方钢管混凝土柱-工字型钢梁节点荷载-位移滞回曲线建模与分析

针对钢管混凝土柱-钢梁节点的梁端荷载-位移滞回曲线多采用试验数值分析方法,缺乏理论建模分析的不足,提出一种方钢管混凝土柱-工字型钢梁节点荷载-位移滞回曲线的建模与分析方法。该方法分析钢筋混凝土梁柱节点梁端位移的建模方法,提出节点构件梁端荷载-位移的计算模型,并采用T-L双线性模型建立节点构件的弯矩-曲率恢复力的计算模型,同时,提出钢梁节点荷载-位移滞回曲线分析流程。以典型的方钢管混凝土柱-工字型钢梁缀板连接节点为例,采用提出的节点荷载-位移计算模型计算节点荷载-位移滞回曲线,并采用ANSYS建立其三维有限元数值分析模型,对节点构件滞回性能进行非线性有限元数值仿真模拟。理论计算、仿真模拟和静态试验对比分析的结果表明:采用提出模型计算的荷载-位移滞回曲线和骨架曲线与仿真模拟及试验数据结果的吻合度高,能够反映出节点受力的基本特性。     

低周反复荷载下梁柱中节点非线性分析

介绍了大型有限元软件ABAQUS中混凝土的本构关系,并对低周反复荷载下梁柱中节点进行非线性有限元分析。得到节点的破坏形态、各阶段钢筋应力的发展情况,以及节点的骨架曲线和滞回曲线。与试验数据的对比表明,ABAQUS的损伤塑性模型能较好地模拟混凝土材料的力学性能,有限元的计算结果能较好地反映节点的破坏模式,荷载特征点和骨架曲线形状与试验结果相吻合。在低周反复荷载条件下,采用ABAQUS模拟节点的力学行为是可行的。     

钢筋增强ECC/混凝土组合节点抗震性能分析

ECC(Engineered cementitious composite)是具有拉伸应变硬化特性和多裂缝开展机制的一种高延性纤维增强水泥基复合材料。文章基于ECC材料在往复荷载作用下的试验结果,编制了ECC材料在往复荷载作用下的简化本构模型程序,并且基于纤维模型对钢筋增强ECC/混凝土组合节点在往复荷载作用下受力性能进行了数值模拟。模拟结果与试验结构吻合良好,所采用的ECC材料本构模型能够较为准确地模拟组合节点在往复荷载作用下的性能指标,如承载力、残余变形和耗能能力等。     

无粘结预应力装配式框架中节点抗震性能分析

利用ABAQUS软件对预应力装配式框架中节点开展了低周反复加载下的有限元模拟分析,结合无粘结预应力装配式框架中节点在低周往复荷载下的试验,利用ABAQUS通用有限元计算软件建立对应框架节点的有限元模型,进行了预制装配式框架节点有限元模拟分析,对比分析试验结果和有限元分析结果,表明有限元模拟结果与试验结果能较好的吻合,证明了有限元模拟手段具有较好的可靠性和有效性。     

北京将台花园网壳焊接节点受力性能有限元分析

对北京将台花园网壳屋面中采用的焊接钢结构节点进行了加载试验,结果表明,节点在设计荷载工况下是安全的,具备继续承载的能力。根据试验节点的几何与材料特性建立有限元模型,施加与试验相当的荷载与约束条件,对试验过程进行全过程数值模拟。基于试验数据,有限元模型的可靠性得以验证,并得到了节点的屈服荷载与极限承载力,可以对节点的受力...     

K型圆管相贯节点的滞回性能分析及试验

节点作为空间结构最重要的组成部分,其在反复荷载作用下的荷载—变形曲线（滞回曲线）是对其延性、耗能能力、强度、刚度等力学性能的综合反映。对K型搭接相贯节点内隐藏焊缝焊与不焊两种模型在弦杆轴向往复荷载作用下进行试验研究和有限元模拟计算,对比分析得到节点试件的破坏模式和滞回曲线,同时有限元模拟分析所得结果和试验所得结果较为吻合。结果表明：隐藏焊缝焊接节点破坏时是局部的,最终是搭接管在焊缝处被拉断;不焊节点的破坏模式是焊缝整体破坏,隐藏焊缝不焊对节点承载力的影响不能忽视。通过有限元模拟分析来代替相贯节点滞回性能试验是可行的。     

装配式钢筋混凝土拱桥立柱节点抗震性能研究

对装配式钢筋混凝土拱桥立柱节点作低周反复加载数值模拟,进行了立柱节点足尺试验模型的拟静力试验,得出了模型在不同加载制度下加载点处的荷载与位移,进一步得到了滞回曲线、骨架曲线、能量耗散系数以及耗能滞回面积。经过对比数值模拟结果与拟静力试验数据,发现拟静力试验和数值模拟结果差距在15%以内,试验所得滞回曲线有强度退化的现象,数值模拟得到的滞回曲线相比试验得到的滞回曲线较饱满,具有较高承载力及一定的耗能能力。通过数值模拟与拟静力试验探究了立柱节点的破坏机制,从强度、变形和能量3个方面判断和鉴别出了结构的抗震性能,从而确定了装配式钢筋混凝土拱桥立柱节点的抗震指标和模型参数。     

半刚性梁柱节点力学特性试验研究

为了解上下翼缘角钢连接的梁柱节点的初始刚度、极限承载力及破坏特性,以角钢肢厚、螺栓直径为试验参数,对其进行了往返荷载作用下的受弯试验。试验结果表明,节点的初始转动刚度主要与节点的几何形状因素有关,节点承载力主要受角钢肢厚的影响。根据试验结果,提出两种连接节点破坏模型,给出承载力计算公式,其计算值与试验结果相吻合。与此同时,进行数值模拟试验,从而进一步了解半刚性节点的受力特性及刚度特征,得到了节点的弯矩-转角曲线,数值模拟和试验结果吻合较好,为这种节点的设计与应用提供参考。     

装配式隔震结构中隔震节点抗震性能研究

针对装配式隔震结构,提出一种新型装配式隔震节点,采用1/2缩尺模型对该新型装配式隔震节点在低周反复荷载作用下的破坏形态、滞回特性、骨架曲线、延性性能、耗能能力等性能进行研究,并与现浇节点进行对比。结果表明,此类新型装配式隔震节点应用于装配式隔震结构是可行的。利用有限元分析软件Open Sees对试验的装配节点和现浇节点的滞回特性进行数值模拟,模拟结果与试验结果基本吻合。     

组合桁架节点的试验及有限元分析

采用模拟试验及有限元方法,对某桁架斜拉桥中组合节点的力学性能进行分析。试验研究了此节点的安全裕度及适用性,模型缩尺比例为1:2.5。分析了应力分布、裂缝抵抗能力、锚栓剪切抵抗力,研究了节点的力学性能及传力途径。在荷载达到设计荷载的1.7倍前,钢板和混凝土弦杆的最大应变均在弹性范围内,说明这种结构有很好的安全裕度。基于试验结果,建立三维有限元模型,有限元分析的承载力和刚度计算结果与试验吻合较好。本分析为后续研究及组合桁架桥、组合节点的设计,提供了有价值的参考。     

螺栓拼接节点数值计算模型研究

采用迭代平衡的方法对高强螺栓施加标准预紧力,并考虑高强螺栓预紧力的影响、螺栓帽与盖板之间摩擦的影响、盖板与翼缘或者腹板之间摩擦的影响、螺栓杆与板件孔壁之间非线性接触承压的影响,以非线性通用有限元软件MSC Marc为平台建立了考虑接触摩擦、摩擦滑移和接触承压的高强螺栓拼接三维非线性有限元分析模型。首先模拟了高强螺栓连接的单块板件,并与试验对比验证了模型的可靠性,证实有限元模型可以较好地模拟螺栓的滑移荷载和拼接的极限荷载;然后模拟了高强螺栓梁段拼接节点,并与试验对比证实模拟结果与试验骨架线吻合良好。所提出方法可以较好地模拟拼接节点中高强螺栓的全过程受力性能,可以用于高强螺栓拼接节点的分析和计算。     

385m超大型长江大跨越输电塔铸钢节点受力性能研究

针对国家重点工程385 m超大型长江大跨越输电塔横担-主材连接节点处杆件交汇多、空间关系复杂、荷载条件特殊等特点,首次提出在该大跨越输电塔同类型节点处采用铸钢节点。考虑到铸钢节点外形复杂、重要性程度高等特点,为验证其设计的安全性和合理性,设计了两个1∶2节点缩尺模型并进行承载力性能检验性试验及有限元分析。研究结果表明：90°大风试验工况下节点最大应力区为节点杆件倒角处,其应变随荷载基本呈线性变化,节点整体处于线弹性状态;有限元分析结果与试验结果吻合良好,表明有限元节点模型能真实有效模拟节点实际受力情况;有限元弹塑性分析结果表明该铸钢节点极限承载力为设计荷载的12.39倍,有较大的安全冗余度,节点设计安全可靠。     

新型装配式半刚性节点抗震性能试验研究

提出一种新型装配式半钢性节点,通过高强螺栓将预制梁柱贯通连接,旨在通过更换螺栓构件来完成震后受损节点的修复工作.通过制作节点足尺构件,对其施加低周反复荷载,分析其承载能力及耗能性能.运用有限元分析软件建立节点数值模型,分析其在低周反复荷载作用下节点核心区应力分布情况及承载能力.试验结果与已有现浇节点和数值模拟结果对比可...     

基于桥梁试验模型的应变测量分析

对桥梁试验模型中特定节点及位置进行布置,设计桥路进行应变测量,顺利采集到集中荷载作用下,桥梁试验模型特征点位置的应变响应,并对桥梁试验模型在集中荷载作用下特定节点的应变规律进行研究,将有限元模拟与实际试验结果相验证。此外,对桥梁在多种不同工况下特定点的应变进行了测量和研究,结果表明,采用有限元分析方法可以较为准确地反映出桥梁结构的受力特性,由静力分析得出的结果也能够为以后对钢桁架桥的试验研究提供依据。     

型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架节点受力性能非线性分析

在型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架节点拟静力试验基础上,采用ABAQUS有限元软件建立了组合框架节点的数值计算模型,对该组合框架节点在水平荷载作用下的受力非线性行为进行了有限元分析,获取了组合框架节点的破坏过程、破坏形态、应力云图、荷载-位移曲线及荷载特征值,并对节点的承载力计算值与试验值进行了比较,验证了有限元计算模型的合理性,进而分析了有限元拓展参数对组合框架节点受力性能的影响规律。结果表明:有限元计算结果与试验结果吻合较好,该有限元模型能较好地模拟该组合框架节点在水平荷载作用下的受力性能;另外,提高再生混凝土强度或者箍筋强度对组合框架节点的抗剪承载力是有利的,但节点的延性变形能力有所降低;组合框架节点的抗剪承载力随着型钢强度的提高而显著增加,但节点的变形能力变化不大;增加体积配箍率或型钢配钢率可以明显提高组合框架节点的抗剪承载力和变形能力。     

钢筋混凝土柱-钢梁组合节点恢复力模型研究

基于钢筋混凝土柱-钢梁组合节点试验,对3个不同构造节点的荷载-位移滞回曲线进行分析。根据试验结果,利用三折线模型和回归方法,建立钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)组合节点的统一骨架曲线,并给出骨架曲线各线段的方程表达式。对不同加载阶段的多个循环进行回归分析,得到节点在不同阶段的刚度退化规律,建立RCS组合节点的恢复力模型,并利用所提恢复力模型对RCS组合节点进行计算模拟。结果表明,所得模拟曲线与试验曲线均符合较好,该恢复力模型具有较好的适用性。     

六杆四面体双曲面网壳的静力特性模型试验

对六杆四面体双曲面网壳的静力特性进行模型试验研究.设计并制作了一高度5m、底面直径(跨度)4m的网壳模型,提出了一种适用于六杆四面体单元、满足刚接假定并可加装加强杆的法兰盘节点,测试并研究了网壳模型在模拟静力风荷载下的节点变位和杆件内力.试验结果和有限元模拟结果进行对比,分析了试验误差来源.结果 显示,试验实测值与理论...     

钢管混凝土柱-钢梁节点在具有冷却过程的模拟火灾中的性能分析

对3个带有钢筋混凝土楼板的钢管混凝土柱与钢梁的节点进行了试验,这些节点承受组合荷载、同时具有加热和冷却的火荷载的共同作用。试验参数包括加热时间和防火材料厚度。测量了节点在加热、冷却和灾后的温度和变形。采用有限元模型模拟了节点在组合荷载和火灾下的反应。通过试验结果证实了有限元模型的有效性。随后采用有限元模型分析加热和冷却过程各自引起的节点温度变化。另外,给出此类节点在组合荷载和加热冷却火荷载作用下的弯矩-转角关系。     

随州南站新型分叉节点受力性能试验研究

随州南站的树状结构采用一种新型非铸钢的分叉节点。此类分叉节点外形不规则、受力复杂。为研究此新型分叉节点在最不利设计工况下的受力性能,并验证其安全性和合理性,对节点进行有限元分析和足尺试验研究。节点模型的试验值与有限元分析结果吻合良好,表明此节点有限元模型能真实模拟节点模型的边界条件和受力状态。试验结果表明:足尺节点能够满足设计承载力要求;在1.3倍设计荷载作用下,节点主肢角部出现塑性发展区。根据分析结果对分叉节点设计进行改进,提高节点的安全冗余度。该新型分叉节点具有较高的安全储备。     

大跨度楼面桁架销轴连接节点有限元分析

为了探究销轴节点在大跨度楼面桁架中的承载性能,采用ANSYS建立三维有限元模型,模拟不同荷载工况下销轴节点的力学性状,并与试验结果进行比较。分析表明:有限元模拟结果与试验结果吻合良好,验证了有限元结果的可靠性。模拟分析中,子结构中的构件先于节点发生破坏,满足了强节点弱构件的要求。销轴节点满足承载力及正常使用要求,但在实际工程中应考虑销轴间隙带来的影响。总体来说,有限元能够很好地模拟销轴受力情况,可以辅助销轴设计。