钢筋混凝土叠合梁斜截面承载力数值模拟与影响因素分析

钢筋混凝土叠合梁的斜截面承载力,从理论上定量分析存在着较多困难,但数值模拟分析是一种直接有效的途径。笔者对33根尺寸、配筋相同,叠合参数及混凝土强度不同的无腹筋叠合梁和1根整浇对比梁用ABAQUS进行了非线性有限元数值模拟,并且分析了叠合参数以及混凝土强度对叠合梁斜截面承载力的影响,给出了斜截面承载力的计算公式。该分析结果表明,叠合梁的斜截面承载力是整浇梁的1.00~1.14倍。所获分析结果对于促进叠合梁斜截面理论的深入研究、指导叠合梁在工程中的合理设计以及类似的数值模拟分析均有一定的参考价值。     

火灾下圆钢管约束钢筋混凝土短柱轴压性能分析

利用ABAQUS软件建立了火灾下圆钢管约束钢筋混凝土轴压短柱非线性有限元模型,在确定混凝土和钢材的本构基础上,对其火灾下轴压性能进行了数值计算,并与已有相关试验数据进行了对比验证。分析了环境温度、混凝土强度、钢管屈服强度、截面尺寸、含钢率等参数对火灾下轴压性能的影响规律。结果表明:火灾下各试件核心混凝土纵向应力发展规律较为相似,且应力分布趋向均匀;环境温度对试件轴压刚度的影响大于极限承载力,材料强度对极限承载力的影响较大,增大钢管含钢率可一定程度提高试件轴压刚度;提出了火灾下此类试件极限承载力和轴压刚度的简化计算公式,可为工程实际应用提供参考。     

火灾后配筋圆钢管混凝土柱剩余承载力数值分析

研究配筋圆钢管混凝土轴压短柱火灾后剩余承载力。利用ABAQUS有限元分析软件建立了ISO-834标准升温曲线升温作用下配筋圆钢管混凝土短柱温度场模型,基于温度场分析结果建立了配筋圆钢管混凝土轴压短柱力学分析模型,利用以往试验结果对模型进行了验证,计算结果与实验结果吻合良好。在此基础上进行了火灾后配筋圆钢管混凝土轴压短柱剩余承载力参数分析,选用的参数包括：升温时间、混凝土强度、钢管强度、钢筋强度、含钢率、配筋率、构件截面尺寸等。研究结果表明：在本次参数范围内,在其它条件相同的情况下,与常温下的承载力相比,受火时间越长,截面尺寸越小,构件火灾后剩余承载力的损失越高。结果可供有关钢管混凝土工程火灾后修复加固参考。     

火灾后圆钢管约束钢筋再生混凝土轴压短柱 力学性能分析

利用ABAQUS软件建立了火灾后圆钢管约束钢筋再生混凝土轴压短柱的非线性有限元模型,在确定混凝土和钢材的本构基础上,对其火灾后剩余承载力和轴压刚度进行了数值计算,并与已有相关试验数据进行比对分析。分析了升温时间、截面直径、材料强度、骨料取代率、含钢率和配筋率等参数对火灾后剩余承载力和轴压刚度的影响规律。结果表明:升温时间和截面直径是影响火灾后试件剩余承载力和轴压刚度的主要因素;提出了该类试件火灾后剩余承载力和轴压刚度的简化计算公式,可为工程实际应用提供参考。     

大跨度单层非对称钢结构预应力网壳设计与分析

大跨度单层非对称钢结构预应力网壳体系复杂,结合某高新区国家城市矿产示范基地大门钢结构设计与分析案例,介绍大跨度单层钢结构预应力网壳结构的设计与分析要点,并利用空间结构计算软件改变预应力拉索的直径和预应力大小来调节构件应力比及控制挠度。结果表明:单层钢框架对挠度的控制是设计过程中的关键因素,改变预应力拉索直径对结构影响较大,而改变预应力大小对结构影响相对较小。     

基于荷载试验的空心板桥加固效率分析

基于3座预应力混凝土空心板桥在试验荷载下加固前后荷载试验及理论计算得出的板底平均应力和挠度结果,对比粘贴碳纤维筋加固、简支转连续加固和粘贴钢板加固3种方法对简支预应力空心板桥结构的力学性能的提升效果。结果表明,粘贴碳纤维筋加固及粘贴钢板加固方法对结构刚度有轻微提高,对结构的延性及承载力有一定的提高;简支转连续加固方法在荷载作用下挠度减小最为明显,对结构刚度和承载力提升明显,对支点处的抗剪承载力也有所提升。     

扣件式钢管模板支架稳定承载力修正系数研究

通过分析6种单榀试验模型得出扣件式钢管模板支架的稳定承载力修正系数.利用有限元软件ANSYS对单榀试验模型进行模拟,分别得到扣件式钢管模板支架节点为完全刚性和半刚性的稳定承载力,进而得到由有限元计算所得稳定承载力修正系数.试验所得的稳定承载力修正系数和有限元计算所得的修正系数具有较好的一致性.因此,采用稳定承载力修正系数,能够较方便地得出扣件式钢管模板支架节点为完全刚性和半刚性的稳定承载力之间的关系.     

受火后方钢管约束钢筋再生混凝土轴压短柱力学分析

利用ABAQUS软件建立了火灾后方钢管约束钢筋再生混凝土轴压短柱非线性有限元模型,在确定混凝土和钢材的本构基础上,对其火灾后轴压性能进行了数值计算,并与已有相关试验数据进行了对比验证。分析了升温时间、基体混凝土强度、再生粗集料取代率、截面尺寸、含钢率等参数对火灾后轴压性能的影响规律。结果表明:随着升温时间的增加,试件截面角部对中心区域的约束效果逐渐减弱,截面应力逐渐降低且分布趋向均匀;基体混凝土强度和截面直径是影响试件剩余承载力和初始损伤的主要因素,集料取代率和含钢率影响较小,所有试件的损伤发展过程较为相似;各试件的耗能能力随升温时间的增加呈现先提高后降低的趋势;提出了此类试件火灾后相关评价指标的简化计算公式,可为工程实际应用提供参考。     

火灾环境下具有弹性支座钢构件的稳定性能

根据弹性稳定理论原理研究了具有弹性支座钢结构构件在火灾环境下的静力特性问题 ,导出了高温下钢构件的静力稳定临界荷载和长度计算式 ,并讨论了温度、杆件的侧向弹簧刚度、杆长、保护层厚度等因素对杆件静力稳定临界荷载和长度的影响 ,分析表明 ,杆件的侧向弹簧刚度、杆长、保护层厚度对杆件的稳定承载力影响较大 ,并探讨了在实际工程中如何减小结构失稳的问题。     

先张法预应力空心板桥简支转连续加固方法

先张法预应力空心板桥在服役过程中会出现跨中挠度过大、预应力钢束配筋不足以及预应力损失过大等问题,从而导致桥梁线型不正常、抗弯承载能力不足,再加上先张法钢束不上弯,不能更好参与抗剪,往往会使得支点截面产生抗剪能力不足的现象。要使桥梁同时满足承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求,需对其加固。对于多跨简支体系的先张法板桥,较好的方法是采用简支转连续的加固方法。以云南玉溪黑箐桥简支转连续加固为例,分别采用理论计算和荷载试验的方法对该桥进行分析。理论计算的结果表明:体系转换后,跨中弯矩、挠度明显减小,达到了加固效果,提高了桥梁的抗剪、抗弯承载力和抗裂性。荷载试验结果表明:简支转连续加固后,空心板底缘应力平均降低13.2%、挠度平均减小20.7%,结构刚度大幅度提高。     

混凝土抗爆墙防护性能的改进

借鉴国外模块化钢结构抗爆墙,根据我国当前工程实际情况,提出对传统混凝土抗爆墙进行改进的方案,以提高其安全防护性能。基于GB 50779—2012、SH/T 3160—2009的简支梁计算模型,对传统截面混凝土抗爆墙与新型抗爆墙的抗爆性能进行分析比较。就规范主要检验的变形指标,从理论分析和数值模拟两方面,对新型抗爆墙的抗爆安全性能进行了分析,并用经验公式及离散化求解方法对模拟结果进行了检验,确保了计算结果的可信性。结果表明,该改进方案是可行的,它能有效提高抗爆墙的安全防护性能。改进后的抗爆墙拥有更大的抗弯承载力,能够减小爆炸冲击时所产生的变形。波段高度越大,承载能力越高,刚度越大,跨中位移越小。改进方案具有良好的经济性,在设计承载力相同的情况下,新型抗爆墙消耗材料较少,并能减少因制作木模板而对环境造成的破坏。     

基于PMV指标的掘进巷道通风效果的数值模拟

以某高温掘进巷道为研究对象,研究不同通风方式下巷道内气流的速度场、温度场及人体热舒适性指标(PMV)场的特征.根据计算流体力学(CFD)理论,建立带浮升力效应的湍流模型;分析掘进巷道模型的边界条件;并对压入和抽出两种通风方式下巷道内气流的速度场、温度场和PMV场进行模拟计算.计算结果表明,压入式通风克服了抽出式通风气流紊乱的缺点,其速度场分布符合受限贴附射流规律;在巷道同一截面不同高度处的温度梯度不超过3 ℃;PMV平均值为0.49,范围为-0.7～0.7,均属人体感觉舒适范围,能更好地满足人体热舒适性要求.本研究可为高温掘进巷道通风方式的选择提供参考.     

高速公路碰撞能量衰减装置设计与力学性能分析

为有效降低高速公路上车辆与护栏碰撞事故，提高高速公路交通安全性，基于能量衰减装置变形过程中应具有恒定承载力、稳定的破坏模式等性能要求，设计了一种八边薄壁型能量衰减装置。理论分析推导出能量衰减装置的峰值载荷公式，数值模拟研究了装置的力学性能及其影响因素。研究结果表明:能量衰减装置具有恒定承载力、稳定的变形破坏模式和载荷波动性，其几何参数对冲程效率和载荷波动系数性能指标无影响；能量衰减装置的压溃峰值载荷、能量吸能和平均压溃载荷指标随长度和壁厚的减小而减小，压溃峰值载荷、平均压溃载荷指标随边长增加而减小。     

腐蚀对预应力筋与混凝土间变形协调性的影响

针对腐蚀导致预应力筋与混凝土间黏结性能退化而引起的变形不协调对构件承载力的影响,结合8片梁的抗弯试验,通过定义变形协调系数表征腐蚀预应力筋与混凝土的应变比,进而量化变形协调性能,构造新的几何关系和平衡方程,推导变形协调系数及构件受弯承载力的表达式,探讨了预应力筋与混凝土间变形协调系数随各影响因素的变化规律,并通过与相关文献试验结果的对比进行了验证。结果表明:腐蚀会引起预应力筋与混凝土间变形协调性下降,极限荷载时,变形协调性的退化使构件承载力降低,考虑腐蚀预应力筋与混凝土间的变形不协调,有助于提高承载力的计算精度;变形协调系数随腐蚀率、梁高、梁宽和混凝土强度增加而增大,随预应力筋重心至梁底距离增加而减小。     

斜拉索风雨激振三维模型试验研究

为研究风雨共同作用下拉索的气动力特性,以之江大桥为背景,通过对斜拉索的三维刚性节段模型做测力、测压风洞试验,得到4种表面形态下的拉索在不同风向角时的平均和脉动风压系数,结果表明:水线位置强烈影响拉索表面的风压系数分布,靠近水线附近气流的分离点会产生明显的改变,仅当上水线处于某些特定位置时,气动力系数变化明显,拉索才可能发生振动;用测压试验的风压系数积分得到的阻力系数要比测力试验的小10%左右,这是测压试验无法获得气动力中的摩擦分量所导致的。     

钛合金高压钢瓶的有限元分析及设计参数的优化

钛合金高压钢瓶的安全性是一项隐蔽工程,强度和刚度是其核心影响因素.先利用ANSYS软件对高压钢瓶进行有限元模拟测试,确定危险截面的位置,进而分别分析不同的设计参数及内压在危险截面产生的最大应力及最大应变的响应特性,最后根据分析结果以田口法确定了最佳的设计参数组合,分析结果符合理论与经验值.     

钢管混凝土格构式柱受力性能研究

为研究不同含钢率对钢管混凝土格构式柱受力性能的影响,对4个不同含钢率试件在单向水平荷载和水平循环荷载作用下进行了非线性有限元分析.结果表明:含钢率对钢管混凝土格构式柱的刚度影响比较显著.随着含钢率的增加,钢管混凝土格构式柱无论在弹性阶段还是在非线性强化阶段,其刚度均有所提高,承载能力和极限位移也同时提高.但是当含钢率增大到一定程度,再增加含钢率,钢管混凝土格构式柱的极限承载力和刚度提高的幅度反而会降低.延性性能和耗能性能增加的幅度也同时会降低.为提高结构的安全性和可靠性,实际工程钢管混凝土格构柱的设计过程中,要控制合理的含钢率.     

截面温度非均匀的防火装饰一体化钢梁的抗火性能分析

基于ANSYS软件建立了细石混凝土半填充、细石混凝土全填充和加气混凝土砌块填充三种防火构造的分析模型,探究了截面温度非均匀分布对防火装饰一体化钢梁的温度场和剩余承载力的影响,分析了钢梁上下翼缘及腹板参数对构件抗火性能的影响。结果表明,翼缘宽度的增大会明显降低钢梁的剩余承载力,翼缘厚度的增加会导致钢梁承载力略有下降,钢梁高度的变化对剩余承载力影响不大。给出了防火装饰一体化钢梁剩余承载力的简化计算公式,公式计算结果与有限元结果吻合情况较好。     

基于原位试验的软土地基安全性参数的研究

为了提高软土地基工程的安全性,合理确定软土地基安全性参数的取值,对天津滨海新区的一处软土地基进行平板载荷试验和预钻式旁压试验,分析了软土地基承载力和变形参数的空间特征。结果显示,由载荷试验得到的软土竖直向地基承载力和变形模量,在水平位置上的分布虽然各不相同,但差距并不大;采用预钻旁压仪得到的水平向地基承载力和变形模量与深度呈明显的线性关系;基于表层的地基承载力和变形模量值提出了各向异性指标,并由各向异性指标提出了采用预钻旁压实测值确定不同深度处竖直向地基承载力和变形模量的方法。     

混凝土箱形截面考虑二阶效应的配筋图算法

箱形和工字形截面是工程中常用的截面形式,但按《混凝土结构设计规范》计算此类截面的配筋公式繁多,还需事先判断,然后选择相应的计算公式,比如拉弯时,要判断拉力合力点是否在大小两侧钢筋之间,区分小偏拉或大偏拉;压弯时,要判断大小偏心,除此之外,还需判断中性轴是否在翼缘或在腹板内等。为了方便快速计算,本文不采用规范中的等效矩形应力换算,直接由混凝土和钢筋的应变求应力,进而计算内力。确定其可能的应变范围,由此应变可变成已知量,并将最终的计算结果绘制成了计算配筋的诺模图,该图为无量纲形式,可用于任意宽度和高度的截面尺寸和C50及以下混凝土强度等级。