钢与高强混凝土连续组合梁非线性分析

目的 研究钢与高强混凝土连续组合梁的受力性能,为组合梁设计提供依据.方法 采用ANSYS通用有限元软件,考虑材料非线性,提出一种钢与高强混凝土连续组合梁从加载到破坏的全过程非线性分析模式,对钢与高强混凝土连续组合梁进行分析.结果 得到组合梁的荷载-变形规律;交接面滑移分布规律;交接面掀起分布规律.结论 钢与高强混凝土连续组合梁的荷载-变形曲线同样经历弹性、弹塑性和塑性三个阶段;滑移最大值发生在两加载点之间,提高混凝土强度、增加连接件刚度可以有效减小连续组合梁交接面相对滑移;在连续组合梁的负弯矩区,交接面的竖向掀起比较平缓,在距两侧梁端L/4(L为单跨长)范围内,连续组合梁的竖向掀起较大,提高混凝土强度,可以有效减小交接面竖向掀起.     

基于套建增层的单跨双层钢框架滞回性能分析与设计

为研究基于套建增层的单跨双层钢框架的抗震性能,以长细比、轴压比及加载位置为参数,设计18组单跨双层钢框架体系;基于简化的力学模型和材料的本构关系,利用ABAQUS有限元软件建立有限元模型,开展框架结构在单调水平荷载作用下的静力分析,通过仿真分析与单跨双层钢框架试验结果对比,两者吻合较好,验证有限元模型建立的合理性;开展18组单跨双层钢框架非线性滞回分析,提取并比较荷载—位移滞回曲线、包络图和骨架曲线,基于能量等效法计算结构的延性因数,考察结构体系的塑性铰出现时间及分布规律;给出钢框架在大跨、重载和套建增层工程中的设计建议.结果表明:单跨双层钢框架结构滞回曲线饱满,塑性、耗能及延性性能较好,形成强柱弱梁的塑性铰机制,为在抗震区新建和既有建筑改造提供技术支撑.     

模块化装配式斜支撑节点钢框架试验研究

为了获得模块化装配式斜支撑节点钢框架结构中框架体系的受力性能、破坏模式及破坏机理,对4个原尺寸的一层两跨单榀框架进行了水平和竖向静力加载试验,研究了装配式斜支撑节点钢框架的承载能力、变形特性、传力机理、破坏形态和机理.通过不同斜撑布置和构件截面尺寸框架的受力性能对比分析,获得了影响其极限承载能力的规律.进行了4个一层两跨单榀框架的实体非线性有限元静力分析,并与试验结果对比.研究结果表明:装配式斜支撑节点钢框架抗侧刚度大,延性性能较好,抵抗水平荷载能力强;结构塑性变形均发生在桁架梁和斜支撑上,符合"强柱弱梁"的抗震设计原则;斜撑对抵抗水平荷载和变形至关重要;与桁架梁交汇处是斜支撑受力薄弱的区域,斜支撑槽形截面开口处最先屈服,但屈服后塑性变形没有进一步发展,斜支撑槽形截面的腹板受力较小.     

钢绞线预应力的改变对自复位钢框架性能影响

通过ANSYS模拟和试验结果对比,说明了模拟方法的正确性.在此基础上,通过改变自复位钢框架钢绞线上施加预应力大小,建立了四个单层单跨自复位钢框架结构模型.对比分析了钢框架上角钢Mises应力云图、力-位移滞回曲线、结构骨架曲线以及刚度退化曲线.研究表明,随着钢绞线预应力的增加,钢框架刚度增大,屈服荷载与极限荷载增加,自复位钢框架耗能能力稍微降低,自复位能力明显增强.     

蜂窝式梁-柱钢框架结构抗震性能分析

目的 研究蜂窝式梁-柱钢框架结构的抗震性能,为此类框架结构的抗震设计提供参考.方法 应用有限元法,依据现行规范和规程设计一榀单层单跨(框架I)、一榀两层单跨(框架Ⅱ)蜂窝式梁-柱钢框架结构进行抗震性能分析.分析和研究了节点域剪切变形、P一△效应对框架层间位移的影响.结果 得到蜂窝式梁-柱钢框架结构在恒定竖向荷载和低周反复荷载作用下的受力机理和破坏机制,评价了其耗能能力和延性性能.框架I的耗能能力略好于框架Ⅱ,两个框架的位移延性系数均小于4.0,表明延性均较差.对于蜂窝式梁-柱钢框架结构,在各阶段由节点板域剪切变形所产生的层间位移占框架总位移的比例均在50%以上.结论 蜂窝框架耗能能力较好,但延性相对较差,抗震性能较差.提出了改善框架延性性能的具体方法,从而优化其抗震性能.节点域剪切变形、P-△效应对框架层间位移的影响较大.     

两跨三层S梁-SC柱组合框架抗震性能试验研究

为研究钢(S)梁和角钢骨架混凝土(SC)柱组成的框架在荷载作用下的工作性能,进行了一榀1/3比例两跨三层S梁-SC柱组合框架模型在低周反复荷载作用(伪静力)和使用等效单自山度体系输入实际地震加速度记录(拟动力)两种加荷方式下的试验。根据试验结果,文中对组合框架的破坏机制、变形、刚度和延性以及组成构件的工作性能进行了初步分析研究。     

钢-混凝土组合梁截面刚度的分析

建立了考虑钢梁与混凝土板之间的滑移效应以及截面的塑性发展对钢-混凝土组合梁截面刚度影响的组合梁刚度计算模型,进行了理论推导.应用偏心板单元和偏心连接单元编制了钢-混凝土组合梁非线性有限元分析程序NACB2.0,利用NACB2.0及ANSYS进行了组合梁非线性分析,计算了组合梁在各级荷载下的挠度值,确定了组合梁的弹性截面刚度和塑性截面刚度,得出了截面刚度计算公式,并与规范中的换算截面法和现有的试验结果进行了对比.结果表明:滑移效应及塑性发展在一定程度上使组合梁的截面刚度比按照换算截面得到的刚度低,不可忽略;理论分析和推导与试验结果吻合很好.     

钢-混凝土组合连续梁抗弯性能

为了准确分析钢-混凝土组合梁的抗弯性能,考虑到钢-混凝土组合梁交界面处通过剪力连接件部分相互作用的特点,基于接触理论推导了一种新的复合梁单元有限元刚度方程。考虑到钢-混凝土组合梁交界面处的剪切滑移效应,在交界面上采用两种位移模式以模拟钢梁上缘和混凝土下缘的位移差。通过将计算结果与试验结果对比,表明该计算公式是合理可信的。利用复合梁单元能够有效计算在竖向荷载作用下组合梁的挠度、应变和交界面处剪切滑移应变差等指标沿梁纵向的分布,并且能直接分析栓钉对组合梁抗弯性能的影响,还可以将复合梁单元推广到变截面钢-混凝土组合梁和预应力钢-混凝土组合梁的计算中。     

钢-混凝土组合梁变形及滑移有限元分析

根据钢-混凝土组合梁的特点，介绍了钢一混凝土组合梁受力时采用有限元分析的原理，推导了剪力连接件的单元刚度矩阵表达式，建立了连接件的非线性有限元模型．采用大型有限元软件ANSYS作为仿真分析工具，对均布荷载作用下的钢-混凝土简支组合梁在不同剪力连接程度下的应力、变形和滑移进行了分析．分析结果可以指导实际工程中对组合梁设计的连接程度的选择．     

K型偏心支撑钢框架在循环荷载作用下的滞回性能分析

K型偏心支撑钢框架是偏心支撑结构中常用的一种抗震耗能结构形式,偏心支撑结构弹性阶段刚度大,塑性阶段耗能能力强是适用于高烈度震区的一种有效的抗侧力结构体系.根据偏心支撑结构在地震荷载作用下耗能梁段进入塑性的破坏特点,提出了耗能梁段采用曲壳单元和其余构件采用梁单元的非线性有限元模型来分析K型偏心支撑钢框架在循环荷载作用下的滞回性能和破坏机理,并自编了计算程序.通过有限元模拟计算分析,得到了K型偏心支撑钢框架抗震设计中合理的支撑截面大小、耗能梁段长度、高跨比、加劲肋间距、加劲肋厚度、腹板厚度等设计参数的确定方法.     

正六边形蜂窝型空腹楼盖混凝土板的有效宽度计算

为便于工程简化计算,将混凝土楼板和下空腹钢结构梁运用刚度等效原则简化为钢结构梁,利用有限元方法分析了正六边形蜂窝型空腹夹层板楼盖和刚度等效钢结构楼盖在竖向荷载作用下的静力特性,通过对比分析,研究了不同混凝土楼板参与宽度的竖向挠度,计算出钢-混凝土组合结构混凝土楼板的有效宽度,并分析得出的混凝土板有效结构宽度与混凝土板厚度和钢-混凝土组合结构厚度间的关系。研究结果表明：正六边形蜂窝型空腹夹层板楼盖结构的抗弯刚度随剪力键高度的增加而加大,上翼缘混凝土板有效结构宽度随剪力键长细比的增加而减小;混凝土板有效结构宽度随自身板厚的增加而增加,近似为线性增长。     

简支叠合梁抗弯性能非线性分析

为了准确分析复和材料叠合梁的受弯全过程,考虑到组成叠合梁的各种材料非线性本构关系,基于经典层合理论和有限元基本思想,建立了一种新型层合梁单元,得到了该种类型单元的刚度方程.采用分步加载法进行了钢-混凝土组合试验梁及碳纤维加固混凝土梁在竖向荷载作用下的受弯全过程分析,经过试验验证,复合梁挠度的计算值与试验值有较好的一致性.     

负载下焊接加固受弯工形钢梁的受力特性分析

采用通用有限元软件ANSYS建立有限元模型,对3个不同初始负载下焊接加固的受弯工形钢梁和1个做对比用的未加固工形钢梁的受力特性进行有限元分析,并详细介绍了2种用于模拟负载下焊接加固钢梁受力特性的有限元分析方法。基于目前最常用的、仅采用生死单元技术而未考虑焊接热过程的有限元分析方法,采用间接热一结构耦合分析方法,考虑焊接热过程和随温度变化的钢材材性,提出了能够考虑负载下焊接过程影响的有限元分析方法。通过将有限元计算结果与相应的试验结果进行对比,验证了采用的有限元分析方法和有限元模型的可行性。计算结果表明：负载下焊接加固后的钢梁的极限承栽能力受初始负载的影响较大。     

锈蚀钢筋混凝土梁抗弯性能数值模拟

采用DIANA有限元软件建立分离式钢筋混凝土梁模型,同时根据已有研究成果建立锈蚀钢筋及钢筋-混凝土界面的性能退化模型,通过试验验证了模型在锈蚀钢筋混凝土梁抗弯性能分析中的实用性。在此基础上,对锈蚀梁的梁拱作用转换和不均匀锈蚀梁的受力性能进行了数值模拟。结果表明：在钢筋端部锚固良好的情况下,剪弯段黏结破坏引起锈蚀梁的受力机制由梁作用向拱作用转换,且最终导致梁在使用荷载下的抗弯刚度降低34％～44％;纵向不均匀锈蚀梁的抗弯性能评价可简化为全跨均匀锈蚀梁,且计算承载力时宜取不均匀分布锈蚀率的最大值,计算刚度时宜取其平均值。     

正弯矩区组合扁梁承载性能分析

钢-混凝土组合扁梁中的钢梁内嵌于混凝土楼板之中,最大限度地降低了结构的高度,增强了结构的防火能力．作为框架梁使用时,在竖向荷载作用下,跨中处于正弯矩区;水平荷载作用下,梁的一侧为正弯矩,男一侧为负弯矩．因此,明确正弯矩区组合扁梁的受力性能是进行结构分析的基础．对正弯矩区组合扁梁的抗弯刚度和承载力进行了理论分析,并通过简支梁的试验来验证理论分析结果的合理性,研究结果表明,组合扁梁抗弯承载力的理论值和试验值吻合良好,而刚度的理论值较为保守,主要原因是分析中没有考虑预制混凝土板对刚度的贡献．     

体外预应力钢-轻骨料混凝土组合连续梁的有限元分析

主要介绍了体外预应力钢一轻骨料混凝土组合连续梁的ANSYS建模过程,并对其进行受力金过程的模拟,考虑了预应力初始阶段组合梁的受力及变形,将计算值与实际值相比较．结果表明,ANSYS能较好地模拟出体外预应力钢一混凝土组合连续梁的受力全过程．以此建立了两跨体外预应力钢一轻骨料混凝土组合连续梁模型进行模拟,分析了体外预应力钢一混凝土组合连续梁的承载力及挠度,为体外预应力钢一轻骨料混凝土组合连续梁提供了设计依据及参考．     

钢结构箱形柱与工字梁刚性节点有限元分析

通过利用ANSYS对钢结构箱形柱与工字梁刚性节点进行有限元分析,研究钢框架结构在水平荷载的作用下,箱形柱与工字梁节点域的受力性能和隔板对节点刚度和强度的影响.根据对节点的有限元和理论分析,归纳出考虑隔板刚度和强度的节点变形公式,并且分析了梁截面宽度对隔板破坏模式的影响.研究结果表明:当梁翼缘较窄时,隔板的受拉区或受压区首先屈服;当梁翼缘较宽时,隔板首先受剪屈服.     

多跨系杆拱桥组合梁剪力钉受力性能分析

通过推出试验确定剪力钉荷载滑移曲线得到剪力钉的刚度取值,进而建立了考虑钢与混凝土之间相对滑移的某三跨连续下承式系杆拱桥有限元分析模型.分析了在温度作用和车辆荷载作用下剪力钉的受力情况,利用增量方法分析了恒载效应随着混凝土的收缩徐变的时间发展历程.分析结果表明,局部温差作用对剪力钉的受力影响较大,端横梁处剪力钉的受力较中横梁处剪力钉受力要大;由于收缩徐变的作用,随着时间发展恒载引起的剪力钉受力相比于成桥时有所减少.