分布式连接全装配RC楼盖竖向承载力与变形分析

在分布式连接新型全装配RC楼盖中,板与板之间通过连接件连接实现横板向传力。为研究新型楼盖竖向承载力计算方法,进行了新型楼盖在竖向荷载作用下的内力与变形分析。结果表明：基于正交各向异性弹性薄板小挠度理论和单三角级数法得到四边简支新型楼盖在竖向均布荷载作用下的弯矩与挠度表达式,提出了新型楼盖横板向刚度计算方法,并通过与试验和有限元结果对比,验证了所提方法的准确性;新型楼盖的挠度在两个方向呈空间抛物面分布,表明新型楼盖具有良好横板向传力性能;板缝连接可有效传递板内弯矩,但正交的两个方向弯矩传递效果存在差异,表现为顺板向弯矩的传递效果优于横板向。研究成果可为分布式连接全装配RC楼盖的研究和应用提供参考。     

分布式连接全装配RC楼盖人行荷载试验与振动舒适度分析

为研究分布式连接全装配RC楼盖(DCPCD)动力特性与人致激励响应规律,进行了2个DCPCD试件和1个现浇楼盖试件在四边简支条件下的振动特性试验,并施加多种人行激励工况,分析了步频、行走路线、行人数量和荷载分布等对楼盖振动响应的影响。结果表明:板缝降低了DCPCD的弯曲刚度,使阻尼比增大,第二阶和第三阶振型分别沿横板向和顺板向反向对称;增加连接件数量可有效提高DCPCD自振频率、降低楼盖振动响应;峰值加速度随步频和人数的增加而增大;沿DCPCD横板向行走比沿顺板向和对角线方向行走时的峰值加速度大;荷载分布密集度越大峰值加速度越大,荷载分布越靠近楼盖中心则峰值加速度越大;DCPCD试件的基频可满足规范要求,但加速度在不同的边界支承条件下差别明显;提出了标准单步落足荷载下DCPCD的峰值加速度计算方法,计算值与实测值吻合良好;基于DCPCD竖向振动舒适度,楼盖的横板向与顺板向刚度比建议在0.3~0.75。     

踮脚和跳跃荷载下全装配式RC楼盖振动特性试验研究

为研究分布式连接全装配RC楼盖(DCPCD)在人致激励下的动力特性和振动响应,进行了6个足尺DCPCD试件和1个现浇对比试件的锤击法试验和在踮脚、单人跳跃荷载下的人致激励试验,研究了板缝和连接件布置对DCPCD振动特性的影响。结果表明:DCPCD与现浇楼盖的低阶振型基本相同,但自振频率略低;DCPCD与现浇楼盖有相同的振动传递机制;相同激励下DCPCD的振动响应略大于现浇楼盖,现浇楼盖的加速度峰值出现在跨中的边缘,DCPCD的加速度峰值出现在近跨中板缝的边缘;DCPCD的自振频率随连接件的增加而提高,随板缝的增加降低,连接件对频率的影响大于板缝的影响;提出了两对边简支条件下DCPCD横板向竖向自振频率与加速度计算方法,并以试验验证了所提方法的准确性。     

全装配式RC楼盖板缝节点拉剪复合受力性能试验研究

为研究分布式连接全装配RC楼盖(DCNPD)板缝节点在拉剪复合作用下的受力性能,进行了12个板缝节点在纯剪和拉剪复合作用下受力性能试验,对板缝节点的承载能力、裂缝模式、破坏形态、位移延性和应变规律等进行了较为系统的研究。结果表明：拉力的存在减小了由剪切作用引起的连接件与相邻混凝土间的承压作用,致使板缝节点抗剪承载力不同程度的降低,并且拉剪比越大,拉力对板缝节点屈服荷载和峰值荷载的削弱作用越明显;拉剪复合作用下,板缝节点较早呈现出非线性受力特征;拉力对板缝节点位移延性有较大的削弱,尤其对于楼盖中高拉剪比区域应采取措施避免节点发生脆性破坏;综合考虑板缝节点的荷载-位移响应、位移延性特征和破坏模式等因素,HPC、CPC和HP-CPC三种节点是较为理想的DCNPD板缝节点形式,SPC锚筋与锚板间焊缝在拉剪复合作用下易发生断裂,需改进措施以提高其拉剪复合受力性能。     

梁柱端板连接节点初始转动刚度计算模型

应用组件法建立了端板连接节点初始转动刚度计算模型,考虑了端板受弯、柱翼缘受弯、螺栓受拉、柱子腹板受剪、柱子腹板受压和柱子腹板受拉变形对连接节点转动刚度的影响。基于板壳理论计算端板和柱子翼缘的弯曲变形,给出了不同加劲肋设置情况下的刚度计算公式;根据有限元分析结果,把柱子腹板受压刚度计算采用的有效宽度和EC3建议的承载力计算有效宽度统一;在计算螺栓刚度时,考虑了因螺栓预拉所挤紧的周围板件对螺栓变形的影响。该文模型和试验结果及已有模型进行对比,表明该计算模型不仅能精确计算节点的转动刚度,且相对于现有的分析模型更为简便、准确,便于实际工程中应用。     

梁柱端板连接节点的初始刚度计算

将节点分为受弯端板、受弯柱翼缘和受剪节点域三类组件,分别计算各组件的初始刚度并将其进行组装,提出了端板连接节点初始刚度的理论计算方法。该方法考虑了端板有加劲肋、无加劲肋两种构造形式,考虑了螺栓预拉力对节点刚度的影响,考虑了柱翼缘对节点域刚度的贡献,通过与试验和有限元结果对比表明该方法具有足够的精度,可用于节点刚性的判断。最后利用理论方法对按照现行规范设计的端板连接节点刚性进行了初步评价,并讨论了端板加劲肋的影响。     

竖向缝螺栓连接全装配式联肢复合墙抗震性能试验研究EI北大核心CSCD

课题组前期提出一种竖向缝采用螺栓连接的全装配式联肢复合墙,为进一步明确此类连接方式对墙体抗震性能的影响规律,以连接钢板厚度为变参设计了3榀联肢复合墙试件(PCW-B),通过拟静力试验对比研究各试件的破坏模式、裂缝发展、抗震性能,以及竖向缝在受力过程中的变形规律。试验结果表明:竖缝连接钢板厚度对试件破坏形态无明显影响;提升竖缝板厚可显著增强试件的初始刚度、承载力,但会降低试件延性;当板厚超过6 mm可显著提升试件耗能性能;分析并提出竖缝受剪承载力主要取决于连接件的抗剪和界面摩擦力抗剪两项,其中连接件抗剪贡献因素包括:连接钢板强度、高强螺栓和预埋件处箍筋作用力,并基于此提出竖向接缝受剪承载力计算公式。此公式亦可为其它墙体结构提供理论参考。     

钢结构梁柱半刚性端板连接弯矩-转角全曲线计算方法

提出了一种计算钢结构梁柱半刚性端板连接转动变形的方法,通过与试验结果比较得到验证,该方法不但能够很好地计算端板连接的整体转动变形特性,包括初始转动刚度和弯矩-转角(M-φ)全过程曲线,而且能够较好分析计算其转动变形的各种来源,包括节点域剪切变形、螺栓伸长、端板和柱翼缘弯曲变形等,从而能够提供弯矩-剪切转角(M-φs)和弯矩-缝隙转角(M-φep)曲线,为准确分析端板连接的细部转动变形特性提供了可靠依据,同时也为我国钢结构设计规范关于节点转动变形的具体设计计算方法提供了有益补充。     

基于组件法的超大承载力端板连接节点弯矩-转角曲线计算方法

超大承载力端板连接节点是一种可以应用于大跨或重载钢结构中的新型梁柱节点形式。为了在结构分析中准确考虑该节点的抗弯承载力和转动刚度,需要确定其弯矩-转角曲线。在已有试验和有限元分析结果的基础上提出了超大承载力端板连接节点的组件模型,引入一种新组件形式并提出了其承载力和刚度的分析方法,基于组件法提出了超大承载力端板连接节点的抗弯承载力和转动刚度的计算方法。综合现有典型的节点弯矩-转角曲线模型的优点,以节点抗弯承载力和转动刚度为基本参数提出了适用于超大承载力端板连接节点的弯矩-转角曲线模型。通过与已开展的试验研究和有限元分析结果进行比较,所提方法得到的节点抗弯承载力和转动刚度较为准确,所提弯矩-转角曲线模型与试验曲线吻合良好,可以应用于采用该节点形式结构的分析和设计中。     

预应力钢-竹组合梁受弯挠度计算方法与试验研究

为分析预应力钢-竹组合梁的受弯挠度,以加载方式、张弦位置、预应力度为变量,对12根组合梁试件进行了设计与试验研究。在此基础上,假定梁变形分布符合正弦半波曲线,并考虑梁加载过程中几何关系变化与预应力反拱的影响,采用弹性理论建立了组合梁中预应力筋应力增量的计算方法,推导得出一点或两点加载、一点或两点张弦时,组合梁受弯挠度计算的统一公式。试验与理论计算结果的对比表明：该文提出的挠度计算方法可较好的预测组合梁在正常使用阶段的挠度;随着预应力度的增加,组合梁的等效抗弯刚度不断提高,且两点张弦时可获得更高的等效抗弯刚度。此外,对于初始预应力为零的试件,需采用可靠预紧措施,以保证体外预应力筋能够有效发挥作用。     

用减少弯曲刚度法研究非对称复合材料层压板的弯曲

本文用减少弯曲刚度法把考虑横向剪切变形影响的非对称层压板的弯曲问题形式上作为对称问题来处理,从而大大简化求解过程.从数值结果看,只要铺层数大于2,使用减少弯曲刚度法所产生的误差很小.      

抗弯刚度对输电线微风振动影响分析

大跨越输电线路在较低的风速下可能产生高频、低振幅的横风向微风振动。应用空间曲梁插值函数与应变位移关系,建立结点6 自由度的输电线分析模型。采用Scanlan 提出的经验非线性模型表达涡激力,将单自由度体系输电线自阻尼功率等效为模态自阻尼系数,引入条带假设形成了基于更新的Lagrange格式的涡激振动运动方程,对方程进行了振型分解求解。算例分析表明,采用未考虑抗弯刚度的曲梁索单元模拟输电线的微风振动与三节点索单元吻合较好,但忽略抗弯刚度会低估高频的微风振动振幅。     

焊钉连接件抗剪刚度计算方法研究

为建立组合结构桥梁常用的焊钉连接件抗剪刚度计算方法,通过共计40个焊钉抗剪承载性能模型试验,分析了焊钉在混凝土中的变形特点和受力机理,建立了焊钉连接件抗剪刚度计算式。研究结果表明：以剪力-滑移曲线对应滑移量为0.2mm处的割线模量作为抗剪刚度,所对应的剪力约为最大剪力的45%,并近似位于剪力-滑移曲线线性与非线性分界处;抗剪刚度计算式反映了焊钉直径、弹性模量及混凝土弹性模量的影响,物理意义明确,与试验数据具有较高的吻合度。     

钢-UHPC组合板栓钉抗剪承载力、滑移与刚度计算

钢-Ultra-high performance concrete (UHPC)组合桥面板在大跨桥梁中具有较多应用,栓钉连接件对其组合作用的发挥起关键作用。为探究钢-UHPC组合板中栓钉抗剪性能,开展了6个栓钉抗剪推出试验,收集了6种抗剪承载力计算方法、5种抗剪滑移预测模型和10种抗剪刚度计算方法,根据试验结果分别进行计算分析。试验结果表明:所有试件中的栓钉均表现为焊缝与根部交界处剪断,UHPC板除在栓钉根部位置出现局部破损外,基本保持完好;栓钉的抗剪滑移曲线经历弹性、弹塑性和下降3个阶段;所有试件最大滑移量均小于3.5 mm,可取0.1 mm作为弹性极限滑移量。计算结果表明:现有部分规范计算UHPC中栓钉抗剪承载力时不考虑焊缝影响,计算结果偏低,根据该文2组试验数据和收集29组有效数据,提出考虑焊缝影响的计算式,建议UHPC中栓钉焊缝贡献系数取1.1;不同抗剪滑移模型预测结果差异大,建议采用反比例函数形式的模型预测,较为精确;栓钉的抗剪刚度取值由于未考虑栓钉实际处于受力状态,计算结果差异大,建议取滑移量0.1 mm对应的刚度作为弹性抗剪刚度;建立了栓钉抗剪滑移模型与抗剪刚度的关系式,在缺少试验数据时可为近似计算提供参考。     

基于正交试验思想有限元分析的水泥砼路面板角脱空判定方法研究

利用正交试验设计的思想,针对使用贝克曼梁法检测旧水泥砼板板角脱空建立三维有限元分析模型。分析结果表明,检测弯沉和接缝传荷能力是判定板角脱空状况的充分必要约束条件。根据分析结果,建立定量判定板角脱空状况新方法。     

基础刚度对高层建筑抗震性能影响研究

该文建立了可以同时考虑基础刚度与地下室周边土体约束影响的结构分析模型,给出了确定单桩竖向刚度的原则与计算周边土体弹簧刚度的方法。通过对21层、32层和43层剪力墙结构在7条地震波作用下的时程分析,考察基础刚度和地下室周边土体弹簧刚度对结构抗震性能的影响。计算结果表明,考虑基础刚度后,结构自振周期加长,层间位移角增大,楼层水平剪力与倾覆力矩略有减小,地下室外墙土体反力显著增大,桩顶反力变化幅度减小。对于矩形平面的建筑,考虑基础刚度对短边方向的影响远大于对长边方向的影响。随着建筑高度与高宽比增加,考虑基础刚度引起的各种结构效应随之增大。由于高层建筑的高宽比大,侧向刚度起控制作用,基础刚度对结构抗震性能的影响值得高度关注。     

正交缠绕玻璃钢圆曲管平面弯曲的理论和实验研究

本文研究了纤维是弹性主方向、正交缠绕玻璃钢圆曲管的平面弯曲。该管的特点是正交异性、变厚度、无耦合效应。本文用能量法和环壳理论导出了该管平面弯曲时的应力、变形计算式,指出了它们的适用范围,给出了最大应力估算式,并用实验进行了验证,为产品结构设计和强度设计提供了理论依据。     

路基地段CRTSⅢ型板式无砟轨道底座板限位凹槽设置方式研究

CRTSIII型板式无砟轨道底座板上设置限位凹槽与上部自密实混凝土凸台相结合, 以实现结构层之间的传力、限位功能。该文利用有限元软件建立了路基上CRTSIII型板式无砟轨道空间静力分析模型, 并利用自主开发的FOSYS动力分析程序建立了车辆-轨道耦合动力学模型, 对两种主要凹槽设置方案的轨道结构静、动力学特性进行了对比研究。结果表明：1) 温度、车辆、基础沉降荷载作用下, 两种方案的结构受力变形略有差异, 但均在合理范围内;2) 当自密实混凝土与底座板间土工布层摩擦作用不足时, 双槽方案结构横向稳定性明显强于单槽方案;3) 动力荷载作用下, 两方案的动力学指标均满足高速铁路设计规范要求, 凹槽设置方式对于轨道结构动力学特性影响较小。综上, 两种凹槽设置方案均具有一定可行性, 考虑长期使用条件下双槽方案横向稳定性更佳, 推荐使用双槽方案。     

弹性地基板计算的无单元法

本文用天单元法研究了弹性半空间地基板的弯曲问题，由滑动最小二乘法和变分原理导出了地基极的无单元法刚度矩阵，编制相应的无单元法计算程序，并给出算例。结果表明方法可行，且具有更加广泛的工程应用前景。