冷弯薄壁型钢-胶合木组合梁受剪性能研究

钢-木组合梁是由两个冷弯薄壁C型钢和胶合木通过结构胶粘结而成的,研究影响该类组合梁的受剪性能的因素.以薄壁C型钢截面面积和剪跨比为参数,进行了3组钢-木组合梁受剪试验研究,分析组合梁的变形过程、破坏形态及承载能力,再通过有限元软件ABAQUS进一步系统地对薄壁C型钢截面面积、胶合木截面尺寸和剪跨比等影响因素进行参数分析...     

新型钢-木组合梁抗弯性能数值分析

提出一种新型的钢-木组合梁,为研究其受弯性能,采用有限元程序ANSYS对3个不同规格组合梁构件,1个普通胶合木梁进行有限元数值分析。分析结果表明:薄壁型钢-胶合木组合梁与普通的胶合木梁相比,受弯极限承载力提高28%~85%,跨中极限变形提高76%~146%。冷弯薄壁型钢-胶合木组合梁具有良好的抗弯性能。     

冷弯薄壁型钢组合墙体受剪性能研究综述

根据对冷弯薄壁型钢结构体系传力路径的分析,承受和传递水平、竖向荷载的组合墙体的受力性能对整个结构的抗震性能至关重要。按照从局部到整体的顺序,依次对国内外开展的墙体龙骨、墙面板连接件和组合墙体的抗震性能的研究进行综述。结合对国内外具有代表性的剪力墙受剪试验结果进行的统计分析,分别给出墙面板、墙面板连接件、钢龙骨框架、墙体高宽比、墙体开洞及加载类型对墙体受剪承载力的影响。部分墙体受剪试验结果与中国规范相应的设计参考值进行对比,指出按线性内插得到的由大间距连接件连接的墙体受剪承载力规范参考值趋保守。按照中国规范给出的抗力分项系数值进行可靠度计算,计算结果表明规范的设计参考值不能很好的符合目标可靠度为3.2的要求。按文献建议调整抗力分项系数后的计算结果与目标可靠度吻合良好,但应进行更多的研究寻求合理的抗力分项系数值。最后对该类结构体系抗震性能研究领域需要深入研究的问题提出了建议。     

冷弯薄壁型钢-混凝土组合梁局部屈曲性能研究

通过理论分析提出了冷弯薄壁型钢—混凝土组合梁钢梁腹板及翼缘的局部屈曲简化计算模型。继而在简化计算模型的基础上应用能量法分别求出了腹板及翼缘的弹性临界屈曲应力。结果表明,内填混凝土的存在有效地提高了腹板及翼缘的屈曲应力,改善了腹板及翼缘的局部屈曲性能。     

LQ550高强冷弯薄壁型钢组合墙体受剪性能试验研究

为研究OSB板和水泥纤维板作为LQ550高强冷弯薄壁型钢组合墙体结构面板时的受力性能,进行7个不同结构面板的LQ550高强冷弯薄壁型钢组合墙体试件的水平单调加载和低周反复加载试验研究,分析了组合墙体的受剪承载力、延性系数、耗能系数等。结果表明：面板拼缝是组合墙体的薄弱部位;在水平接缝处设置宽而完整钢衬板的墙体试件具有较高的受剪承载力和抗侧刚度;单面水泥纤维板单调加载时比低周反复加载时承载力提高约8.79%~12.27%,其受剪承载力较低,但屈服前试件基本完好;对于双面板墙体试件,无论在单调加载还是反复加载时,其承载力、抗侧刚度约为各单面板试件相应指标之和。低周反复加载试件的耗能系数基本接近。     

基于不同种类竹板的钢-竹组合梁受弯性能对比分析

冷弯薄壁型钢分别与重组竹、竹胶板通过结构粘结剂复合成工字形组合梁,以竹板厚度、梁截面高度、薄壁型钢壁厚及翼缘宽度为参数,对冷弯薄壁型钢-重组竹组合梁、冷弯薄壁型钢-竹胶板组合梁这两种试件进行弯曲性能试验,围绕组合梁破坏形态、整体性能差异、承载力能力及其影响因素、短期集中荷载作用下变形情况进行比较。结果表明,两种钢-竹组合梁试件整体工作性能均表现良好,组合效应突出,具有较高的承载力及良好的延性;冷弯薄壁型钢-重组竹组合梁破坏形态比较单一,与此相比冷弯薄壁型钢-竹胶板组合梁破坏形态则较为多样;组合梁抗弯承载力与材料力学性能密切相关,同时随着竹板厚度、梁截面高度、薄壁型钢壁厚及翼缘宽度的增加,承载能力有效提高,且在同等情况下冷弯薄壁型钢-竹胶板组合梁提高的幅度明显大于冷弯薄壁型钢-重组竹组合梁;两种组合梁按编号对应相比较,试验参数基本相同的条件下,冷弯薄壁型钢-重组竹组合梁的正常使用极限状态和承载能力极限状态下的承载力均高于冷弯薄壁型钢-竹胶板组合梁,平均提高约35%。     

冷弯薄壁型钢混凝土剪力墙受剪性能试验研究

通过7个冷弯薄壁型钢混凝土(CTSRC)剪力墙的拟静力水平往复试验,研究了其破坏过程和破坏模式,分析了混凝土强度、剪跨比、轴压比、水平分布筋和竖向型钢量等参数对其受剪性能的影响。试验结果表明：随着水平配筋率、轴压比和混凝土强度的增加受剪承载力提高;随着剪跨比提高,墙体受剪承载力降低;轴压比增加可提高墙体刚度,推迟墙体裂缝的出现,但不利于墙体延性;增加水平配筋可使墙体峰值后的承载力保持稳定。研究表明：CTSRC剪力墙与传统钢筋混凝土剪力墙的破坏特征和受力性能不同,在水平力作用下将出现沿冷弯薄壁型钢的竖向裂缝,经历整体墙到分缝墙的演变,避免了脆性剪切破坏。通过合理设计,CTSRC剪力墙可实现正常使用阶段有较高的刚度、峰值后有较好的延性、破坏时仍具有较高的竖向承载能力的目标。     

胶合木-CLT组合梁斜螺钉连接的界面受剪性能

为研究胶合木(GLT)梁和正交胶合木(CLT)板之间斜螺钉连接的界面受剪性能,对6组GLT-CLT界面连接抗剪试件进行了推出试验研究,主要考虑自攻螺钉的布置方式、钉入长度和数量等参数对界面连接受剪性能的影响,其中布置方式包括剪拉螺钉、剪压螺钉和交叉螺钉。试验结果表明：剪拉螺钉连接的承载力约是剪压螺钉连接承载力的6倍;交叉螺钉连接的承载力约为单个剪拉螺钉和单个剪压螺钉的承载力之和,刚度亦然。在揭示斜螺钉连接破坏机制的基础上,基于刚性杆模型提出了剪拉螺钉连接滑移刚度和承载力的计算方法;基于弹性地基梁理论提出了考虑剪压螺钉连接典型双铰破坏模式的滑移刚度和承载力计算方法;通过剪拉和剪压螺钉连接受剪性能的叠加,得到交叉螺钉连接的滑移刚度和承载力,理论计算结果与试验结果吻合较好。     

冷弯薄壁型钢-重组竹组合工字形梁受弯性能研究

冷弯薄壁型钢和重组竹通过结构胶复合成工字形截面的钢-竹组合梁,以翼缘竹板厚度、型钢壁厚、梁宽、梁高为主要参数,对9根钢-重组竹组合梁试件进行弯曲性能试验,观察各级荷载作用下型钢及竹板的应变变化、组合梁挠度的发展,分析组合梁的破坏过程、破坏形态及破坏机理,探讨组合梁的抗弯承载力,并提出组合梁承载力计算方法。研究结果表明,基于重组竹的钢-竹组合梁整体工作性能好,组合效应显著,其受力过程呈现出明显的弹性、屈服、开裂、极限四个阶段,表现出较好的延性,同时具有较高的承载力,组合梁的承载力计算结果与试验值吻合良好,误差在10%以内。     

GFRP面板-冷弯薄壁型钢组合梁受弯性能试验研究

土木工程领域通常采用的纤维增强复合材料夹层结构主要以模量较低的轻质材料作为芯材,使其设计承载力由截面刚度控制,而非强度控制,限制了纤维增强材料强度的充分发挥。为此,提出一种轻质、高强的玻璃纤维增强复合材料（GFRP）面板-冷弯薄壁型钢组合梁（GCS组合梁）,该组合梁由GFRP面板与夹层轻质泡沫和冷弯薄壁型钢组合而成,薄壁型钢和纤维面板之间采用剪力键（抽芯铆钉）连接。通过四点弯曲试验探讨了该组合梁的破坏模式、荷载-位移曲线和应变分布的发展规律,并与传统夹层梁进行对比,分析了有无薄壁型钢增强、薄壁型钢开口方向、界面增强方式等参数对组合梁弯曲性能影响。研究结果表明：GCS组合梁具有良好的刚度和承载能力。相对于传统复合材料夹层梁,其正常使用极限状态（挠度限值L/250）和承载力极限状态下对应荷载分别提高了306.2% 和157.5%;不锈钢抽芯铆钉能有效抑制GFRP面板与压型钢板界面剥离裂纹扩展,显著改善GCS组合梁的变形能力。研究为该组合构件的加工设计与实际工程应用提供参考。     

冷弯薄壁型钢组合墙体抗剪性能的有限元模拟

对单调加载作用下冷弯薄壁型钢组合墙体进行了非线性有限元分析,考虑了材料非线性、几何非线性的影响,采用三个方向一维非线性弹簧单元模拟自攻螺钉连接,通过与试验数据对比,验证了有限元方法的正确性。     

带加劲冷弯薄壁型钢C形受弯构件有限元分析

采用有限元程序ANSYS,对带加劲肋的冷弯薄壁型钢C形截面受弯构件在纯弯和非纯弯两种受弯状态下的力学性能进行了有限元分析,分析结果表明:构件的卷边宽度是影响试件屈曲模式的重要因素,不同的屈曲模式在纯弯与非纯弯的条件下对极限承载力的影响不尽相同。     

复合材料梁的解析解与有限元解分析研究

以承受均布荷载的悬臂梁为例,根据Lekhniskii理论得到解析解,使用ANSYS与ABAQUS得到数值解。通过解析解与数值解的对比,验证了有限元分析的正确性,进而讨论各向异性材料的主轴方向变化对结果的影响,得出相应的变化规律。     

A box beam finite element for the elastic analysis of thin-walled structures

The purpose of this paper is to present a formulation of a curved thin-walled box beam finite element having a variable cross-section with at least one vertical axis of symmetry.

To allow for the effects of warping and distortion, three degrees of freedom have been included in the formulation. These degrees of freedom have been designated as the rate of change of twisting angle, the distortional angle of the cross-section, and the rate of change of distortional angle. The effect of shear lag has also been included.

The element may be used for the elastic analysis of a variety of thin-walled structures and in particular for the preliminary analysis of box bridge decks where a three-dimensional analysis may be unnecessary. The accuracy of the element has been demonstrated by comparison of the results obtained with known results from other methods for some examples.     

不同卷边形式冷弯薄壁槽钢受弯构件有限元分析

为了研究卷边形式对冷弯薄壁槽钢受弯构件屈曲模式和抗弯承载力的影响,应用有限元软件ANSYS对直卷边、斜卷边和复杂卷边冷弯薄壁槽钢受弯构件进行了有限元分析,分析结果表明,复杂卷边进一步加强了对构件翼缘的约束作用,提高了构件的抗弯承载力,其构件的承载效率最高,并在一定程度上限制了畸变屈曲的发生。     

组合梁桥有限元修正模型的研究

为改善结构有限元模型的精度,减小理论模型计算结果与试验结果之间的误差,采用模型修正技术对建立的初始有限元模型进行修正.针对铁路组合梁桥模型修正的问题,进行了大量的试验和研究,着重对组合梁力学参数和边界条件进行了修正.结果表明,经过修正后的有限元模型计算结果与试验结果更加接近,模型修正是可行的、有效的.     

冷弯薄壁Z形檩条加固有限元分析

针对门式刚架冷弯薄壁Z形檩条,提出通过附加缀板的加固方式提高Z形檩条的稳定性能及承载能力.然后利用ABAQUS软件建立了对于Z形檩条的单侧斜撑式缀板加固模型、双侧斜撑式缀板加固模型以及单侧L形缀板加固模型,并对其进行非线性屈曲分析,研究了不同加固间距情况下3种增设缀板加固方案对于4,6,7.5m长Z形檩条的稳定性能和强...     

A beam finite element for non-linear analyses of thin-walled elements

The aim of the present paper is to investigate a theoretical and numerical model which is able to study the behaviour of thin-walled beams with open cross section in presence of large torsion. The presented model takes into account for large torsion, linear and non-linear warping currently named shortening effects, pre-buckling deformation and flexural–torsional coupling. In numerical analysis, a 3D beam with two nodes and seven degrees of freedom per node is adopted. The equilibrium equations and the material behaviour are derived in discrete form without assumption on torsion angle amplitude. Due to large torsion context, all the equilibrium equations are non-linear and highly coupled. The linear behaviour is made possible by disregarding non-linear terms. For non-linear behaviour and stability, the tangent stiffness matrix is carried out. Due to large torsion context, new matrices are present. The element is incorporated in a homemade finite element code. Newton–Raphson iterative methods are used with different control parameters. In order to prove the efficiency of the model many examples are presented in linear and non-linear behaviour with presence of bifurcations.     

冷弯薄壁槽钢-混凝土组合梁抗火性能参数分析

基于ANSYS热分析结果,建立冷弯薄壁槽钢-混凝土组合梁在标准火灾作用下的热-结构耦合有限元计算模型,对荷载水平、混凝土强度、槽钢截面几何尺寸、防火涂层厚度、加载位置和加载方式等不同影响因素下的组合梁抗火性能进行有限元分析。结果表明：防火涂层厚度和荷载水平对组合梁抗火性能的影响显著,槽钢截面腹板高度和腹板厚度次之,混凝土强度、加载位置、加载方式和槽钢翼缘厚度等因素对组合梁的抗火性能影响很小,可以忽略不计;防火涂层厚度一定时,组合梁的耐火极限随荷载水平的提高而降低;荷载水平一定时,组合梁的耐火极限随防火涂层厚度的增加而呈非线性提高;填充混凝土可有效降低钢梁截面的温度,产生温升延时效应,在升温前期,冷弯薄壁槽钢-混凝土组合梁的温度低于未填充混凝土的型钢梁,降幅可达15％~60％。在ISO-834标准火灾作用下,组合梁跨中挠度 δ=l/25 可作为其达到耐火极限的判别标准。