钢、混凝土和二者组合的构件在各种受火条件下温度场计算的分析方法

计算在火温下温度场的分布是钢和混凝土防火工程及设计中非常重要的一步。本文介绍了两种不同方法，一种是对Fourier热传导方程进行简化数值求解，其适用范围是矩形钢筋混凝土截面，优点快速简单；一种是考虑材料热工参数随温度变化，考虑对流和辐射，对热传导平衡方程进行非线性有限元求解，其适用范围是钢、混凝土和组合构件，不同边界条件，优点是精确度高。     

钢-混凝土组合板耐火性能的研究

应用有限元程序分析了钢－混凝土组合板的温度场。采用数值算法计算了组合板的耐火极限,同时分析了影响组合板耐火极限的参数。结果表明：由于混凝土的吸热作用,组合板的耐火性能要优于钢结构;随着板厚的增加,混凝土强度的提高,板的耐火极限增加;随着含钢率的增加耐火极限降低。温度场和耐火极限的计算结果得到了有关试验数据的验证,两者吻合较好。最后本文对组合板的防火设计进行了研究,并对防火保护层厚度进行了计算。     

基于健康监测数据的组合箱梁桥温度效应研究

为研究组合梁桥的温度效应,以山东枣庄境内某55 m段钢-混组合箱梁桥为研究背景,通过在箱梁不同位置合理布置测点进行温度监测,从四个方面分析实测数据,总结温度场分布特点及变化规律;建立三维模型,分别施加最不利温度梯度和规范中的温度梯度模式,最后经过分析可知：相比于规范模拟结果,该地区的组合箱梁桥温度效应显得更为不利。     

钢-混凝土组合箱梁底板局部屈曲失稳分析

针对钢-混凝土组合箱梁负弯矩区底板在受压状态下的力学性能,建立箱梁底板在受压作用下的局部稳定性计算模型.通过对一般箱梁底板在受压作用下的局部稳定性计算和对箱梁底板焊接栓钉并浇筑一定厚度的混凝土板的局部稳定性的计算进行对比分析.结果表明:在受压状态下现浇混凝土板可以有效防止发生局部屈曲失稳,降低箱梁底板的应力,提高弯矩区混凝土梁的极限承载能力.     

钢-混凝土组合结构的研究进展

阐述了钢-混凝土组合结构在国内外的研究发展,分析了钢-混凝土组合结构需要进一步研究的问题.并通过工程实例说明了该类结构具有良好的安全性、美观性和经济性,值得推广.     

钢-混组合截面外包薄钢组合管梁抗弯性能研究

为了对不同夹层混凝土强度的钢-混组合截面外包薄钢组合管梁抗弯性能进行分析,通过试验和有限元软件模拟相结合的方法,选用外层为薄壁不锈钢管,内层为钢管,双壁管中间分别喷注混凝土强度等级为C20、C40、C60的三种试件,采用分级加载方式对试件进行加载,试验结果与有限元软件模拟的结果相吻合。研究结果表明:随着混凝土强度的提高,试件的抗弯承载力提高、延性增大,能发生较大的塑性变形以吸收能量。     

大跨钢-混凝土组合楼盖的优化设计

针对大跨度钢-混凝土组合楼盖的经济适用工况和优化方向,以重要参数为基础,对大跨钢-混凝土组合楼盖的优化设计问题进行研究.在优化分析时,以组合楼盖的经济等效用钢量为目标函数,变量包括钢梁截面尺寸、钢梁间距和混凝土翼板厚度等8个参数,约束条件服从塑性设计理论、规范规定和工程经验.在不同跨度和可变荷载下,利用广义简约梯度(GRG)算法求解获得经济等效用钢量最小的组合梁截面.根据优化结果,跨度小于60 m、可变荷载小于6 kN/m²的组合楼盖能够有效地发挥组合结构的组合作用,具有较好的经济效益.对于传统组合楼盖经济适用性不强的超大跨楼盖,从提高腹板承载效率的角度,可以使用波形钢腹板组合楼盖体系,考虑张弦梁受力高效的优点提出新型弦支组合楼盖体系.     

新型波形钢腹板组合箱梁温度效应

针对由混凝土与钢材的热工参数差异显著而导致新型波形钢腹板组合箱梁温度效应突出的问题,考虑子梁微段平衡条件、子梁间变形协调条件和波形腹板剪切变形效应,建立竖向温度梯度作用下新型波形钢腹板组合箱梁相对滑移、内力和应力的理论计算方法. 对大温差地区的新型波形钢腹板组合箱型试验梁进行温度长期观测,拟合结构竖向温度梯度函数,通过该理论方法计算实测温度梯度下的结构温度响应,利用有限元模拟对本文理论进行验证. 结果表明,在实测温度梯度下,界面剪力、子梁弯矩和应力均沿梁纵向呈双曲余弦函数分布,层间相对滑移沿梁纵向呈双曲正弦函数分布. 是否考虑腹板剪切变形效应对组合梁梁端向跨中0.8 m范围的温度效应影响较大,对组合梁中部的影响可以忽略. 混凝土线膨胀系数、组合箱梁层间滑移刚度和界面温差对新型波形钢腹板组合箱梁温度效应的影响较大,在设计中应合理排布层间剪力连接件,考虑混凝土线膨胀系数的变异性对该类结构进行温度效应计算.     

日照作用下钢管混凝土构件截面温度场的实验研究

在日照作用下对钢管混凝土构件进行截面温度场测试,分析了截面温度场随日照方位及截面空间分布的变化规律。结果表明,截面温度场随时间及截面空间变化的非线性均很显著;钢管表面各测点与圆心测点出现温度峰值的时间存在相位差;沿截面直径方向,各测点温度变化随直径缩小趋缓,即越靠近圆心,测点温度变化越滞后于环境的变化;圆心点的温度变化受各个方向温度变化的共同作用,但更多地受到强势方向的影响。     

大体积混凝土在日照下温度场的变化

大体积混凝土表面温度受太阳辐射影响较大,直接导致混凝土内部温度场变化.为了精确描述混凝土温度场随日照的变化,结合太阳辐射与温升的关系,导出大体积混凝土在太阳辐射下表面温升的计算公式,同时求出表面温升对内部温度场影响的解析解,为分析大体积混凝土温度场提供理论依据.     

用弯矩曲率法分析预应力钢-混凝土组合梁的钢索受力状态

由于体外预应力组合梁在受力过程中预应力钢束的长度发生较大幅度的变化，所以必须考虑预应力钢束在受力过程中应力的变化。作者提出的弯矩曲率法能够较好地模拟预应力组合梁的受力过程，能以较少的计算工作量有效地计算梁在极限状态的应力及变形，准确地计算出预应力钢束的应力变化。与用有限元进行分析计算相比可知：用有限元计算时，在进入塑性阶段以后，每级荷载的计算时间大约为1h，并且计算有可能不收敛；而采用弯距曲率法计算大约只需3min左右(极限荷载的计算大约需要20min)，且没有不收敛的现象发生。     

用弯矩曲率法分析预应力钢-混凝土组合梁的钢索受力状态

由于体外预应力组合梁在受力过程中预应力钢束的长度发生较大幅度的变化,所以必须考虑预应力钢束在受力过程中应力的变化。作者提出的弯矩曲率法能够较好地模拟预应力组合梁的受力过程,能以较少的计算工作量有效地计算梁在极限状态的应力及变形,准确地计算出预应力钢束的应力变化。与用有限元进行分析计算相比可知:用有限元计算时,在进入塑性阶段以后,每级荷载的计算时间大约为 1 h,并且计算有可能不收敛;而采用弯距曲率法计算大约只需3 min左右(极限荷载的计算大约需要20 min),且没有不收敛的现象发生。     

钢—砼组合桁架部分交互作用理论分析

目前组合结构设计计算中有关组合梁的部分交互作用理论均忽略欣起影响,率先在组合桁架中同时考虑滑移和掀 影响,推导出关于轴力Ｆ（ｘ）的六次线性非齐次微分方程,具有深层的理论意义和工程实用价值。     

钢-混凝土组合梁疲劳性能的有限元分析

目的为提高组合梁的抗疲劳寿命,研究组合梁疲劳性能．方法采用ANSYS软件包对组合梁的疲劳性能进行数值模拟与研究,通过建模对其施加疲劳荷载,计算具有不同配筋率和混凝土抗压强度的7根组合梁应力幅和疲劳寿命,得到了相应的s—N过程曲线,并与组合梁的试验结果和国际相关规范进行了比较．结果混凝土抗压强度从36．4MPa提高N41．8MPa,疲劳寿命提高了1．48倍;其他条件相同的情况下,应力幅提高9．9／MPa,试验和有限元计算疲劳寿命提高12．8万次和24万次．结论配筋率、混凝土强度和应力幅值是影响组合梁疲劳寿命的主要因素,配筋率比混凝土抗压强度影响更显著．     

钢管膨胀混凝土墩柱日照温度场分析

根据热传导理论与有限元分析方法,研究在日照作用下,太阳辐射、对流、热辐射3种热传导方式作用下的超高墩墩柱截面温度场计算方法.同时就气象参数、核心混凝土热工参数对截面温度分布的影响进行了参数敏感性分析.结果表明,在晴朗无云天气气候条件下,墩柱截面存在较大的非线性温差,最大正温差可达17℃以上,且墩柱表面太阳辐射吸收率对截面温差影响最大.     

钢-混凝土组合梁翼缘有效宽度分析

在进行钢-混凝土组合梁设计分析时,考虑到剪力滞效应的影响,常采用翼缘有效宽度的概念计算组合结构的应力和变形.就国内外不同规范对翼缘有效宽度的规定进行了比较,指出了影响翼缘有效宽度的基本因素,阐明了我国规范和其他规范的差别,以及我国规范的不足之处.     

钢-混凝土组合梁体系转换新技术

钢-混凝土组合梁是由钢结构通过剪力钉与混凝土共同作用所形成的组合结构，其内力在形成过程中不断变化．以深圳丽水桥为背景工程，利用截面与内力均在变化的特殊性，在适当阶段对结构进行体系转换，可以调整结构内力状态，获得经济效益，具有推广应用前景。     

钢-混凝土组合扁梁受力性能的有限元分析

钢-混凝土组合扁梁是将钢梁内嵌于混凝土之中的新型组合梁，它能最大限度地降低结构的高度，形成类似”无梁楼盖”的结构体系，已在住宅钢结构中推广应用，其承载性能和设计方法研究引起了结构工程界的关注．本采用通用有限元程序ANSYS研究了组合扁梁的承栽力问题，通过建模计算了简支组合扁梁、悬臂组合扁梁和框架组合扁梁的承载力和变形特征，得到了相应的荷栽-位移过程曲线，并与组合扁梁的试验结果进行了比较，验证了计算结果的正确性．     

太阳辐射、气温及土温关系探讨

依据气象学的最新研究成果,探讨了地—气系统的热力效应,分析了土壤及大气的增热与冷却机理,对传统理论中关于太阳辐射、气温和土温的关系进行了修正和拓展,提出了它们之间的相关关系.     

材料模型和边界条件对组合截面温度场的影响

材料热工性能、边界条件是组合截面温度场计算中的两个关键因素.在归纳总结已有材料模型的基础上,采用ANSYS有限元程序,分析了标准火灾作用下型钢混凝土组合截面温度场,并将计算结果与相关算例进行了比对.同时,比较了采用对流辐射边界与综合对流边界的差异,结果表明,材料热工性能对温度场有较大影响,采用两种边界条件差别不大.