钢管混凝土组合桁梁受力性能有限元分析
钢—混凝土组合梁单调静力性能有限元分析
混凝土 Ｉ
表 ２ 钢材 力 学性 能
弹性模量Ｅ ｌ 屈服强度 １ ×０ ． １ ｌ ９ ５ ３ ０ ｌ １５ ｌ ． ×０ ９ ｌ １１ ０ ４
表 ３ 混凝 土 力学 性 能
立 方 体 强 度
３ ６
Ｉ 极限强度 ｌ ４ ４ ４ ｌ １ ７ ０ ５
ＭＰ ａ
棱 柱 体 强 度
２ ． ７１
行了较多 的试验及理论研究 ， 但对预应力 组合梁 的静力性能 、 组合 梁的设计计算理论 等课题 的研究 尚不完 善。近年来 ， Ｎ Ｙ Ａ ＳＳ
等有限元分析软件越来越 多地应 用于 土木工程 的仿真计算 ， 已 并 成 为试 验和理论研究 的有 益补充 。本 文利用 Ａ Ｓ Ｓ软 件建立 了 ＮＹ 钢一 混凝土组合梁 的有 限元模 型 ， 通过 与试验 的对 比验 证 了建模 方法 的可行性 。在此基础上 ， 分析 了栓 钉间距和 有效 预应力 等参 数对 钢一 混凝土组合梁静力性能 的影响。
钢一混凝 土组合梁 和预应力钢一混凝土组合梁 ， 试件设计 见表 １ ，
２ 建 模方 法
利用 Ａ Ｓ Ｓ软件建 立 了两种 组合 梁有 限元模 型 ： 预应力 ２ １ 单元 类型 ＮＹ 非 ． 在建模过程 中 ， 混凝 土采用 Ｓ ｌ ６ ｏｄ ５实体 单元 ； 中纵 、 向 ｉ 板 横 其中ｓ １一ｓ ３为非预应力组合梁 ，Ｐ Ｓ １～Ｓ ２为体外预应力组 合梁 。 钢筋 以及预应力筋采用 Ｌｎ ８ Ｐ ｉｋ 单元 ； 工字形钢 梁采用 了 Ｓｅｌ ｈｌ ３壳 ４ 试件 的尺寸及规 格 参 照 了 文献 ［ ］ 的试 验模 型 ： 的跨 度 取 单元 ； ７中 梁 栓钉抗剪 连接件采用 Ｃ ｍ ｉ ９弹簧单 元 ， ｏ ｂｎ ３ 弹簧单元 具有一 ４ ８ｍ； ． 混凝土 强度 等级 Ｃ ０ 混凝 土板 厚 １０ｍ 宽 ６ Ｏｍｍ； ３， ０ ｍ， Ｏ 钢 个沿梁跨度方 向的 自由度 ， 以模拟混 凝土和钢 梁之间 的相对 滑 用 梁采用 Ｑ ３ ２ ５级 Ｉ ０ 工字 型钢 ； ｂ ２ 栓钉采 用直径 １ ｍ 的 １Ｍｎ钢 移 ； ６ｍ ６ 为了避 免过 大的局 部集 中荷 载影 响模 型的计算 收敛 性 ， 分别
钢管剪力连接件受力性能的有限元分析
钢管剪力连接件受力性能的有限元分析发布时间：2022-11-21T15:17:47.566Z 来源：《建筑实践》2022年第7月第14期作者：辛晓萱彭文言周晨玮李庆文董超强王建萍白志强[导读] 根据组合结构中钢管剪力连接件的受力状态辛晓萱彭文言周晨玮李庆文董超强王建萍白志强潍坊学院建筑工程学院摘要：根据组合结构中钢管剪力连接件的受力状态，采用ABAQUS有限元软件对5个试件进行推入试验的模拟，在有限元分析中考虑了混凝土和钢材的非线性本构关系。
结果表明:提高混凝土立方体抗压强度，可以有效提高构件的承载力和延性；但是增大贯穿钢筋的直径，对承载力的提高不显著。
关键字：剪力连接件；本构关系；有限元分析；贯穿钢筋；0引言钢-混凝土组合结构中钢材和混凝土通过开孔钢板剪力连接件实现共同受力，防止两者产生分离或滑移。
因此，近年来针对剪力连接件的研究也越来越受到重视。
目前它常见型式为在开孔钢板孔内加贯穿钢筋，再浇筑混凝土。
本文针对改进型的钢管剪力连接件，即在开孔钢板两侧加焊钢管，采用商用ABAQUS有限元分析软件对该钢管剪力连接件进行数值分析，研究混凝土强度等级、贯穿钢筋直径等结构参数对钢管剪力连接件承载力的影响，以探讨其力学性能。
1钢管剪力连接件试验设计该文主要讨论钢管剪力连接件中的受力性能，根据常见的试验研究方法设计了如下的推入试件。
如图1所示，混凝土块长度为600mm，宽度为250mm，高度为350mm。
开孔钢板采用Q235，钢板厚度为14mm，钢管直径为60mm，钢管长度为50mm。
钢筋笼直径10mm，采用HRB400钢筋。
图1 钢管剪力连接件2钢管剪力连接件的有限元模型建立2.1材料的本构关系钢材的弹性模量为200MPa，屈服强度为360MPa，泊松比为0.3。
钢筋和钢材的本构关系选用理想弹塑性模型。
混凝土采用ABAQUS软件自带的CDP模型，它是基于塑性连续介质的损伤模型。
其应力-应变关系采用《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）中附录C.2.3和C.2.4的曲线和方程。
带内隔板的方钢管混凝土柱-钢梁节点受力性能的非线性有限元分析
带内隔板的方钢管混凝土柱-钢梁节点受力性能的非线性有限元分析周天华1，郭彦利1，卢林枫1，何保康2， （1.长安大学，陕西西安710061； 2. 西安建筑科技大学，陕西西安710055；）Email: zhouth163@摘要：本文利用三维实体单元，对“带内隔板方钢管混凝土柱-钢梁节点”建立了同时考虑几何非线性、高强螺栓连接的面—面接触非线性、各种材料非线性等因素的有限元理论分析模型，模拟分析了单调加载和低周反复加载时节点的受力性能，较为精确地分析了节点区应力分布和混凝土开裂情况，以弥补试验中无法直观地了解各细部受力情况和改变各种参数进行对比的缺陷；考察了轴压比大小、混凝土强度等因素对节点受力性能的影响，根据理论与试验结果分析，提出了设计和改进建议。
关键词： 方钢管混凝土柱；梁柱节点；受力性能；非线性有限元1 前言方钢管混凝土柱-工形钢梁框架结构以其诸多优点在国内已开始推广应用，带内隔板的矩形钢管混凝土柱与钢梁连接的节点构造已被我国《矩形钢管混凝土结构技术规程》 [1]列为推荐形式，针对这种构造形式的节点：1999~2002年同济大学做了方钢管混凝土柱与钢梁全焊接连接的模型试验和理论研究，包括模拟柱与梁的受拉翼缘连接的十字形单调拉伸试验、柱与梁连接的组合体试件的低周反复加载试验[2，3]；2001~2004年本项目以杭萧钢构股份有限公司的国家重点技术创新项目—“高层建筑钢—混凝土组合结构产业化”及杭州瑞丰国际商务大厦试点工程为背景，在国内首次进行了6个带内隔板的梁柱节点的足尺模型的拟静力试验和理论研究[4，5]。
本文利用ANSYS通用程序，建立同时考虑大变形的几何非线性、高强螺栓连接的面—面接触非线性、材料非线性等三重非线性因素的有限元理论分析模型，通过合理的单元选取和网格划分，结合试验研究[4]对梁柱对接焊接、栓焊连接两类节点模拟分析单调加载和低周反复荷载作用下的受力性能，以期达到如下目的：（1）较为精确地分析节点区应力分布，弥补试验中无法直观地了解各细部受力情况和改变各种参数进行对比的缺陷，（2）考察轴压比大小、混凝土强度等级变化等因素对节点单调加载及滞回性能的影响，（3）提出节点设计初步建议。
钢管混凝土桁梁受弯试验研究
文章 编 号 ： ７－０ ９ ２０ ） ｌ０ ２ ５ １ ３２ ４ （０ ６０ ＿０ ９０ ６
钢 管 混 凝 土桁 梁 受弯试 验研 究
黄 文 金 ， 宝春 陈
（．福 州 大学 土 木建 筑 工 程 学 院 ， 建 福州 ３ ０ ０ ；２ 福建农林 大学 交通学院 ， 建 福州 ３ ０ ０ ） １ 福 ５０２ 福 ５ ０ ２
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第２ ３卷
第１ 期
建筑科 学与工程 学报
Ｊｕｎ ｌ ｆＡｒｈｔｃｕｅａ ｄＣｖｌ ｎ ｉｅｒ ｇ ｏ ｒａ ｏ ｃｉ ｔｒ ｎ ｉｉＥ ｇｎ ｅｉ ｅ ｎ
Ｖｏ ． ３ ＮＯ １ １２ ．
Ｍ ａ．２ ０ ｒ ０６
２０ ０ ６年 ３月
关键词 ： 管混凝 土 ； 粱 ； 验研 究 ； 限承 载力 ； 钢 桁 试 极 管节 点
中图分 类号 ： ２ ． ９ Ｕ５ ８ ５ 文献标 志码 ： Ａ
Ｅｘ ｅ ｉ ｅ ａ ｓ ａ ｃ ｎ Ｃｏ ｒ ｔ — ｌｅ ｔ ｅ ｐ ｒ ｍ ｎｔ ｌＲｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｎｃ ｅ ｅ Ｆｉｌ ｄ Ｓ ｅ ｌ
Ｔｕ ｅ Ｔｒ ｓ ｒ ｅ ｂ ｕ ｓＧｉ ｄ ｒ Ｕｎｄ ｒ Ｂｅ ｉ ｅ ｎｄ ｎｇ
ＨＵＡＮＧ ｅ —ｉ ・ＣＨＥ Ｂ ｏ ｃ ｕ Ｗ ｎｊｎ Ｎ ａ —ｈ ｎ
桁架和梁的有限元分析.
第9章桁架和梁的有限元分析第1节基本知识一、桁架和梁的有限元分析概要1．桁架杆系的有限元分析概要桁架杆系系统的有限元分析问题是工程中最常见的结构形式之一，常用在建筑的屋顶、机械的机架及各类空间网架结构等多种场合。
桁架结构的特点是，所有杆件仅承受轴向力，所有载荷集中作用于节点上。
由于桁架结构具有自然离散的特点，因此可以将其每一根杆件视为一个单元，各杆件之间的交点视为一个节点。
2．梁的有限元分析概要梁的有限元分析问题也是是工程中最常见的结构形式之一，常用在建筑、机械、汽车、工程机械、冶金等多种场合。
梁结构的特点是，梁的横截面均一致，可承受轴向、切向、弯矩等载荷。
根据梁的特点，等截面的梁在进行有限元分析时，需要定义梁的截面形状和尺寸，用创建的直线代替梁，在划分网格结束后，可以显示其实际形状。
二、桁架和梁的常用单元桁架和梁常用的单元类型和用途见表９-1。
表９-1 桁架和梁常用结构实体单元列表通过对桁架和梁进行有限元分析，可得到其在各个方向的位移、应力并可得到应力、位移动画等结果。
第2节 桁架的有限元分析实例一、案例1——2D 桁架的有限元分析图9-1 人字形屋架的示意图问题 人字形屋架的几何尺寸如图9-1所示。
杆件截面尺寸为0.01m 2，试进行静力分析，对人字形屋架进行静力分析，给出变形图和各点的位移及轴向力、轴力图。
条件人字形屋架两端固定，弹性模量为2.0×1011 N/m 2，泊松比为0.3。
解题过程制定分析方案。
材料弹性材料，结构静力分析，属2D 桁架的静力分析问题，选用Link1单元。
建立坐标系及各节点定义如图9-1所示，边界条件为1点和5点固定，6、7、8点各受1000 N 的力作用。
1．ANSYS 分析开始准备工作（1）清空数据库并开始一个新的分析 选取Utility>Menu>File>Clear & Start New ，弹出Clears database and Start New 对话框，单击OK 按钮，弹出V erify 对话框，单击OK 按钮完成清空数据库。
基于有限元分析钢桁架混凝土组合梁桥的力学性能
安徽建筑中图分类号：U448.21+1文献标识码：A文章编号：1007-7359（2024）3-0162-03DOI:10.16330/ki.1007-7359.2024.3.059为了使传统钢桁架桥在结构体系上更趋合理、经济性能更具竞争力，钢-混凝土组合桁梁桥应运而生。
其主要通过剪力连接件将混凝土桥面板和钢桁架上弦杆组合在一起共同受力，目前国内外普遍采用有限元分析对钢桁架-混凝土组合结构的力学性能进行研究。
在模拟方法及模型建立方面，王军文等[1]采用了空间杆系梁单元来模拟钢桁架梁，矩形板壳单元模拟公路桥面板；朱海松[2]运用有限元程序SAP-5进行分析，对主桁架分别采用空间刚接梁单元和空间铰接杆单元两种形式进行建模，对混凝土桥面板则亦采用板壳单元建立；周惟德和陈辉求[3]将组合桁架划分为四个单元，混凝土面板采用板单元，钢桁架的上下弦杆采用钢架单元，腹杆则采用杆单元。
不同学者根据所建得的不同模型得出了有关钢桁架-混凝土组合结构的各种研究成果，为后人提供了坚实的基础和有益的参考。
本文基于有限元软件ABAQUS6.10，依托天津滨海新区西外环海河特大桥主桥（95+140+95）m ，建立有限元模型，比较分析钢桁架-混凝土组合梁桥和纯钢桁架梁桥的力学性能。
1研究对象依托工程为上承式钢桁架-混凝土组合梁桥。
立面简图见图1，节点间距及腹杆高度见表1。
图1组合桁架立面简图2计算模拟方法及模型的建立为了保证模型的收敛性，将桁架杆件均划分为梁单元，将桥面板离散为板壳单元。
混凝土桥面板被看成是各向同性的均质材料，且不考虑钢筋的作用，桥面板既可承受压力亦可承受拉力，且不会开裂而导致刚度降低。
所有构件均在弹性范围内工作，其应力-应变关系符合胡可定律，所有由于加工制造和安装原因导致的缺陷、偏心和残余应力影响均不考虑。
分别计算纯钢桁架结构和钢桁架混凝土组合结构在结构自重+活载（汽车荷载）下的位移和应力。
对结构自重（包括结构附加重力），可按结构构件的设计尺寸与材料的重力密度计算确定，桥梁结构的整体计算采用车道荷载，车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。
钢—混凝土组合梁桥有限元分析
钢—混凝土组合梁桥有限元分析摘要：钢—混凝土组合梁能够充分发挥钢材的抗拉性能和混凝土的抗压性能，是一种性能优良的新型结构形式。
以体外预应力工字型钢—混凝土等跨度连续梁为研究对象，利用有限元法分析其应力、应变、滑移及变形情况：（1）利用ansys建立有限元模型，模拟计算结果与试验结果吻合良好，所建有限元模型是可靠的；（2）建立实桥模型，提出体外预应力筋应力增量的简化表达式，并与有限元计算结果进行对照分析，验证公式的正确性；（3）利用实桥模型，分析集中荷载作用下，组合梁滑移性能特点；讨论不同荷载作用下，组合梁剪力滞特点。
关键词：组合梁；有限元；滑移；应力增量；剪力滞0 引言钢—混凝土组合梁能够充分发挥钢材的抗拉性能和混凝土的抗压性能，是一种性能优良的新型结构形式。
而体外预应力组合梁是近些年才逐渐出现的一种组合结构，顾名思义，体外预应力组合梁就是将预应力筋布置在组合梁结构之外，以达到提高刚度和承载力的目的[1]。
因此，本文利用有限元软件AYSYS对预应力钢—混凝土组合连续梁桥应力增量、滑移以及剪力滞效应等力学行为进行了分析研究，得到了一些有益的结果，以期为工程技术人员提供参考和借鉴。
1 组合梁的有限元建模1.1单元选择混凝土选择SOLID 65单元，该单元是一种实体单元，可以合理的模拟3D实体混凝土结构；钢筋选择LINK 10单元，该单元是一种杆单元，可以较好的模拟受压或者受拉构件。
钢梁采用SHELL181单元，该单元是一种壳单元，工字钢常用此单元进行模拟；抗剪连接件采用COMBIN 39单元，该单元为非线性的弹簧单元，是一种单向变形单元。
1.2试验模型结构尺寸本论文首先根据吉林大学[2]试验试件为原型，利用ANSYS建立与试验等尺寸模型。
从图8、图9可以看出，外荷载作用下，组合梁剪力滞效应很明显，预应力作用下出现的是负剪力滞效应，施加荷载后，负剪力滞逐渐转变为正剪力滞，并且随着荷载的增大剪力滞后现象也越明显。
钢管混凝土柱的工作机理及力学性能的有限元分析
随着建 筑业 的迅速 发展 ，常 见 的结构 形 式构 件
钢 管混凝 土而 言 ， 由于 外侧 的钢 管对 内部 混凝 土 起
难以满足建筑的设计要求。 正因如此 ， 一些新型的结 构 形式逐 渐 出现 在建 筑工 程领域 ，并 且得 到 广泛 的
应用 。 例如 ， 钢管混 凝土 柱就是 结合 普通 混凝 土柱 以 及 钢柱 Байду номын сангаас特点而 形成 的一 种新结 构形 式 。钢 管混 凝 土柱 是指 在钢管 的 内部 填满 混凝 土 ，并进 行 挤压 密 实后 的组 合构件 。通 常钢 管混凝 土柱 根据 截 面形 式 可 以分为 方形 、 矩形 、 圆形 ３种 。最 早 的钢 管混 凝 土 结构 应用 在英 国的一个 铁 路桥 的桥 墩 柱 中 ，但 是其 主 要 目的是 为 了 防止 钢 管 内侧 发 生 锈 蚀 现 象 而破 坏， 并不 是 出于其力学 性能 。 对 钢管 混凝 土结 构进行
力学 性能 的研究 始于上 世 纪 ５ ０ 、 ６ ０年 代 ，当 时一些 西方 比较 发达 的国家研 究 了钢管 混凝 土 的承 载能力
到套箍约束的作用 ，使内部的混凝土呈三 向受压的
受力 状态 而大 大提 高其 抗压 强度 。 而对 于钢管 而 言 ，
由于钢管 焊接加 工所 产生 的缺陷对 管 柱 的承载 力 影 响较 大 ， 以至 于钢 管会过 早 的产生局 部 屈 曲破坏 。 如
关键 词 ： 钢 管 混凝 土 ； 工作机 理 ； 承栽 能 力 ； 延性
中图分类号 ： Ｉ Ｔ Ｕ ３ ７
文献标识码 ： Ｂ
文章编 号： １ ６ ７ １—９ ８ １ ６（ ２ ０ １ ３ ） ０ ９ —０ ０ ９ ２— ０ ４ 混 凝土属 于 双向受 压 的情况 ， 承 载能力 较低 。 但 对 于
钢管混凝土轴压组合刚度有限元分析
钢管混凝土轴压组合刚度有限元分析冯增云;高屹【摘要】根据钢管混凝土短柱轴压试验数据建立并调整相应的有限元模型，通过有限元非线性分析得到钢管混凝土的荷载应变关系曲线，计算构件的轴压组合刚度。
对比有限元模型的计算结果以及现有规范公式计算得到的轴压刚度结果，并进行误差分析。
%According to the experimental data of axial compression test of concrete filled steel tube, we established and adjusted the finite element model. By the model we got load strain curve of concrete filled steel tube and calculated the axial stiffness of concrete filled steel tube. In the end,we discussed the difference of the axial stiffness calculated by finite element analysis and rule formulae.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2016(035)021【总页数】2页(P103-104)【关键词】钢管混凝土;轴压组合刚度;有限元分析【作者】冯增云;高屹【作者单位】海军工程大学勤务学院，天津300450;海军工程大学勤务学院，天津300450【正文语种】中文【中图分类】TU398钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成的构件。
它是钢与混凝土组合结构的一种主要结构形式。
圆钢管混凝土具有强度高、重量轻、耐冲击、省钢材、便于施工等优点。
钢管混凝土的增强机理在于轴向受压时，两种材料的环向扩张趋势不一致导致钢管对混凝土产生套箍作用，使管内混凝土处于三向受压应力状态，从而提高承载力。
组合桁架梁承载力的有限元分析
下降 ，板宽 的增大不能有效 的利用 起来 ，随着板宽 的
模拟 。
（ 四）连接 的处理 连接处考虑桁架平面 内铰接 ，桁 架平 面外 刚接。
１ —１
●■■ ■一
连 接 件
一
２－２
具体 的作法是把 连接处 的连 接件上 的 节点耦 合 到上
下弦杆 的节点 上 ，耦 合三个 平 动 ，两 个转 动 ，使 其 只能在桁架平面 内转动 。
表 １ 机算 的极限荷 载 （ Ｎ ｍ） ｋ／
６ｏ ０ ２ ０ ３ ４ ．２ ８ｏ ０ ３ ４ ．６ ｌｏ Ｏ０ ３４ ． ６ ｌ０ ２ｏ ３４ ．６ ｌ０ ５ｏ ３４ ． ６
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２０ ０７年第 １ 期
３ ０
３ ８ ． ６
二 、模型 的提取
（ ）桁架梁 的几何尺寸 一
各 自的薄弱点 ，充 分发 挥 了材 料 的潜力 ，其 研究 和
应用得 到了迅速 的发展 。
组合结 构构 件形 式多样 ，包括 钢骨混 凝 土 、外
本 文用 于组合 的这种桁架梁 的尺寸如 图 ２ ，材料
为 Ｑ ３。 ２５ （ ） 材 料 的应 力 应 变 曲线 二
科技探索
ｌ７ ３
粱 的定 位 线
图 ２用于组合 的桁 架梁的几何信 息
６
Ｅｏ
￡
图 ３混 凝 土 的 单 轴 一 曲线
图 ４钢材 的单轴一 曲线
空间组合桁梁桥受力特点及剪力滞分析
一
土
图 １ 桥梁 总体 布置 图
１ ２ 截面 形式 ．
架截 面 是 由圆形 钢 管 和 型钢 构 成 的三 角 形截 面 ， 材 钢 型号 为 Ｑ ４ 。桥 梁桁 架 上 弦截面 为直 角 三角 形 ， ３５ 内有
断 面 呈 “ 形 ， 面 如 图 ３所 示 。下 弦 采 用 直 径 为 Ｖ” 截
第一作者简介 ： 马军伟 （９ ０ ） 男， １８ 一 ， 工程师 。
中 匮譬 圄于 柱
马 伟周 中 空 组 桁 桥 力 点 剪 滞 析 军 ，卫 ： 间 合 梁 受 特 及 力 分
２ ２ 受力 特点 分析 ．
２２ 第 期 ０ 年 ３ １
在 中墩负 弯矩最 不 利 荷载 作 用 下 ， 面板 正应 力 桥 纵 向最不 利位 置 为断面 ９ 应力 沿纵 向分 布如 图 ５ ） ， ａ 所
（ ５＋ ０＋ ５ ２ ４ ２ ）ｍ（ 图 １ ， 梁 全 宽为 ３ ． 河 道 见 ）桥 ０ ６ ｍ， 中心 线处 桥梁 顺 交约 为 ２ ． 。 ０６。
１
ｌ／＼ ／ ＼ ／＼ ／ 、 ／ ＼ ／ ＼ ／＼ ¨ 、 ／、 ／ ／ ／＼ ＼ ＼ ／＼ ／、（ ／ ＼ ｌ ＼／／ ＼ ／＼ ＞， ／ ／＼ ／＼ ／ ，＼ ／ ＼ ／ ＼ ／ ＼ ／ ＼ ／ ＼ ／＼ ＼ ／Ｎ…
目前关于桁架组合梁桥 的研究 ， 在复合桁梁桥方
面 ， 生 富 Ｊ Ｘ ｅ等 对 复 合 桁 架 桥 的 节 点 受 力 黄 、ｕ 性 能 和 传 力 机 制 进 行 探 究 ； 组合 桁 梁 桥 方 面 ， 畏 在 何
奉 干公 路 浦 南 运 河 桥 主 桥 长 ９ 跨 径 布 置 为 ０ ｍ，
梁 桥 ， 立 三 维 有 限元 模 型 ， 桥 梁 整 体 的传 力 特 点 建 对 进 行 分 析 ， 过桥 面 板 应 力 分 布 得 到 有 效 宽 度 规 律 ， 通 揭示 了腹杆 轴力 与桥 面板 剪 力滞 现象 之 间 的关 系 。
钢管混凝土柱-钢梁穿心节点力学性能有限元分析.
ａｌＳＯ ｗｉｌｌ ｂｅ ｃａｒｒｉｅｓ ｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，
Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｉｓ ｐｉｔｃｈ ｐｏｉｎｔ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｓｔｅｅｔ ｇｉｒｄｅｒ ｗｉｎｇｓｐａｎ ａｎｄ ｓｔｅｅｌ ｐｉｐｅ ｗａｌｌ ｈａｖｅ ａ ｃｏｍｍｏｎ ｂｏｕｎｄａｒｙ，ｎｅｅｄｓ ｗｉｎｇｓｐａｎ ｔｏ ｗｉｄｅｎ ｏｒ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｆａｌｌ ｐｌａｔｅ，ｓｌｏｗｓ ｄｏｗｎ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ；（雪Ｔｈｅ １０ａｄ－ｄｅｆｉｅｃｔｉｏｎ ｃｕｒｖｅ ｐｒｏｍｕｌｇａｔｅｄ ｈａｓ ｐｕｔ ｏｎ ｈａｌｆ ｒｉｇｉｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ｈｅａｒｔ ｐｉｔｃｈ ｐｏｉｎｔ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ， ｎｅｅｄｅｄ ｔｏ ｇｉｖｅ ｊｎ ｔｈｅ ｆｒａｍｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｔｏ ｃｏｎｓｉｄｅｒ．Ｔｈｅ ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｎｄ ｏｆ ｔｈｅ ｇｉｒｄｅｒ ａｌｓｏ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅ ｔｈｅ ｈｅａｒｔ ｐｉｔｃｈ ｐｏｉｎｔ ｉｓ ｂｉｇｇｅｒ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｒｉｇｉｄｉｔｙ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｉｆｆｃｒｅｎｃｅ；⑨Ｔｈｒｏｕ曲ｃａｒｒｉｅｓ ｏｎ ｔｈｅ
型钢混凝土柱-型钢混凝土梁节点受力性能的有限元分析
学校代码10530学号201013011636分类号TU398+.9密级硕士学位论文型钢混凝土柱型钢混凝土柱--型钢混凝土梁节点受力性能的有限元分析学位申请人张福军指导教师陈俊副教授学院名称土木工程与力学学院学科专业结构工程研究方向混凝土结构设计理论研究二〇一三年四月二十日Finite E lement A nalysis of M echanical Behavior of S teel R einforced C oncrete Column-S teel R einforced C oncrete B eamJ ointCandidate Zhang FujunSupervisor Associate Professor Chen JunCollege College of Civil Engineering and MechanicsProgram Design theory study of concrete structureSpecialization Structural Engineering Degree Master of Engineering University Xiangtan University Date April,2013湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
钢管混凝土柱劲性环梁节点的有限元分析
科技资讯科技资讯S I N &T NOLOGY I NFORM TI ON2008N O .26SCI ENC E &TECH NOLOG Y I N FOR M A TI ON工业技术本文对钢管混凝土柱劲性环梁式节点进行了三维有限元分析，得到节点内部构件的受力情况，明确了传力机理。
计算结果为明确该形式节点的荷载变形关系及为该节点设计方法提供了指导。
1劲性环梁节点的特点劲性环梁节点，就是在规程[1]提出的单梁节点基础上，在节点区配置环筋和箍筋，形成环梁；同时将节点区的钢牛腿加高加长，提高其抗弯能力，使之参与节点的弯矩传递，并作为环梁的劲性配筋，形成一道劲性环梁，通过劲性环梁与钢牛腿来实现梁柱间的内力传递[2～4]。
与加强环式刚接节点相比，劲性环梁节点把上下加强环板简化为钢牛腿的上下翼缘，使钢牛腿腹板成为主要的抗剪构件，并增设环梁使之与钢牛腿共同承受弯矩。
与环梁式铰接节点相比，增设了钢牛腿来提高节点的抗弯能力，用钢牛腿腹板来代替抗剪环，提高节点的抗剪能力。
综合来看，劲性环梁节点是一种刚度良好的弹性节点，更接近刚性节点。
2有限元模型本文分析的实体模型全部由8节点单元组成。
由于结构的对称性，取1/4结构进行计算。
最后用于分析的模型单元数为6929。
2.1混凝土与钢筋单元本次分析采用三维空间杆单元模拟钢筋，采用三维结构实体单元模拟钢管壁、钢牛腿及混凝土。
混凝土与钢筋的组合一般有三种形式：整体式模型、分离式模型（位移协调）和分离式模型（界面单元）[5]。
本文采用了整体式模型和分离式模型（位移协调）相结合的办法。
对于纵向受力钢筋和环梁钢筋，采用分离式模型，对于其他的构造配筋、箍筋、分布筋等就算出相应的配筋率，采用整体式模型进行建模。
2.2材料的本构关系钢筋和钢材采用理想弹塑性模型，混凝土的破坏准则选择W －W 五参数准则，屈服准则为von M i s es 准则、强化准则为随动强化准则。
对于非约束区混凝土采用的是《混凝土结构设计规范》[6]本构关系，对于约束区混凝土的本构关系，采用的是文献[7]给出的钢管约束混凝土的本构关系模型。
钢管混凝土柱节点承载力有限元分析
钢管混凝土柱节点承载力有限元分析摘要：以某钢管桁架与钢管混凝土柱的连接节点为研究对象，采用有限元软件ABAQUS，分析节点在复杂受力状态下的承载能力，通过分析有限元计算结果，节点满足设计要求。
关键词：有限元分析，节点承载力，ABAQUS，塑性损伤模型引言作为构件连接与传力的重要部分，钢结构节点受力分析是结构安全的重要保障。
本文以一主展馆钢管桁架与钢管混凝土柱的连接节点为研究对象，采用有限元软件ABAQUS，分析节点的承载能力，并与试验结果比较，验证节点安全性。
1.有限元模型1.1.材料本构模型钢管桁架弦杆与钢管混凝土柱外壁为Q345钢材，采用四折线理想弹塑性本构模型，如图1[1]。
图1 钢管本构模型钢管混凝土柱核心混凝土标号为C40，采用塑性损伤本构模型。
此本构模型假定：在不大于4或5倍的极限单轴压应力的低围压条件下，混凝土为脆性材料，主要破坏机理表现为拉裂与压碎。
在模拟混凝土在单向、循环及动荷载作用下的不可逆损伤破坏行为等方面，塑性损伤本构模型具有较好收敛性能[1]。
混凝土単轴应力应变关系见式（1）、（2）[2]：受压时：（1）受拉时：（2）其中，、或为混凝土峰值单轴压、拉应力，为对应峰值应变，为单轴全应力应变关系曲线的参数值，取值见文献[2]。
参考文献：[1]、[3]，可得压缩损伤值、拉伸损伤值与非弹性应变、开裂应变的关系，其曲线如图2。
（a）压应力-非弹性应变关系（b）损伤值-非弹性应变关系（c）拉应力-开裂应变关系（d）损伤值-开裂应变关系图2 混凝土C401.2.模型建立本文研究的节点为桁架的各杆件通过节点板与钢管混凝土柱连接，其杆件布置图如图3，GGKZ为钢管混凝土柱，有限元模型如图4。
图3 桁架杆件布置图（a）整体模型及杆件编号（b）节点板模型图4 有限元模型假定钢管柱范围内节点板完全嵌固在核心混凝土中，不考虑它们之间的滑移，其接触采用embedded region命令。
假定核心混凝土与钢管相互作用分解为法向与切向两个方向作用：法线方向为硬接触（hard contact），切向作用采用库伦摩擦模型（coulomb friction）模拟：接触面可传递法向压力，并在切向产生摩擦力，其摩擦系数取0.6[4]，当切向力大于临界摩擦力时，接触面即发生相对滑移，结合工程实际，假定滑移为小滑移（small sliding）；当接触面法向压力为零或者负值时，两接触面分离，相应节点接触被解除。
钢-混凝土组合扁梁楼盖承载性能有限元分析
２０ ０ ８年 １ ０月
重 庆 建 筑 大 学 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｏ ｇ ｉ ｇＪａ ｚ ｕ Ｕｎ ｖ ｒｉｙ ｏ ｒ ａ ｆＣｈ ｎ ｑｎ ｉｎ ｈ ｉｅ ｓｔ
Ｖｏ１ ３ ＮＯ ．０ ．５
０ｃ． ２ ０ ｔ ０８
钢一 混凝 土组 合 扁 梁 楼 盖 承 载 性 能 有 限元 分 析
杨 璐 ， 王元 清 ， 石 永 久
（ 华大学 土木工程系 ， 清 清华 大 学 结 构 工 程 与 振 动 教 育 部 重 点 实 验 室 ， 京 １０ ８ ） 北 ０ ０ ４
摘 要 ： 一 凝 土 组 合 扁 梁楼 盖 的 采 用 可 以 降 低 结 构 层 高 ， 善 钢 结 构 的 防 火 性 能 ， 成 无 柱 大 空 间 与 钢 混 改 形
施 工 速 度 ， 来 很 好 的 经 济 效 益 ， 多 高 层 钢 结 构 建 筑 中 有 广 阔 的 应 用 前 景 。 论 文 采 用 有 限 元 软 件 带 在 ＡＮＳ ＹＳ 建 立 钢 一 混 凝 土 组 合 扁 梁 整 体 楼 盖 三 维 实 体 模 型 。 对 组 合 扁 梁 楼 盖 在 竖 向 荷 载 作 用 下 的 承 载 性 能 、 形 特 点 以 及 楼 板 自振 频 率 进 行 了 分 析 ， 时 对 组 合 扁 梁 的 有 效 宽 度 及 肋 部 混 凝 土 的 影 响 进 行 了 变 同
ＦＥＡ ｆ ｔ ｅ Ｌｏ ｄ ｎ ｐ ｃ ｔ ｆ Ｍ ｏ ｏ ｉｈｉ ｍ ｐ ｓｔ ｏ ｈ ａ ｉ ｇ Ｃａ ａ ｉｙ ｏ ｎ ｌｔ ｃ Ｃｏ ｏ ｉｅ
Ｓｉ ｏ ｒ ｔ ｅ ｃ ｓ ｌｍ Ｆｌ ｏ ｓ ｗｉｈ Ｄｅ ｐ Ｄｅ ｋ
ＹＡＮＧ ， ＡＮＧ ａ —ｉｇ， ＨＩＹｏ ｇｊｕ Ｌｕ Ｗ Ｙｕ ｎｑｎ Ｓ ｎ － ｉ
矩形钢管-钢管混凝土组合桁梁抗弯性能非线性分析
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｉ ｈｓ ｐ ｐ ｒ ａ ａｙｉａ ｍｏ ｅｓ ｂ ｕ ｈ ｅ ｓｒ ｃ ：ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ， ｎ ｌｔ ｌ ｃ ｄ ｌ ａ ｏ ｔ ｔｒ ｅ ｃ ｎ ｒ ｔ — ｉｌ ｄ ｅ ｔｎ ｕａ ｓｅ ｌ ｕ ｕａ ｔｕ ｓ ｓ ｒ ｏ ｃｅｅ —ｆ ｌ ｒ ｃａ ｇ ｌｒ ｔｅ ｔｂ ｌｒ ｒ ｓｅ ａ ｅ ｅ
ｊ ｌ ／
＋Ｅ （ ８—８ ） ｓ ２ ２＜ｓ ３ ≤ｓ
＞岛
ｔ ≤ … …（ ＜ 占… … １ ）
式 中： ．６×１。 ＝１６，８ ＝ ｉＥ ；２ Ｅ ＝２０ ０； ．ｆ；Ｉ ｆ 占 ＝
１ ｓ１ ３＝１ ０ 。 ０ ； ０ ６１
１２ 钢管混凝土受压 的本构关 系 ．
矩 形 钢 管一 钢 管 混 凝 土 组 合 桁 梁 抗 弯 性 能 非 线 性 分 析
肖 占成
（ 锡林郭勒盟乾 图交通设计有限责任公司， 内蒙古 锡林浩特 ０ ６０ ） ２０ ０
摘要 ： 本文采用非线性有 限元法， 空钢 管桁梁 、 对
上 弦填 混凝土 桁 梁 、 下 弦均 填 混 凝 土 桁 梁 的抗 上
组合结 构 ， 内也 有 学 者 进 行 少 量 理 论 和 实 验研 国 究 ］并取得 了一定 的成果 ， 由于受 到实 验数量 ， 但 的限制 ， 该 类 结 构 受 力 性 能 的研 究 还 需 进 一 步 对
深入。
弯 性能进 行分 析 ， 并将 结果 进行 对 比。
关键 词 ： 桥梁 工程 ； 管混凝 土桁 梁 ； 弯 性 能 ； 钢 抗 非
Ｌ ＋Ｅ ＾ ８一 ） （ ≥４ ５ ．
Ｋｅ ｒ ： ｒｄ ｅ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ｙ ｗｏ ｄｓ ｂ ｉｇ ｅ ｇｎ ｅｉｇ； ｃ ｎ ｒｔ — ｆ ｌｄ ｔｅ ｏ ｃｅｅ ｉ ｅ ｓｅ ｌ ｌ ｔｂ ｌ ｒ ｓ ｕ ｕ ａ ｔ ｓ；ｓａｉ ｅ ｏｍ ａ ｃ ｒ ｕ ｔｔ ｐ ｒ ｒ ｎ ｅ；ｎ ｎ ｉｅ ｒａ ａｙ ｉ ｃ ｆ ｏ ｌ ａ ｎ ｌｓｓ ｎ
钢管混凝土桁架桥结构设计
采用顶推施工方案能满足受力要求，且施工阶段应力储备较富余，但由于单片顶推，施工时桁架面外需增加临时支撑来保证。
钢管混凝土上下弦杆，能充分发挥组合材料的优越性，受力明确，结构合理，造型美观。
结论为同类桥梁的设计提供借鉴。
关键词：桁架桥 钢管混凝土 外悬臂 顶推施工 承载力 动力特性1.工程概况某桥为跨兰青铁路而设，采用主跨70m 钢桁架简支梁一跨跨越现有兰青铁路，桥头两侧设20m 跨引桥，由于该桥位于城区出入口处，桥梁下弦杆两侧悬挑2.25m 人行道便于行人通行。
该桥立面布置三角形腹杆桁架体系，两片桁架布置，跨径70m，桥面宽12m，桁高5m，桁高与跨径之比为1/14，一跨桁架共8个节间，每节间长度为8m。
主桁上弦杆采用直径1000mm 的圆形钢管混凝土断面；下弦杆采用900×900mm PBL 加劲型矩形钢管混凝土断面；腹杆采用直径700mm、630mm 的钢管断面。
桥面板采用混凝土桥面板，纵、横向分块预制。
外伸人行道悬臂梁采用T 型截面，悬臂梁高200~450mm，人行道桥面板采用正交异形钢桥面板。
主桁杆件均采用Q390E 钢材，上下弦杆均灌注C50微膨胀混凝土。
采用单片桁架顶推施工方案（前导梁断面采用下弦钢箱断面，长17m），具体施工步骤如下：（1）在小桩号一侧设置支架，拼装主桁（主桁分段在工厂完成预制）和前导梁；（2）安装顶推设备，两片钢桁架各自向前顶推24m，两片桁架共同达到最大悬臂状态；（3）前导梁到达对岸临时支撑；（4）两片钢桁架各自向前顶推16m，桁架前端到达对岸临时支撑；（5）继续顶推桁架到设计位置，完成顶推并拆除导梁；（6）连接横梁及人行道悬臂纵梁；（7）灌注上、下弦杆及端横梁混凝土；（8）待管内混凝土达到设计强度后，拆除临时支撑；（9）架设预制桥面板，浇筑桥面板湿接缝，安装人行道外悬臂桥面板；（10）敷设沥青混凝土，完成泄水管、防撞护栏、伸缩缝等施工。
分析时，考虑施工阶段联合截面，在上一施工步骤完成钢管与管内混凝土的叠合。
钢管混凝土桁梁—格构墩轻型桥梁车振性能分析
钢管混凝土桁梁—格构墩轻型桥梁车振性能分析黄育凡;吴庆雄;袁辉辉【摘要】为研究钢管混凝土组合桁梁—格构墩轻型桥梁在车辆荷载作用下的响应特性,以干海子特大桥为研究对象,采用考虑路面不平整的桥梁与车辆相互作用力学模型,对轻型桥梁的恒活载作用比例、基本动力特性以及移动车辆作用下的动力性能进行分析,并对冲击系数和行车舒适性进行讨论.研究结果表明,采用双轴车辆模型可较保守地评价轻型桥梁的动力特性,其动力响应随着车速增大而增加;移动车辆作用下,干海子特大桥主要产生竖向与横向振动,其卓越频率分别为2.501 Hz与0.275 Hz,多车作用下的动力响应远大于单车作用;干海子特大桥活载作用比例较常规钢筋混凝土桥梁有较大幅度增加;数值计算得到的干海子特大桥冲击系数略低于按规范计算得到的结果;建议采用Sperling指标和小堀·梶川指标进行干海子特大桥的行车舒适度评价.【期刊名称】《广西大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(043)004【总页数】11页(P1640-1650)【关键词】钢管混凝土;桁梁;格构式高墩;车桥相互作用;行车舒适度【作者】黄育凡;吴庆雄;袁辉辉【作者单位】福州大学土木工程学院,福建福州 350116;福州大学土木工程学院,福建福州 350116;福建省土木工程多灾害防治重点实验室,福建福州 350116;福州大学土木工程学院,福建福州 350116;工程结构福建省高校重点实验室,福建福州350116【正文语种】中文【中图分类】U440 引言钢管混凝土桁架组合梁是由混凝土桥面板、腹杆和钢管混凝土下弦杆组成的组合结构，能够充分发挥钢材和混凝土的材料性能，同时有效地减轻桥梁的自重，实现结构轻型化[1]。
在高墩和超高墩桥梁中，钢管混凝土柱式桥墩凭借其截面尺寸小、承载能力和结构刚度大、抗震性能强等优点，已成为颇有发展潜力的理想桥墩形式之一[2-3]。
将两种结构通过合理、科学地组合得到一种新型桥梁——钢管混凝土组合桁梁—格构墩轻型桥梁。
简支钢—混凝土组合箱梁有限元分析
简支钢—混凝土组合箱梁有限元分析于广龙【摘要】为研究简支钢—混凝土组合梁在荷载作用下的受力性能,采用有限元软件ANSYS对某钢—混凝土组合箱梁进行数值模拟,对此类组合梁进行研究和分析,研究表明:在弹性范围内,钢混组合梁荷载与挠度基本上呈线性关系;采用ANSYS软件可以准确的模拟组合梁的受力过程.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2017(043)028【总页数】2页(P39-40)【关键词】钢—混凝土组合梁;受力性能;有限元;ANSYS【作者】于广龙【作者单位】东北林业大学土木工程学院,黑龙江哈尔滨 150040【正文语种】中文【中图分类】U448.38近年来，钢—混凝土组合结构以其良好的工作性能在高层建筑和大跨桥梁等多个领域内得到推广[1,2]。
随着钢—混组合结构的广泛应用，研究理论得到了快速地发展。
聂建国等[3]通过简历微分方程，考虑了钢混组合梁的滑移，提出了折减刚度法，并计算钢混组合梁的抗弯刚度与截面刚度，且与试验数据吻合良好；霍军会等[4]通过ANSYS软件对钢混双面组合连续梁进行非线性有限元分析，分析了此类梁的极限承载力和截面应力等内容。
此外国内外还对组合梁的滑移、剪力连接件、开裂、极限承载力等内容进行了大量的研究[5,6]。
本文主要针对简支钢—混凝土组合箱梁进行有限元模拟，并进行挠度和应力应变的分析。
2.1 计算假定采用有限单元法分析钢混组合梁时，为便于计算作出如下假定：混凝土和钢板的材料均为理想弹塑性，忽略混凝土的收缩徐变和材料非线性；板的承托面积忽略不计；钢板与混凝土板通过剪力连接件连接良好，二者之间无滑移。
2.2 算例简介某等截面钢—混组合简支箱梁，上部混凝土翼板为C30混凝土，并配有构造钢筋，下部采用4 mm厚Q235钢板。
钢梁与混凝土板之间采用栓钉连接，栓钉直径8 mm，长10 mm，栓钉沿两肋板分别分两列均匀布设，纵向间距100 mm。
C30混凝土弹性模量Ec=3×104 MPa，剪切模量G=0.81×105 MPa。