基于转动刚度的边柱埋入式柱脚非线性有限元分析

以分离式实体建模方法,利用面-面接触命令考虑型钢与混凝土之间的滑移影响,建立了埋入式钢柱脚节点ABAQUS有限元模型,考虑材料非线性和几何非线性,模拟单调加载全过程并进行了特征值屈曲分析,有限元结果与试验结果吻合较好.在此基础上,研究了边柱埋入式柱脚U形钢筋设置,埋入深度,栓钉设置对柱脚转动刚度的影响,给出钢柱脚合理构造要求.     

考虑轴力与底板约束的埋入式钢柱脚刚度模型

为准确预测埋入式(特别是浅埋)钢柱脚节点的初始转动刚度,将柱脚的埋入段简化为地基梁,基于初参数法完善考虑轴力影响的Winkler地基上的Timoshenko梁理论,提出受锚栓和混凝土约束的柱脚底板转动刚度的计算方法,进而建立可以综合反映柱脚埋深、埋入段剪切变形、钢柱轴力、底板约束影响的埋入式钢柱脚转动刚度模型。基于已验证的有限元模型进行参数分析,研究埋深比、轴力和锚栓布置对柱脚转动刚度的影响。与有限元结果的对比表明,提出的刚度模型较过往文献中理论模型具有更高的精度和更好的适用性,尤其是对于埋深比为0.5～1.5的浅埋柱脚节点。理论与有限元结果表明：埋深比较小时,柱脚转动刚度随埋深比的增加快速增大,而埋深比增加到一定程度后,其对转动刚度几乎无影响;柱脚转动刚度随钢柱轴压力增加呈增大的趋势;对于浅埋柱脚节点,底板约束对其转动刚度的影响较大,而随着埋深的增大,其影响逐渐减小;底板转动约束对埋深比小于1.5的节点刚度具有显著影响,当埋深比增大至2.5,其影响可以忽略。     

外露式钢柱脚节点的抗剪性能

参考实际工程中使用的外露式钢柱脚节点,以柱脚底板孔径、柱脚底板厚度、锚栓直径和锚栓强度为主要参数,设计7组共19个大直径锚栓的钢柱脚试件,开展抗剪性能试验研究. 试验表明,锚栓连接具有可观的抗剪能力,节点的最终破坏模式有3种：当基础混凝土配筋足够时为锚栓剪断,配筋不够时为混凝土冲切破坏,介于两者之间的锚栓剪断同时存在混凝土冲切裂缝;锚栓连接的荷载-相对位移曲线呈现2种类型,主要区别在于是否存在滑移段. 对于锚栓连接的抗剪承载力设计值,将 3个已有理论模型与试验结果对比,给出推荐的简化公式. 对于锚栓连接的极限抗剪承载力,提出考虑锚栓截面拉力、剪力和弯矩影响的计算模型.     

露出型钢柱脚力学性能的有限元分析

露出型钢柱脚是钢结构厂房与基础相连接的重要部位,因此在对此类钢结构进行设计前需要对柱脚的力学性能进行全面深入的研究。采用有限元软件建立了考虑接触的三维有限元模型,对露出型钢柱脚进行了循环荷载下的非线性分析,讨论了轴向力、锚栓枚数等因素对其破坏模式和极限承载力的影响,并通过得到的弯矩—转角滞回曲线及骨架曲线,研究了柱脚的恢复力特性和耗能性能,并与试验结果进行了对比分析。结果表明,露出型钢柱脚呈滑移型滞回特征,滞回曲线较为饱满,耗能能力强,与试验结果吻合较好,研究结果对这种钢柱脚的设计与应用提供了参考。     

埋入式柱脚粘结滑移性能的试验研究

探讨埋入式柱脚压弯状态下型钢与混凝土的粘结滑移性能。通过自行研制的内置式型钢-混凝土电子滑移传感器对内部滑移进行了测量,解决了型钢混凝土粘结滑移试验研究的一个难题。基于试验结果,得到考虑界面正应力影响的型钢-混凝土的粘结滑移关系,为型钢混凝土受力变形全过程数值分析提供了本构模型。     

带防屈曲消能杆的自复位钢柱脚抗震性能试验

提出带防屈曲消能杆的自复位钢柱脚,对其受力机理进行了分析。将自复位参数(β_(sc))和框架柱轴力作为设计变量,设计制作了四组柱脚试件,通过低周往复荷载试验,对比分析了结构的受力发展过程、自复位能力、变形能力和耗能能力。结果表明:柱脚试件的塑性变形集中于消能杆,对损伤的消能杆更换后,柱脚抗震性能得以快速恢复,实现了预期的设计意图;试件的荷载-位移滞回曲线为典型的"双旗帜"形,卸载后最大残余层间位移角仅为0.001 rad,具有良好的自复位能力;通过对位移延性系数和等效黏滞阻尼系数的分析,表明自复位柱脚具有良好的变形能力和耗能能力;随着β_(sc)参数增大,柱脚自复位能力提高,承载力和耗能能力降低,而对变形能力影响不大;随着框架柱轴力增大,自复位能力和承载力提高,变形能力降低,而对耗能能力影响不大。     

钢柱脚抗剪键埋深的对偶函数积分变换解法

为解决钢结构柱脚抗剪键埋深的设计难题,基于Timoshenko梁理论,利用奇异函数表示抗剪键所受力的分布,通过积分变换、逆变换和对偶函数求解微分方程,分别采用混凝土应力-应变关系的理想弹塑性模型和非线性弹塑性模型推导了抗剪键的变形曲线方程,得到了抗剪键埋深的计算公式并建立了可供实际应用的表格.计算结果表明,依据理想弹塑性理论计算得到的抗剪键埋深稍大,偏于安全;抗剪键设计埋深主要与抗剪键承受的剪力、泊松比、抗弯刚度、剪切刚度4个因素有关.抗剪键所受分布力的合力会对柱脚产生附加弯矩,从而影响钢柱脚底板尺寸及锚栓面积等其他参数的设计.     

埋入式无线传感网络节点天线的设计与仿真

对埋入式无线传感网络节点天线进行了相应的分析.结合相应理论介绍了一些天线工作中的主要参数的计算方法.同时针对实际工程应用对传输频率为433 MHz的无线传感器网络节点的天线进行了设计,并采用Ansoft HFSS仿真软件对其进行仿真和优化,仿真结果显示所设计的天线符合实际的应用需求,具有工程应用价值.     

具有埋入式基础的高层建筑考虑土-结构相互作用时的风振响应

目的研究具有埋入式基础的高层建筑考虑土-结构相互作用时的风振响应,为高层建筑的抗风设计提供理论依据.方法以埋入式基础的框架结构为例,建立了高层建筑的简化计算模型,导出结构的运动方程,进而对比分析了刚性地基和柔性地基条件下,土-结构相互作用对结构风振位移和加速度响应的影响.结果当结构高度达到15层时,弹性位移增幅已接近刚性位移的50%,再考虑结构摆动的转角和基础平移,总位移已显著大于刚性位移,达到刚性位移的2倍左右.结论考虑土-结构相互作用后,结构体系自振频率明显降低,结构总响应幅值总是大于刚性地基时的响应幅值;且在给定条件下,结构越高,地基越柔,影响越大;而基础埋深越大,影响则越小.     

浮式驱动轮脚动力性能的试验研究

研制了变参数叶片式试验轮和浮式驱动试验装置；实测了在多轮脚作用下土壤对轮脚的垂直反力和水平反力以及驱动轮牵引力和施加在轮轴上的扭矩；采用正交试验设计方法综合考察了轮腿数、轮脚驱动面倾角、入土深度和滑转率对牵引力、驱动效率的影响，给出了各因素影响的主次顺序及选择依据     

单向荷载下高强混凝土框架边节点的受力性能

论述了高强混凝土框架边节点单调荷载下的非线性受力性能。高强混凝土选用基于等效单轴应变的增量式正交异性混凝土模型,高强混凝土单轴受力下的应力-应变关系,钢筋应力-应变关系采用弹塑性模型,高强混凝土和钢筋之间采用双垂直弹簧模型,编制了二维非线性有限元分析程序,并用此程序计算了在单调荷载下四榀高强混凝土框架节点试件,计算结果与试验结果均吻合较好,从而为混凝土框架边节点在地震荷载作用下受力性能提供理论依据。     

竹筋夯土墙在水平单调荷载作用下的试验研究

基于已有的试验结果优化试验设计,介绍了试件的制作方法、养护情况和加载装置．通过对不同类型夯土墙的水平单调荷载作用下的试验研究,得出裂缝开展情况、不同配筋方式对墙片强度与延性的影响,并给出实际工程的指导意见及未来研究的建议．     

柱下独立基础底板弯矩计算探讨

对柱下独立基础底板弯矩计算进行了探讨,指出了现行计算方法和公式对偏心受压基础偏于不安全,并在原假定条件下,导出柱下独立基础底板弯矩的计算公式,以及对现行公式的误差进行了分析,且通过例题进行了证明.     

空心钢筋混凝土剪力墙低周反复荷载试验研究

通过四榀剪跨比相同的空心钢筋混凝土剪力墙墙片在低周反复水平荷载下的试验,对比分析了这些墙片的承载能力、破坏机理、变形特征、截面钢筋的应变情况及耗能能力。研究结果表明带缝剪力墙呈现出延性的弯剪破坏形态,并由于破坏机理改变使其延性及变形能力得到提高。     

往复荷载作用下方钢管混凝土柱组合扁梁连接节点滞回性能试验研究

进行了2个方钢管混凝土柱组合扁梁外加环板式节点试件在恒定轴力和水平往复荷载作用下的滞回性能试验,初步了解了该类节点的受力性能和破坏过程,分析了环板宽度对节点抗震性能的影响.结果表明,随着环板宽度的增加,节点的承载能力和刚度都有较大程度的提高;混凝土板的存在对节点性能有一定的影响.     

循环荷载作用下RC框架内填Y型钢支撑结构的试验研究

为研究RC框架内填Y型钢支撑结构的整体受力性能,对2榀采用不同耗能梁段长度的内填Y型钢支撑RC框架及1榀传统RC框架结构进行1/3比例模型的循环加载试验.结果表明,RC框架内填Y型钢支撑结构相对传统RC框架结构,承载力提高了3倍左右,抗侧刚度提高了2倍左右,但延性有所降低.RC框架内填Y型钢支撑结构的整体性能与耗能梁段的长度有关,增加耗能梁段的长度,结构的承载力和刚度均减小,但延性增加.     

竖向荷载作用下偏心受压短柱的应力重分布

当偏心垂直荷载作用在短柱的截面核心以外时,诸如砖工和素混凝土等抗拉性能极差的材料的短柱截面上将产生压应力重新分布,以平衡外荷载并使截面上没有拉应力出现。在本文中,我们推导出了计算此种压应力重分布的公式,包括截面有对称轴或无对称轴,以及合力作用点不在对称轴上等各种情况,并以例题来说明本文方法的应用。     

混凝土多级等幅疲劳的变形发展规律试验研究

首先试验验证和揭示了混凝土单级和两级等幅疲劳损伤（变形）发展三阶段规律的普遍性和级间相似性。其次,根据混凝土疲劳变形发展三阶段规律的具体特征以及考虑变幅增量与当前损伤状态的耦合效应,由试验数据得到了单级和两级等幅疲劳损伤第二阶段规范化疲劳变形及其发展速率的经验公式;最后将上述公式推广到了混凝土的多级等幅疲劳的情况。     

新结构浮选柱的试验研究

作者分析了浮选柱分选特征及所存在的严重问题,详细地阐述了新结构浮选柱的结构特征,并示出了部分试验结果。试验表明,新结构浮选柱优于传统浮选柱,放大效应小;半工业性新结构浮选柱与实验室新结构浮选柱的选别效果相当;新结构浮选柱中增设预矿化器和微泡发生器可使浮选效果大为改善。