效翼缘宽度;当bf/L0<0.40时,有效翼缘宽度系数β近似等于1.00且不随宽跨比变化,当0.40≤bf/L0≤1.00时,β随宽跨比的增大而近似线性减小,弹塑性阶段的β略大于弹性阶段的β,且减小率小于后者;高厚比对有效翼缘宽度的影响可以忽略。基于有限元分析结果,提出了有效翼缘宽度的简化计算公式,并与《钢结构设计标准》（GB 50017—2017）中的公式进行了对比。对比结果表明：相较于《钢结构设计标准》（GB 50017—2017）的计算结果,本文公式的计算结果与有限元计算结果吻合得更好;规范计算结果与另外2种方法的计算结果差别较大,偏于保守。     

波形钢腹板箱梁的有效翼缘宽度系数研究

提出了波形钢腹板箱梁变厚度翼缘板的有效翼缘宽度计算方法。以东宝河新安大桥为对象，使用有限元软件ANSYS建立三维有限元模型分析了箱梁在自重作用下有效翼缘宽度系数的分布规律。根据国内外主要规范关于混凝土箱梁、钢箱梁有效翼缘宽度系数的规定进行了计算并与有限元分析结果进行了对比。计算结果表明，内衬边缘的有效翼缘宽度较小，其他部位基本可按全宽度计算；波形钢腹板箱梁有效翼缘宽度系数处于混凝土箱梁和钢箱梁之间，但更接近于混凝土箱梁。     

型钢混凝土梁正截面承载力优化分析

通过对15个型钢混凝土梁构件(只改变内置型钢上翼缘宽度)的梁中单调加载试验进行有限元模拟,从有限元的计算结果以及理论分析得出,型钢混凝土梁构件内置型钢的上翼缘的宽度与下翼缘之比为0.7～0.8时,对核心区混凝土有高效约束,同时核心区的混凝土对内置型钢翼缘有有效的支撑,并且内置型钢、钢筋和混凝土都能充分发挥其力学性能,即达到最佳经济模式。     

现浇混凝土框架梁端截面有效翼缘宽度的试验研究与分析

通过10个现浇混凝土框架节点的低周反复加载试验,研究了现浇楼板对节点受力性能的影响.试验中测量了梁端截面板面钢筋应变的分布规律,分析了梁端截面的有效翼缘宽度,并用DIANA程序对试验节点进行非线性有限元模拟分析,分析与试验结果吻合良好.然后,通过非线性有限元分析研究了层间位移角、板面钢筋材性、梁高、梁跨、板宽、板厚、节点形式等因素对梁端截面有效翼缘宽度的影响.最后,提出了负弯矩作用下梁端截面有效翼缘宽度取值的建议,可供现浇混凝土框架结构抗震设计、鉴定和加固参考.     

非对称钢梁截面组合框架梁端极限状态下有效翼缘宽度研究

针对工程中常用的上翼缘小而下翼缘大的非对称截面钢梁，为了得到对应的混凝土楼板的有效翼缘宽度，基于已有对于对称钢梁截面情况的研究与相应的公式，通过精细化有限元参数分析修正相关系数，在有限元软件MSC.MARC(2018)中建立精细化数值模型，识别出影响极限状态有效翼缘宽度的主要变量，包括钢主梁的上下翼缘宽度、钢横梁的上翼缘宽度。对数值算例结果进行回归分析，得出非对称钢梁截面组合框架梁梁端极限状态有效翼缘宽度的计算方法。结果表明：建议公式计算的正弯矩和负弯矩下的有效翼缘宽度均满足工程精度要求，与已有研究和规范公式对比，研究中的建议公式计算得出的相对误差和离散性均最小。     

变翼缘宽度简支组合梁刚度及承载力研究

为确定变翼缘宽度组合梁的受力性能,本文通过有限元软件ANsYS对简支组合梁的受力性能进行了详细的分析,将变翼缘宽度组合梁的荷载一挠度曲线与等截面宽度组合梁进行对比,分析了不同跨度时变翼缘宽度组合梁的刚度和承载力变化规律,提出了刚度和承载力的简化计算公式。计算结果表明:变翼缘宽度组合梁中铜梁的塑性区为跨度的2/3;变翼缘宽度组合梁的荷载-挠度曲线处在翼缘最大宽度和翼缘最小宽度等截面组合梁之间,与翼缘最大宽度组合梁更加接近;与相同用钢量的等截面组合梁相比,变翼缘宽度组合梁的刚度和承载力均有一定程度的提高。     

体外预应力钢-混凝土组合梁混凝土有效翼缘宽度

采用有限元方法 ,研究了体外预应力作用下简支组合梁混凝土有效翼缘宽度 ,分析了剪力连接刚度对预应力组合梁有效翼缘宽度的影响和预应力增量的效应。同时对混凝土板收缩、徐变下 ,体外预应力组合梁的受力机理进行了讨论     

冷弯薄壁卷边槽钢组合工字梁极限承载力计算的有效宽度法

为了研究冷弯薄壁卷边槽钢组合工字梁的受弯性能,对三种截面形式共计9根卷边槽钢组合工字梁进行破坏性试验研究,建立有限元分析方法对试件进行模拟分析,有限元计算结果与试验结果吻合良好,验证了有限元方法的正确性。接着采用有限元方法对冷弯薄壁卷边槽钢组合工字梁进行大量参数分析,钢种和受压翼缘宽厚比对受压翼缘有效宽厚比的影响较大,梁的长度、腹板高厚比与板件厚度对梁受压翼缘有效宽厚比的影响小。最后在对典型截面梁构件进行参数分析的基础上,得出卷边槽钢组合工字梁受压翼缘板件的有效宽厚比计算表格与计算公式,提出计算冷弯薄壁型钢梁极限承载力的有效宽度法,并通过试验验证了有效宽度法计算梁极限承载力的正确性和适用性。     

钢管混凝土翼缘组合梁振动特性

为研究大跨高架桥梁中钢管混凝土上翼缘钢混组合梁(以下简称钢管混凝土翼缘组合梁)的动力特性,采用有限元ABAQUS软件,建立钢管混凝土翼缘组合梁与等效截面工字钢梁的有限元模型,通过数值模拟,得出模型的振动频率,进行对比分析,依据《公路桥涵设计通用规范》中简支梁基频计算公式中对组合梁自振频率的计算,对比解析解与有限元模拟值,并分析不同构造形式对钢管混凝土翼缘组合梁振动特性的影响,得出如下结论:(1)钢管混凝土翼缘组合梁与等效工字形钢梁的横向一阶自振频率相差较小,管翼缘组合梁扭转一阶自振频率为等效工字钢相应自振频率的2.08倍,钢管混凝土翼缘组合梁因钢管混凝土翼缘降低了腹板的高度,提高了组合梁的抗扭性能;(2)钢管混凝土翼缘组合梁竖向自振频率规范公式计算值与有限元计算值差别较大,规范基频的估算公式不适用于组合梁竖向基频的计算;(3)增加下翼缘宽度,对提高钢管混凝土翼缘组合梁的横向刚度较明显,竖向和扭转刚度影响较小。     

Simplified calculation of effective flange width for shear walls with flange

The shear lag effect of shear walls with flange is normally analyzed by introducing the concept of effective flange width. Therefore, it is crucial to accurately evaluate the effective flange width for tall buildings design. In this paper, based on the energy variational method, the normal stress distribution in the flange of shear walls is deduced, and the analytical solution of effective flange width in elastic stage is obtained according to the stress equivalent principle. For simplification, a parametric study on a serial T‐shaped cross‐section shear walls was conducted using finite element method in order to clarify the characteristic of effective flange width along with the loading history and the variations of shear lag effect with different parameters accordingly. Based on the numerical results, simplified formulas of the effective flange width in different loading stages are deduced for practical structure design. Moreover, the rationality of the values derived from different design codes is evaluated by comparing with simplified formulas. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

V形刚构V墩节点顶推施工阶段的空间应力分析

上海轨道交通11号线跨泐马河桥为V形墩连续刚构,在施工过程中采用了V墩墩底顶推的施工工艺。顶推过程中V墩节点受力复杂,必须采用精细化的空间实体单元方法分析其空间应力。分析过程中采用了墩底线性接触宽度和非线性接触单元两种边界模拟方法进行对比分析,分析结果可为实际工程设计提供有价值的参考。     

梁端翼缘扩翼型节点抗震性能分析

针对梁端翼缘扩翼型节点抗震性能,在试验研究基础上通过建立有限元分析模型衍生设计了2组16个试件,采用Ansys有限元分析方法深入探讨了梁端翼缘扩翼型节点的扩大宽度、扩大长度等参数对节点极限荷载、延性性能等抗震性能影响。根据试验及有限元模拟的试件破坏结果,对容易导致节点断裂发生的薄弱环节的开裂可能性进行了评估,通过引入等效塑性应变指数,从理论上分析了梁端翼缘扩翼型节点的断裂机理。介绍了梁端翼缘扩翼型节点扩翼参数的设计方法。     

不同排列伸展螺栓端板半刚性节点的三维非线性分析

对钢结构中不同排列的伸展螺栓端板这种半刚性连接节点采用非线性有限元分析 ,对连接中的主要构件 :端板、高强螺栓、梁翼缘、柱翼缘以及连接接触进行三维非线性有限元精细模拟 ,针对不同的尺寸和截面进行比较分析 ,探讨了螺栓端板半刚性连接的受力性能     

预应力梁板体系的空间分析及有效翼缘宽度

结合一实际工程 ,建立了较精确的有限元模型 ,对有粘结预应力梁板柱体系进行空间分析 ,得出了结构的应力分布 ,并与现场实测结果进行了比较 ,两者吻合较好。按静力等效原理着重讨论了预应力梁支座截面和跨中截面有效翼缘宽度的合理取值 ,结果表明 ,预应力梁的有效翼缘宽度与结构受力的类型密切相关 ,在预应力等效轴向力作用下比等效横向力和等效集中弯矩作用下梁有效翼缘宽度大许多。另外还值得注意的是 ,在预应力等效荷载作用下 ,采用等代空间框架法分析将无法反映跨中截面板面的拉应力峰值。     

基于纤维梁柱单元的RC带翼缘剪力墙抗震性能分析

为高效准确地模拟钢筋混凝土构件在复杂荷载作用下非线性行为,采用OpenSees中基于刚度法的纤维梁柱单元,建立一种考虑弯曲和剪切共同作用的RC带翼缘剪力墙非线性分析模型,并对已完成的4个不同边缘构件和截面形式的RC带翼缘剪力墙的拟静力试验进行数值模拟;通过比较数值模拟结果与试验结果,验证有限元模型的准确性;通过有限元分析,研究轴压比(0.1~0.3)、剪跨比(1.8~3.0)、翼缘宽度与腹板高度比(0.5~1.1)、混凝土强度(C30~C45)、纵筋配筋率(0.73%~2.22%)以及箍筋配箍率(0.74%~5.19%)对RC带翼缘剪力墙抗震性能的影响。研究表明：随着轴压比、翼缘宽度与腹板高度比、混凝土强度以及纵筋配筋率的增大,带翼缘剪力墙的承载力逐渐增大,其极限变形能力在翼缘受拉方向也相应增大,而在翼缘受压方向不断减小。剪跨比的增大使得带翼缘剪力墙的承载力明显减小,但是变形能力大幅提高。箍筋配箍率的提高可以有效延缓带翼缘剪力墙翼缘受拉方向的破坏。     

冷弯薄壁型钢四肢拼合立柱轴压承载力设计方法

建立了考虑材料、几何和接触非线性的有限元模型,在对冷弯薄壁型钢四肢拼舍截面立柱的轴压性能试验试件进行模拟分析,验证有限元方法正确性的基础上,对考虑长细比、截面翼缘宽厚比等因素的一系列试件进行了数值分析,并得到其轴压承载力.在相关规范“有效宽度法”和“直接强度法”的基础上,提出了冷弯薄壁型钢四肢拼合截面立柱轴压承载力的设...     

楔形压弯构件平面内稳定极限承载力研究

楔形变截面H型钢构件设计中常采用高而薄的腹板,这样能够充分发挥翼缘的承载能力,节省材料。如此虽然可能引起腹板的局部屈曲,但板件的屈曲并不意味着构件承载能力的丧失。应用非线性板壳有限元分析方法,对变截面压弯构件平面内稳定极限承载力进行了分析。在考虑腹板局部屈曲和构件整体屈曲相关作用的同时,系统地分析与评价了腹板宽厚比、翼缘宽厚比、构件长细比和楔率等对压弯构件平面内稳定极限承载力的影响,并与《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:2002)的计算结果进行了比较,结论可供工程设计参考。