钢管混凝土单圆拱压弯屈曲有限元方法

利用大型有限元分析软件ANSYS建立钢管混凝土复合截面和拱肋模型,并将复合截面赋给拱肋模型。对拱顶和1/4拱跨处施加平面内集中力荷载,分析钢管混凝土拱肋的极限承载力和抗弯性能,并和传统的弹性理论方法计算所得的拱肋的压弯屈曲性能进行比较,得出本方法的正确性;同时改变钢管的壁厚和混凝土的强度,对钢管混凝土拱肋的材料非线性和几何非线性性能进行分析,概括出相应的结论。     

管拱面内两点非对称加载试验研究

对钢管混凝土拱和钢管-钢管混凝土复合拱进行面内两点非对称加载试验。建立了双重非线性有限元计算模型,对模型拱的挠度、钢管应变、材料非线性与几何非线性影响、管内混凝土对极限承载力的影响进行了分析。分析结果表明,管内混凝土提高拱的极限承载力的能力与拱的加载工况有关,当拱以受弯为主时,这种提高作用较小,当拱以受压为主时,这种提高作用较大;在受力全过程中,材料非线性的影响是主要的,几何非线性的影响是次要的,但由于存在耦合作用,分析时应考虑双重非线性的影响;对于复合拱,拱肋在变刚度靠空钢管一侧的受力情况较为复杂与不利。     

曹娥江袍江大桥初应力研究

对于主拱肋为桁式截面的钢管混凝土拱桥。其拱肋由多根弦管组成,浇筑时间和浇筑顺序的不同对初应力度有一定的影响,因此,以曹娥江袍江大桥为工程背景,建立有限元模型,模拟了钢管混凝土拱桥的不同浇筑顺序和浇筑时问对拱肋初应力的影响,并在此基础上进行了考虑初应力的曹娥江袍江大桥的极限承载力计算。     

圆钢管混凝土结构非线性有限元分析

基于合理的钢管混凝土拉、压材料数值本构模型,采用U.L.列式单元增量平衡方程,引入分层梁单元材料非线性分析理论,通过调整截面形心应变和曲率,使梁端内外力平衡,完善了分层单元法,编制了相应的非线性有限元程序,并对已有钢管混凝土结构面内受力,如钢管混凝土偏压柱、不等端弯矩钢管混凝土偏压柱、钢管混凝土压弯构件和钢管混凝土模型拱肋等试验资料进行双重非线性有限元分析。结果表明:几组钢管混凝土模型拱和钢管混凝土压弯构件的荷载-变形曲线和极限承载力与试验结果最接近,验证了本文方法与程序的可靠性,通过与其他学者计算结果相比,表明本文方法具有较高的计算精度。     

钢管混凝土圆拱的面内承载力分析

迄今为止,全世界已有400多座钢管混凝土拱桥。然而,有关钢管混凝土拱面内承载力的设计规范仍没有。目前,钢管混凝土拱的设计广泛采用钢筋混凝土及预应力混凝土拱的面内承载力设计方法。这样钢管混凝土拱可认为受轴压或偏压作用,相当于钢管混凝土柱。将钢管混凝土柱的经典屈曲荷载作为钢管混凝土拱的参考弹性屈曲荷载。然而,在横向荷载作用下,钢管混凝土拱的面内弹性屈曲性能与轴压下的钢管混凝土柱完全不同,尤其是对于薄壁钢管混凝土拱。另外,与轴压或偏压下钢管混凝土柱不同,钢管混凝土拱在屈曲之前就发生非线性弯曲和横向变形,这严重影响钢管混凝土拱的承载力。因此,钢管混凝土面内承载力的设计方法是否正确值得商榷。提出与现有钢结构设计规范基本一致的钢管混凝土圆拱承载力设计方法,并同时考虑了几何非线性和材料非线性的影响。提出均匀轴压下钢管混凝土拱的面内承载力设计方程,及弯矩和轴压共同作用下钢管混凝土拱面内承载力验算的下限设计方程。     

桁式钢管混凝土拱桥面内极限承载受力研究

以4管桁式钢管混凝土拱桥为实例,采用弹塑性大变形计算理论,对拱桥面内极限承载受力全过程进行研究。对拱肋失稳形态和拱肋竖向位移、轴力、弯矩的发展等方面作了比较。最后对钢管混凝土拱桥设计规范(修订稿)中的简化计算方法进行了讨论。     

初应力对哑铃型钢管混凝土拱承载力的影响

根据钢管混凝土拱桥特点,采用包含初应力的实体—空间梁单元法来计算哑铃型钢管混凝土拱桥承载力的方法,计算3种哑铃型拱肋,分析了不同初应力系数、不同含钢率和不同跨径的因素对哑铃型钢管混凝土拱桥承载力影响规律,结果表明,初应力导致拱肋的极限承载力下降。     

影响钢管混凝土拱极限承载力的参数研究

利用有限元分析软件ANSYS,对影响钢管混凝土拱极限承载力的参数进行了研究,详细介绍了计算模型的建立,探讨了几何缺陷对钢管混凝土拱极限承载力的影响,得出了许多有益的结论,为钢管混凝土拱的设计和施工提供了理性认识。     

钢管混凝土拱的稳定与极限承载力分析

分析钢管混凝土拱非线性稳定及极限承载力问题，并讨论含钢率、水平力等因素对钢管混凝土拱极限承载力的影响。从整体上供设计和施工钢管混凝土拱时参考。     

内配格构式钢骨-钢管混凝土构件偏压性能试验研究北大核心CSCD

对4组共8个不同内部构造形式的钢管混凝土试件进行了偏心受压试验。结果表明:各组试件的破坏模式均为试件整体弯曲,偏压侧钢管局部鼓曲。内配纵向加劲肋减缓了钢管的局部鼓曲。与普通钢管混凝土试件相比,内配纵向加劲肋试件的极限承载力提高3.80%,内配格构式钢骨试件的极限承载力提高8.28%,同时配置纵向加劲肋和格构式钢骨试件的极限承载力提高14.33%。利用有限元软件对内配格构式钢骨-钢管混凝土构件进行偏心受压数值模拟,分析了构件的受力机理和各部件的应力发展过程,研究了混凝土强度、钢管强度、钢管径厚比、钢骨强度、钢骨尺寸以及荷载偏心距对其承载性能的影响。提出了内配格构式钢骨-钢管混凝土构件的偏压承载力计算公式,公式计算结果与试验结果吻合较好。     

带加劲肋焊接空心球承载力研究

在12个足尺带加劲肋空心焊接球节点单向加载试验的基础上,运用ABAQUS有限元软件,采用弹塑性线性强化材料本构模型建立有限元模型,考虑材料和几何非线性,利用弧长法对其受力过程进行分析,并将试验和模拟所得极限承载力值与规范推荐值进行比较.结合试验和有限元模拟,提出两条定量地判断试验中球节点极限荷载的标准.     

腹板开洞钢拱的平面内稳定极限承载力设计理论及方法

腹板开洞钢拱组合了拱和开洞构件的特性,目前在轻轨列车站篷及航站楼等的钢结构中有广泛应用。本文首先用有限壳单元分析了以工形截面腹板开洞圆弧钢拱为代表的拱的平面内弹性屈曲性能,考察了腹板孔洞的几何参数和拱本身的几何参数对屈曲荷载的影响;按照整体屈曲荷载的等效原则,把腹板开洞拱等效为由两个T形截面和缀板组成的格构式构件,并给出了格构式构件的等效截面尺寸。然后研究了各参数下的腹板开洞钢拱的弹塑性屈曲性能,定量考察了孔洞对稳定极限承载力的削弱作用,提出了腹板开洞钢拱特有的单边塑性铰的破坏机理。利用已经建立的拱的稳定系数与拱的正则化长细比的关系,根据等效构件的换算长细比,提出了受静水压力及其它荷载分布形式的腹板开洞拱的平面内稳定极限承载力设计方法。     

焊接空心球节点极限承载力的试验与有限元分析

对4组共12个足尺带加劲肋空心焊接球节点进行单向加载试验,运用ABAQUS有限元软件,采用弹塑性线性强化材料本构模型建立有限元模型,考虑材料和几何非线性对其受力过程进行分析,并将试验和模拟所得极限承载力值与规范推荐值进行比较。结合试验和有限元模拟,提出两条在试验中定量地判断球节点极限荷载的建议。计算多种影响因素（球壁厚...     

实腹圆弧钢拱的平面内稳定极限承载力设计理论及方法

拱的平面内稳定极限承载力设计一直没有成熟的规范指导。本文用有限壳单元模型先分析了工形截面两铰圆弧钢拱的平面内弹性屈曲性能,与拱的经典屈曲理论作了对比,指出了必须同时考虑长细比和矢跨比对屈曲荷载的影响。然后分析了两铰圆弧钢拱受静水压力和其它荷载作用下的弹塑性屈曲性能,指出了典型破坏机理为拱两侧1/4跨附近形成塑性铰导致结构失效。利用拱的弹性屈曲荷载定义了拱的正则化长细比,用Perry-Robertson公式的形式,建立了拱的稳定系数与正则化长细比的关系,提出了受静水压力的两铰圆弧钢拱的平面内稳定极限承载力设计方法,并用轴力和弯矩的两项相关公式提出了受其它荷载作用下的平面内稳定极限承载力设计方法。     

圆管截面两铰圆弧纯压拱的平面外稳定性及设计方法

拱的平面外稳定极限承载力设计一直没有成熟的设计方法及规范指导。通过分析两铰圆管截面圆弧钢拱的平面外弹性屈曲性能,指出Timoshenko未考虑翘曲的经典解与有限元分析结果吻合很好。在弹塑性平面外稳定性分析的基础上,借鉴单轴对称截面轴心受压构件的弯扭屈曲设计方法,提出以面外屈曲荷载对应的正则化长细比为参数进行面外稳定性设计的方法。借鉴我国GB 50017—2003《钢结构设计规范》中柱子曲线的表达式,建立纯压两铰圆管截面圆弧拱稳定承载力的实用计算公式及设计曲线。     

加强T形方管节点的极限承载力研究

国家游泳中心的方管相贯焊接节点,除承受轴力外,还同时承受不可忽视的双向弯矩。通过有限元软件ANSYS对加强T形方管节点在复合受力作用下的极限承载力进行了数值模拟分析,采用的加强方式为在主管内部设置横向和纵向加劲肋。研究结果表明,3种加强方式对于T形节点的极限承载力都有不同程度的提高,且提高幅度与几何参数有关。     

压弯圆弧拱平面外稳定承载力设计方法

在均匀受压及受弯圆弧拱平面外稳定设计理论成果的基础上，采用大挠度弹塑性有限元分析方法，对压弯圆弧拱的平面外稳定承载力进行研究；考虑了钢拱几何参数、拱脚条件、截面形式、荷载组合等因素的影响，以有限元算例为依据，建立了压弯圆弧拱平面外稳定承载力的实用设计方法。研究表明：从圆弧拱的内力分布角度出发，通过引入轴力平均值、拱中段1/3弧长范围内最大弯矩以及考虑弯矩不均匀变化的受弯稳定系数等参数，建立基于稳定承载力N-M相关公式，在各种拱脚条件及复杂荷载组合工况下均具有较好的适用性。     

钢管混凝土高桥墩的极限承载力分析

钢管混凝土构件已经被广泛应用于土木工程,但用作桥墩还很少有文献报道。基于钢材和混凝土的本构关系,采用ABAQUS有限元软件对铜管混凝土高桥墩进行荷载一变形的全过程分析,确定其极限承载力,并对影响极限承载力的一些因素进行了分析。研究发现：提高钢材和混凝土的屈服强度以及构件的含钢率可以增大极限承载力,而自重的影响相对较小。     

基坑附近既有建筑物地基承载力减损的估算

基坑开挖导致周围既有建筑物地基承载力减损是一个值得关注的问题。本文基于工程应用较广的极限平衡理论,讨论了临近基坑既有建筑物荷载作用下地基临界滑移面的形状,提出了一种考虑基坑开挖影响的地基土破坏时临界滑移面模式,并利用滑楔法推导出相应的极限承载力估算公式。在此基础上,用给出的公式分别计算了基坑边坡、基础所处位置及土的内摩擦角取不同值时的地基极限承载力系数。将所得解答与已有文献中的试验数据和太沙基的地面水平、基础底面光滑时的理论解进行了对比分析。结果表明该方法简单实用,估算位于基坑附近一定范围内的地基承载力,效果较好。     

密肋壁板结构微观模型及非线性地震反应分析

密肋壁板结构由密肋复合墙板与隐形框架构成,密肋复合墙板的肋梁、肋柱和填充块是由两种不同的混凝土材料组成。采用梁单元与壳单元建立密肋壁板结构微观有限元分析模型,并对1/10比例振动台模型试验进行非线性地震反应分析。计算结果与试验吻合良好,表明所建立的有限元模型是可行的。