全部和部分剪切连接的组合梁有限元模型
不同剪力连接钢-混凝土组合梁试验及有限元分析
中 图分 类 号 :U 9 T 38 文 献 标 识 码 : A
Ex e i e ta d Fi ie Elm e tAn l ss o te. n r t p rm n n n t e n ay i fS e 1Co c ee Co p st a swih Di e e tDe r e fS e r Co n ci n m o ie Be m t f r n g e so h a n e to
第3 2卷第 1 期 21 00年 3月
南 昌大学学报( 工科版 ) Ju l f a cagU i ri ( nier g& T cn l y oma o nh n nv sy E g ei N e t n n eh o g ) o
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XI ONG h . i , I Bo t o Z ib n L U —a ,
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c n e t g f t g g e t n u n e t d s r o fc mp s e b a , n h te — o c ee c mp st b a a e o n ci t n r al i f e c s i i o t n o o o i e ms a d t e se l n r t o o i e ms h v n i i y l s t i t c e g o e a i n d s l c me ta d t e c lu ae e u t s i o d a r e n t h to e t s. o d g n c t i i a e n n h a c l td r s l i a g o g e me t h t a ft e t y p n wi h Ke o d :te — o c ee c mp s e b a ;s e r c n e t n;e p r n a t d y W r s se lc n r t o o i e ms h a o n c i t o x ei me tlsu y
抗剪连接程度对组合梁受力性能影响
关键词:钢‒混凝土组合梁;抗剪连接程度;参数分析;试验
研究;承载力;界面滑移
中图分类号:U443. 35
文献标志码:A
Effect of Shear Connection Degree on Mechanical Behavior of Composite Beams
HUANG Qiao1,ZHENG Xing1,LI Wenxian2
1 建立有限元模型
1. 1 几何模型 运用大型通用有限元软件 ABAQUS,建立 4 个不
同焊钉间距的钢‒混凝土简支组合梁的有限元模型,分 别编号为SCB-1 至SBC-4。简支梁计算跨径为3. 0 m, 在建模时考虑到模型受力的对称性,为减小计算耗时, 仅建立二分之一模型,并相应在跨中处设置对称边界 约束。工字形钢梁的上翼缘板宽度为120 mm,下翼缘 板宽度为 160 mm,腹板高度为 150 mm。翼板和腹板 厚度均为10 mm。混凝土翼缘板断面尺寸为宽300 mm、 高 80 mm。按照构造要求,在混凝土板中共设置 6 根 Φ6 纵向钢筋和间距 200 mm 的 Φ6 箍筋。 组合梁的立 面构造图及横断面图如图 1 所示。
图 1 组合梁构造图(单位:mm) Fig. 1 General layout of composite beams (unit: mm)
抗剪连接程度 η 是本文中主要研究的对比参 数。模型中采用双排布置的 Φ13×60 焊钉,横向间 距为 60 mm。模型 SCB-1 为完全抗剪连接(η=1),
SCB-2 和 SCB-3 设计为部分抗剪连接(η<1),SCB4 则布置数量多于 SCB-1 的焊钉(η>1)。4 个模型 的焊钉布置情况见表 1。
中的上方设置一个参考点,并对其施加竖直向下的位 移。通过将参考点与混凝土顶面的一块区域进行耦合, 使参考点的位移刚性地传递至混凝土顶面。
浅谈新型钢板抗剪连接件的有限元
浅谈新型钢板抗剪连接件的有限元引言混凝土板和钢梁间的抗剪连接件在建筑中至关重要,它与整个梁板结构的承载能力息息相关。
抗剪连接件的类型多种多样,其中运用最广的是带头栓钉、斜钢筋和角钢等柔性抗剪连接件和方钢连接件、T形连接件等刚性抗剪连接件。
这类抗剪连接件不仅要求抵抗混凝土板与钢梁界面上的剪力,使得两者不能自由滑移,而且要求能防止混凝土板与钢梁分离。
目前关于抗剪连接件抗剪承载力的相关研究较多,但抗剪连接件均有个共同特点,就是混凝土板厚足够厚,这无疑给抗剪连接件的成功使用提供了基础。
实际上,工程中也会遇到这样一种情况,由于建筑功能的限制,结构梁高较小,钢梁顶面的混凝土厚度也因此变薄,常规连接件所需的厚度将受到挑战,再者,变薄了的混凝土板厚尚须预留考虑承受楼板负弯矩钢筋的空间,混凝土的浇筑质量也因此受到影响。
本文以此为研究背景,根据抗剪连接件的工作原理,通过研究改进,提出一种新型不连续钢板抗剪连接件,见图1。
这种抗剪连接件有如下特点:(1)利用钢梁翼缘嵌入混凝土板中的有利条件,巧妙的设计了翼缘水平处不连续钢板,利用不连续钢板与混凝土之间的局部受压提供界面抗剪承载力;(2)利用不连续钢板嵌入混凝土形成的上下“阻挠”特点,防止钢梁与混凝土的掀起脱落;(3)采用不连续钢板可节约钢材;(4)不连续钢板布置于钢梁两侧,可确保钢梁表面混凝土的浇筑质量。
下面将重点对这一新型连接件进行弹塑性有限元分析研究,并与成熟的有代表性的带头栓钉的抗剪连接件进行对比分析,以进一步论证新型连接件的可行性。
1 抗剪连接件推出试验数值计算对比1.1 基本假设影响混凝土板与钢梁传力的因素很多,为了简化分析,采用如下基本假设:1)计算中结构进入弹塑性阶段;2)为了更好的考虑混凝土的局部受压,不考虑混凝土与钢梁之间的粘结作用,仅将其作为结构的安全储备;3)为节约计算成本,截取一半钢箱梁建立有限元模型进行分析,并在截断处设置轴对称模型边界条件,对钢梁采用逐渐增大荷载的方式进行加载,如图1所示;4)该计算模型的不连续钢板间距b取300mm,焊接钢筋的直径为25mm。
梁模型有限元计算_ANSYS Workbench有限元分析实例详解(静力学)_[共7页]
4.2 梁单元静力学分析当结构长度对横截面的比率超过10:1,沿长度方向的应力为主要分析对象,且横截面始终保持不变时,即应用梁单元。
梁单元可用于分析主要受侧向或横向载荷的结构,如建筑桁架、桥梁、螺栓等。
在WB中默认为铁摩辛柯(Timoshenko)梁单元,即Beam188和Beam189,可计算弯曲、轴向、扭转和横向剪切变形。
其中Beam188采用线性多项式作为形函数,Beam189采用二次多项式作为形函数,当WB的Mesh设置中Mesh-Element Midside Nodes为Dropped 时,即为Beam188;Mesh-Element Midside Nodes为Kept时,即为Beam189。
有限元对单元特性的描述包括单元形状、节点数目、自由度和形函数。
表4-2-1为Beam 单元的对比。
在WB中默认设置为二次单元。
一般来说,线性单元需要更多的网格数才能达到二次单元的精度。
选用二次单元可提高计算精度,这是因为二次单元的曲线或曲面边界能够更好地逼近结构的曲线和曲面边界,且二次插值函数可更高精度地逼近复杂场函数,所以当结构形状不规则、应力分布或变形很复杂时可以选用高阶单元。
但高阶单元的节点数较多,在网格数量相同的情况下由高阶单元组成的模型规模要大得多,计算内存消耗也多,因此,在使用时应权衡考虑计算精度和时间。
表4-2-1 Beam单元对比4.2.1 梁模型有限元计算用ProE建立一桁架模型,导入WB进行分析计算。
(1)ProE建模。
在草绘界面绘制一边长为30mm、40mm、50mm的三角形,然后选择投影命令将草绘图形投影到基准面上,另存为x_t文件(其他3D软件操作方法类似)。
(2)导入模型。
如图4-2-1所示,在Import设置中,Operation设为Add Frozen,Line Bodies 设为Yes。
– 65 –– 66 – 图4-2-1 Import ProE模型文件设置(3)梁截面赋值,并定义截面方向,最后用Form New Part将三根梁合并为一个部件,如图4-2-2所示。
基于ABAQUS的钢_混凝土组合结构纤维梁模型的开发及应用_聂建国
弹塑性分析中,若采用“壳-实体”模型建立组合结 构体系模型,求解速度极慢,目前计算机的计算能 力往往无法满足其计算开销,并且很有可能由于局 部应力集中造成整体平衡迭代不收敛,无法获得分 析计算结果。若采用“梁-壳”模型建立组合结构体 系模型,求解时间较短,并且收敛性较好,但对于 高层结构而言,楼板数量较多,导致相应的壳单元 及其节点的数量大大增加,结构的整体刚度矩阵将 随之扩大,求解速度仍然不够理想。因此我们有必 要采用更加高效的建模手段以保证求解效率。而组 合结构体系的杆系有限元模型能够避免在结构整 体分析中对楼板采用壳单元单独进行建模,如图 2 所示,只需要分别对组合梁和组合柱建立梁模型, 然后分别赋予相应的截面和材料信息,节点和单元 数量相比“梁-壳”模型和“壳-实体”模型大大减 少,在保证计算精度的同时求解效率将显著提高。 另外,工程师们在进行框架体系分析时往往希望得 到梁柱的弯矩、轴力和剪力等内力值,而“梁-壳” 模型和 “壳-实体” 模型中提取结构构件的内力值极 为不便,而在杆系有限元模型中则很容易实现。
摘
要:在大量已有研究成果的基础上,基于大型通用有限元软件 ABAQUS 提供的用户子程序 UMAT 开发了一
组适用于组合结构构件的单轴材料滞回本构模型,并编制了可用于组合截面纤维自动离散的前处理程序,由此集 成了钢-混凝土组合结构纤维梁模型, 可用于完全剪力连接的组合框架体系在竖向荷载及水平往复荷载作用下的整 体弹塑性分析。 与国内外大量试验的对比结果表明, 该文开发的钢-混凝土组合结构纤维梁模型具有较高的精度和 较为广泛的适用性。纤维梁模型虽然不能考虑钢梁与混凝土板之间的滑移效应,但与试验结果的对比表明是否考 虑滑移效应对结构体系整体计算结果的影响不大,但建模工作量大大减少,计算效率显著提高,在分析组合框架 体系在地震往复荷载作用下的受力性能时具有较大的优势。 关键词:钢-混凝土;组合结构;纤维梁;ABAQUS;UMAT;有限元 中图分类号:TU398+.9 文献标志码:A
新型部分填充钢-混凝土组合梁受剪性能试验及有限元模拟研究
新型部分填充钢-混凝土组合梁受剪性能试验及有限元模拟研
究
刘源;辛力;姚怡帆;高悦
【期刊名称】《建筑结构》
【年(卷),期】2024(54)10
【摘要】采用合理的材料本构关系,利用ABAQUS有限元软件建立足尺有限元模型,对新型部分填充钢-混凝土组合梁进行受剪承载力分析。
结合试验研究,通过改变剪跨比、型钢强度等级、梁高度、型钢腹板厚度、翼缘栓钉间距等因素对新型组合梁组合截面受剪承载力进行了研究。
结果表明,新型组合梁有较好的受剪承载力,混凝土强度等级和新型组合梁高度对峰值承载力的影响不显著,但混凝土显著提高了新型组合梁的整体稳定性;而新型组合梁高度每增加50mm,其峰值剪力值约提高7%~21%;型钢腹板厚度每增大2mm,新型组合梁峰值剪力就提高10%左右,腹板对其受剪承载力影响较大。
运用叠加原理,结合腹板、翼缘内侧混凝土、翼缘栓钉和箍筋的受剪贡献,对《组合结构设计规范》(JGJ 138—2016)中组合梁截面受剪承载力计算公式进行了优化。
结果表明,修正后的计算公式具有良好精度。
【总页数】8页(P35-42)
【作者】刘源;辛力;姚怡帆;高悦
【作者单位】中国建筑西北设计研究院有限公司;长安大学建筑工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU398
【相关文献】
1.腹板开洞钢-混凝土连续组合梁受剪性能试验研究
2.钢-混凝土组合梁混合连接件的受剪性能试验研究
3.新型部分填充工字钢组合梁受剪性能试验研究
4.腹板两侧部分填充混凝土新型预制组合梁受弯性能试验研究
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(完整)基于规范和ABAQUS的组合梁承载力计算
基于规范和ABAQUS 的组合梁承载力计算摘 要:分别应用钢结构设计规范公式和有限元软件对完全抗剪连接组合梁的正弯矩区段进行塑性设计,计算其正截面抗弯承载力设计值.通过有限元软件绘出弯矩-跨中位移曲线。
对两种方法的计算结果进行对比,分析误差原因.关键字:组合梁;塑形设计;规范;有限元1 概述本文以一道例题来对比理论计算方法和有限元软件得到正截面抗弯承载力设计值,并分析造成误差的原因,例题如下:某办公楼内一完全抗剪连接组合梁,翼缘板计算宽度e b 为1630mm,板厚c h 为110mm ,混凝土强度等级为C30,轴心抗压强度设计值c f =14.3N/mm 2;钢梁为I32a ,Q235钢,截面面积A 为73.52cm 2。
应用塑性设计法计算组合梁正弯矩截面抗弯承载力设计值u M .如果翼缘板计算宽度e b 为1230mm ,板厚c h 为100mm,混凝土强度等级为C20,计算此时的截面抗弯承载力设计值u M .采用有限元软件对该组合梁进行有限元模拟,要求:(1)采用三等分加载,为保证得出纯弯段的极限承载力,可根据需要自行对剪弯段进行加强;(2)由于是完全抗剪连接,有限元软件计算中可不考虑栓钉作用;(3)通过有限元软件绘出弯矩-跨中位移曲线;(4)有限元混凝土应力—应变关系按《砼规》,钢材应力—应变关系取为理想弹塑性);(5)有限元分析计算得到的承载力与规范公式计算结果进行对比,分析其差异原因。
2 应用钢结构规范公式对组合梁进行正截面抗弯承载力计算因题中采用的I32a 钢梁不方便计算,现改为以下截面,如图1所示,其面积s A 为73.8cm 2。
图1 组合梁钢梁截面图(1)be =1630mm ,c h =110mm ,混凝土强度等级为C30时: 材料强度设计值混凝土轴心抗压强度设计值c f =14。
3N/mm 2,Q235钢抗拉、抗压强度设计值y f =210N/mm 2。
判断塑性中和轴位置 s 738021015498001549.8y A f N kN =⨯== 163011014.325639902563.99e c c b h f N kN =⨯⨯==s y e c c A f b h f < ,因此中和轴在混凝土受压翼缘板内,如图2所示。
现浇组合梁不同间距布置的剪力键有限元分析
现浇组合梁不同间距布置的剪力键有限元分析摘要:以25m跨径的5跨连续钢板组合梁为例,利用Midas/civil采用双层单元法建立有限元模型,分析当采用先跨中后支点的现浇桥面板工艺时,间距150mm、200mm和400mm布置均匀的剪力键对组合梁受力的影响计算。
关键词:组合梁;Midas;现浇施工;剪力键1 引言钢混组合梁在我国起步晚,但发展迅速。
自1988年,我国《钢结构设计规范》(GBJ17-88)将组合梁相关条文列为单独一章,并提出有关剪力键抗剪承载力的计算式[1]。
后续组合梁的规范根据学者研究,工程实践,组合梁的设计理论和计算方法更加趋于完善,也出现不少新型组合梁结构和新型剪力键[2-3]。
目前,组合梁结构的工艺出现了部分预制部分现浇的分段浇筑混凝土桥面板。
不同的施工工艺不仅受技术与现场的要求,还会对结构体系受力有很大影响。
本文利用Midas/civil有限元软件,建立连续钢板组合梁模型,探讨在不同施工阶段时,不同间距的剪力键在均匀布置下的对结构受力的影响。
2 桥梁概况本文以某处实际工程中的一座多跨连续钢板组合梁桥(跨径组成为5×25m)为例,将全桥纵向均匀布置的栓钉剪力键按间距150mm,200mm,400mm如图1所示。
钢板梁先架设到立柱上,再采用先跨中(0.6L)后支点(0.4L)分段在底钢板上浇筑混凝土的施工工艺,其中的底钢板可作为现浇桥面板的永久模板。
图1 栓钉布置图该结构体系主要由钢主梁、钢横梁、钢混组合桥面板三部分组成。
梁横断面的标准形式如图2所示:图2 支撑横梁处横断面图3 建模方法Midas/civil中组合梁建模有联合截面法、双层单元法和混合单元法。
为使模型更加接近实际结构,本文选择双层单元法建模。
混凝土桥面板(C40)采用板单元建立,工字型钢梁(Q355c)采用梁单元建立,桥面板底钢板(Q235b)采用板单元建立。
材料特性取模型中材料库数据。
栓钉采用弹性连接中的刚性模拟。
MARC 中钢筋混凝土梁受剪的有限元建模
τ max
=
2.0
fc 为峰值粘结剪应力。
(1b)
ε nn
≤
ft
/
Ec
时
0
λ = 0.25
ε nn
>
ft
/
Ec
时
0
λ = 0.25 ft /(εnn Ec0 ) ≥ 0.1
(2)
其中λ为剪力传递系数,ε nn 为垂直裂面的开裂应变,ft 和 Ec0 分别为混凝土抗拉强度和 弹性模量。
400
350
300
基准模型中剪力传递系数是开裂应变的函数,且最大为 0.25,最小为 0.1。这里,分别 将剪力传递系数λ 固定为 0.25 和 1.0,计算得到如图 8 所示的结果。从最终的裂缝分布图上 可以看到,这两种情况下梁倾向于受弯破坏而非受剪破坏了。
剪力(kN)
400
350
300
250
200
150
试验
100
图 1:试件构形与尺寸
混凝土轴压强度 (MPa) 50.5
表 1:试件材性
混凝土劈拉强度 (MPa) 3.03
钢筋屈服强度(MPa) φ 8 φ 12 φ 22 259 368 446
图 2:试验裂缝图
分析中,钢筋弹性模量取 205000MPa,混凝土弹性模量取 27000MPa,极限压应变 0.0038。 混凝土单轴应力应变关系取 Hognestad 的建议曲线,其中下降段参数取 0.15。混凝土的开裂 行为所需的参数,critical stress 取劈拉强度 3.03MPa,软化模量取 3000MPa。有限元模型单 元尺寸为 50mm×50mm,采用 1%的残余力收敛准则。上述参数在以下的所有计算中均保持 不变。
基于有限元分析的薄壁型钢—木组合梁受剪性能的研究
胶合木' 噚曝8工字薄壁型钢丨100丨丨100丨胶合木\工字薄壁型钢1 800木材作为可再生的建筑材料,其环保性优于砖混结构和混凝 土结构。
轻钢结构、木结构等建筑结构形式是目前国外住宅的主 要结构形式[1_4]。
该结构体系具有结构自重轻,抗震性能好,建造 周期短等优势,能最大限度的实现标准化制作、建造、安装。
普通 木梁由于木材的材料强度低,导致其性能难以满足功能要求,将 钢一木组合在一起可以更充分的发挥两种材料的优势,目前,梁 在受弯承载性能上的优势也得到了初步验证,但关于钢一木组合 梁受剪性能的研究未见文献明确的报道,其抗剪性能尚不明确。
针对上述问题,利用有限元分析软件ANSYS 建立薄壁型 钢一胶合木组合梁的有限元模型,对比研究不同的型钢尺寸、木 材截面宽度尺寸、剪跨比A 对工字型薄壁型钢一木组合梁抗剪承 载力的影响规律。
1模型信息1.1 冷弯薄壁型钢一木组合梁冷弯薄壁型钢一木组合梁是由工字型薄壁钢与上部的矩形胶合木组合而成的增强木构件,工字型薄壁钢设置在组合梁的下 方,在冷弯薄壁型钢上翼缘叠合胶合木。
截面构造如图1所示。
表1试验模型的尺寸信息模型编号薄壁型钢规格胶合木层规格剪跨比AL i 100xlOO x6 x 5 x 5100x 501.0 〜4.0L 2100 xlOO x6 x 5 x 5150x 50 1.0-4.0L 3100 xlOO x6 x 5 x 5200x 50 1.0-4.0L4100 xlOO x 5 x 5 x 5100x 50 1.0 〜4.0L 5100 xlOO x 5 x 5 x 5150x 50 1.0-4.0l6100 xlOO x 5 x 5 x 5200x 50 1.0-4.0l f—150x 1001.0 〜4.01.3有限元模型的建立ANSYS 中的Beaml 85单元可以模拟材料破坏时的脆性性质, 所以采用Beaml 85单元模拟型钢和木。
混合梁结合部位剪力连接件的有限元模型研究
K=tn A a . D= /C
() 1
在结合面其受力和力的分布、 传力机理需进一步分析。曾经对舟
山连 岛工程桃天 门大桥 的钢一混 结合 段做过 模型 与实桥 结 构 比 为 12的大 型模型试验。为 了与实 测值进行对 比, 要进行 空间 : 需
对于混合梁 , 们 需 要 了解结 合 面 混凝 土 中 的应力 应 变情 人
况, 故把 混凝 土离散为弹性实体单 元。而对 于与混凝 土构件相连
接的钢构件 , 只关 心其对 于混 凝 土的 轴 向和抗 弯刚度 , 在 人们 故 文中把钢构件离散为 三维弹性壳 单元 。 根据 以上划分 单元 的需 要 , 面建立 与其相适应 的剪 力钉计 下 算 模型见 图 2 。其 中模拟抗 剪单元 的惯 性矩 为零 , 而截 面积依 以
位的主塔 附近的主梁 承受 很大的轴向力 , 为保证钢 箱梁与 混凝 土
的共 1 3座 , 我国占 6座 。
箱梁连接的可靠性, 并有效地平顺地传递强大的轴向力, 在与混
凝 土梁重叠 部分的钢箱 梁上应 焊上 抗剪 螺栓 。人 们对 这种结 构 的受力特点 了解较少 。而传统 的钢一混凝 土 组合结 构理 论 主要
既可设在边跨侧 , 也可设 在主跨侧 。它 的突出优点 是增加 了边 跨 主梁 的重量和刚度 , 减小 主跨 梁体 内力 和变形 , 低甚 至消 除边 降
的关系 。因此 , 寻找滑移量 与剪力之 间的关 系以及用合适 的方法
跨 端支点 的负反力 ; 从而加大 了斜拉桥的跨越能力 。 钉推出试验确定 。 该桥型 自2 世 纪 7 年代在原联邦 德 国问世后 , 后受 到欧 O O 先 如图 1 示为 一 典型 单钉 推 出试 验 的典 型 力一位 移 曲线 。 所 洲 、 本等 国家的青睐 , 日 9 O年代 开始逐渐 得到 我 国桥梁 技术 人员 任意点的力位移关 系可 以用该点的斜率 ( 抗剪 刚度 ) 来表示 , 但是 的关 注和应用 。混合型斜拉桥 的数 量在不 断增 加 , 跨度记 录不断 由于曲线的斜率随点位 置变化而变化 , 以不 可能准确模 拟这种 所 更新 , 据统计 , 全世界范 围内已经建成 2 3座 , 中主跨 大于 5 0I 其 0 I T 关系( 图中曲线 C) 。因为人们所关 心的是 到计 算工况 ( 中 C 图
组合梁抗剪连接件滑移性能有限元分析
组合梁抗剪连接件滑移性能有限元分析
刘东辉;殷琨;刘殿忠;翟洋
【期刊名称】《科技传播》
【年(卷),期】2010(0)23
【摘要】抗剪连接件将钢梁与混凝土板组合在一起共同工作的关键部件,其滑移性能是组合梁设计中需要考虑的重要影响因素.本文选用柔性抗剪连接件--栓钉作为研究对象,利用有限元理论予以分析,并与先前实验结果进行比较和对照.
【总页数】2页(P93,106)
【作者】刘东辉;殷琨;刘殿忠;翟洋
【作者单位】吉林大学建设工程学院,吉林长春,130026;吉林建筑工程学院,吉林长春,130118;吉林大学建设工程学院,吉林长春,130026;吉林建筑工程学院,吉林长春,130118;吉林省东建建设工程咨询有限公司,吉林长春,130021
【正文语种】中文
【中图分类】TU375
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1.钢-混组合梁剪力连接件抗剪性能研究 [J], 陈一馨;吕彭民;宋绪丁
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3.可拆卸组合梁剪力连接件抗剪性能数值分析 [J], 罗云标;齐连训;严加宝;李忠献
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钢-混凝土组合梁结构试验研究与有限元分析
钢-混凝土组合梁结构试验研究与有限元分析胡少伟;喻江【摘要】双箱钢-混凝土组合梁结构是一种新型钢-混凝土组合结构,具有较好的应用前景。
为研究该种组合梁的结构性能,并分析其强度和刚度的主要影响因素,设计了两根组合梁模型进行试验研究。
通过测试其跨中截面应变、纵向挠度、承载能力等参量来分析该组合梁的荷载应变曲线、荷载挠度曲线等。
借助有限元软件ANSYS 建立了组合梁的三维空间有限元模型,考虑材料非线性,对该组合梁模型进行了有限元分析。
分析结果与试验结果的比较分析表明,两者吻合良好,表明该研究对工程应用具有一定的指导作用和参考价值。
%The double - box steel - concrete composite beam structure is a new type of steel - concrete composite structure that has wide application prospect. In order to further investigate the mechanical performance of the composite structure and analyze the influential factors of strength and stiffness,two specimens model beam were designed and studied. Through the measuring pa-rameters such as the strain of mid - span cross - section,longitudinal deflection and bearing capacity,the loading - strain curve and loading - deflection curve were analyzed. By consideration of the material nonlinearity,a 3D model for the composite beam is established and analyzed by ANSYS. Finally,the comparative analysis between experimental test and finite element simulation is conducted,which shows a high correlative agreement with each other. This research has a certain guidance and reference value for engineering application.【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2015(000)008【总页数】6页(P50-55)【关键词】双箱组合梁;试验研究;有限元模拟;对比分析【作者】胡少伟;喻江【作者单位】南京水利科学研究院材料结构研究所,江苏南京 210024;南京水利科学研究院材料结构研究所,江苏南京 210024; 河海大学土木与交通学院,江苏南京 210098【正文语种】中文【中图分类】TV335钢-混凝土组合结构经过近100 a的研究和发展,因其具有良好的受力性能已广泛应用于交通工程、桥梁工程、高层建筑工程等领域。
型钢砼组合梁剪切裂缝发展的有限元分析
型钢砼组合梁剪切裂缝发展的有限元分析【摘要】采用自行编制的针对组合梁构件的非线性有限元分析程序SRCBNP,模拟了系列试验构件,得到相应的荷载位移曲线和试件裂缝开展过程。
与试验结果对比,表明有限元分析结果与试验实测结果吻合较好。
【关键词】SRC组合梁;剪切;有限元;非线性;裂缝Analysis of FEM on crack formation and development of steel-reinforced concrete composite beam with shearLiu Jin-xing 1,Xie Jian-xue 2(1.Suzhou xukou Hydro Project Management Office Suzhou Jiangsu 215000;2.Suzhou Park Construction Limited Suzhou Jiangsu 215000)【Abstract】To investigate the behavior of steel-reinforced concrete composite beam with shear systematically, the nonlinear finite element program named SRCBNP was adopted. The specimens from the test were selected as the subjects to be analyzed, forming and development of crack and crushing of concrete in B1 - 1.5p were simulated, their load-deflection behaviors was derived. The results showed them agree well with the test.【Key words】SRC composite beam;Shear;FEM;Nonlinear;Crack1. 前言SRC组合梁[1~2]全称(Steel-Reinforced Concrete Composite Beam)是由型钢和RC组合而成的一种组合结构构件,由于其具有施工方便、高强、较优的刚度/重度比和较好的防火性能等优点,使其在实际工程中被广泛采用,具有良好的发展前景。
RCS 组合节点的构造措施与破坏模式分析
RCS 组合节点的构造措施与破坏模式分析门进杰;熊礼全;管润润;史庆轩;李慧娟【摘要】钢筋混凝土柱-钢梁( RCS)组合节点受力复杂,不同的节点构造措施对其破坏模式和承载力影响显著。
根据试验和数值模拟结果,分析了8种RCS节点构造措施的传力机理及其对节点承载力的贡献,并提出设计建议。
分析了已有节点破坏模式的特征、受力机理、影响因素等;并根据国内外试验,提出了两种新的破坏模式:部分剪切破坏和节点-梁混合破坏。
通过分析其破坏特征、发生条件、受力机理等,给出了承载力计算建议。
研究成果为进一步建立RCS组合节点的受剪承载力公式提供依据。
%The joint of the composite frame system consisting of reinforced concrete column and steel beam ( RCS) is a complexpart .The different detailing requirements and failure modes have great effects on the RCS composite joint behaviors .Based on great amount of experimental research and numerical simulations , the in-fluence of eight parameters on the force transfer mechanism and shear capacity were analyzed .Some sugges-tions were presented for design .Two failure modes in RCS joints were introduced and suggestions were also presented for the joint design .In addition, two new failure modes, partial panel shear and beam & panel shear , were proposed .Failure characteristic , failure condition , factor and force mechanism for these two modes were described in detail .Some proposals were presented for joint shear capacity calculation .This paper provides a basis for distinguishing the shear failure modes .The shear capacity formula of RCS joints were pro-vided.【期刊名称】《结构工程师》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】8页(P81-88)【关键词】钢筋混凝土柱-钢梁(RCS);组合节点;构造措施;破坏模式;受剪承载力【作者】门进杰;熊礼全;管润润;史庆轩;李慧娟【作者单位】西安建筑科技大学土木工程学院,西安710055;西安建筑科技大学土木工程学院,西安710055;西安建筑科技大学土木工程学院,西安710055;西安建筑科技大学土木工程学院,西安710055;西安建筑科技大学土木工程学院,西安710055【正文语种】中文钢筋混凝土柱-钢梁组合框架结构(简称RCS组合框架)是一种新型结构形式。
不同剪力连接程度钢-混凝土组合梁的有限元分析
不同剪力连接程度钢-混凝土组合梁的有限元分析
雍洪宝
【期刊名称】《建筑技术开发》
【年(卷),期】2012(039)003
【摘要】介绍钢-混凝土组合梁的有限元分析原理,建立了剪力连接件的单元刚度矩阵表达式,提出了连接件的非线性有限元模型。
采用大型有限元软件ANSYS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。
分析结果可用于组合梁实践应用中的连接程度优化选择。
【总页数】3页(P5-7)
【作者】雍洪宝
【作者单位】淮安市建筑工程检测中心有限公司,江苏淮安223001
【正文语种】中文
【中图分类】TU311.2
【相关文献】
1.不同剪力连接钢-混凝土组合梁试验及有限元分析 [J], 熊志斌;刘波涛;熊胜平;熊福康;罗晶
2.不同连接程度的钢-混凝土组合梁的试验研究 [J], 宋炜;陈忠汉;朱聘儒
3.剪力连接程度对钢—混凝土组合梁极限抗弯强度的影响及其计算 [J], 石中柱;崔玉萍
4.考虑剪力连接件刚度的钢-混凝土组合梁有限元分析 [J], 方恺;陈世鸣
5.部分剪力连接钢-混凝土组合梁的非线性有限元分析 [J], 韦芳芳;吕志涛;孙文彬
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钢-混凝土组合梁桥的有限元模型修正
钢-混凝土组合梁桥的有限元模型修正邵新慧;李莉;张锐【摘要】对某大型钢箱组合立交桥进行了理论与试验模态分析.首先采用有限元软件ANSYS建立该桥梁的空间结构模型,并进行理论模态分析,参考其结果制定模态测试方案.根据试验模态分析结果和其他桥梁施工测量数据,手动修改有限元模型参数和边界条件,使理论分析结果与试验分析结果较好的吻合.本分析可为该桥长期健康监测和损伤评估提供可靠的基准模型,为类似桥梁的设计提供参考.【期刊名称】《黑龙江交通科技》【年(卷),期】2010(033)006【总页数】2页(P111-112)【关键词】组合桥梁;有限元模型修正;模态分析【作者】邵新慧;李莉;张锐【作者单位】中航工业北京长城计量测试技术研究所;中航工业北京长城计量测试技术研究所;中航工业北京长城计量测试技术研究所【正文语种】中文【中图分类】U4421 工程背景某立交桥主要由主桥、2号匝道(Z2)和3号匝道(Z3)3部分组成。
3座桥均为跨越铁路的大跨度连续梁桥,上述 3桥在Y-16号墩处合并为主桥,Z2、Z3为曲线桥,结构异型,构造复杂。
其中,主桥为 3孔预应力钢—混凝土组合梁结构,其跨径组合为60m+90m+61.45m,桥梁横断面分为3个钢箱,桥梁全宽21.2m。
Z2为 3孔钢—混凝土组合梁结构,跨径组合为 65.37m +97.20m+73.44m,桥梁横断面为单箱单室结构,桥梁全宽8.2m。
Z3为 3孔钢—混凝土组合梁结构,跨径组合 55.04m+ 82.08m+45.91m,桥梁横断面为单箱双室结构,桥梁全宽10.2m。
3座桥结构厚度均为 3.07m,钢箱高度为 2.7m。
该立交桥的下部结构为钢管混凝土圆柱,墩梁固结,基础为钢筋混凝土钻孔灌注桩。
2 理论模态分析由于该桥结构复杂,Z2、Z3两个匝道桥与主桥结构互相牵制,频率成分密集,即使是通过试验实测也很难分清楚各部分对应的固有频率,因此,本文通过建立的全桥有限元空间模型进行结构的振动特性分析,即理论模态分析,来求出桥梁的固有频率,并以此为依据确定全桥模态试验的测试点布置方案,指导试验模态分析中模态频率的提取。
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lation;Fictitious cross2s ectionJ ournal of Cons tructional Steel Res earch,2007,63(8): 1058-1065在竖向和水平荷载作用下单层多跨钢框架初步设计分析模型Analytical Model f or t he PreliminaryDesign of a Single2S t orey Multi2BayS t eel Fra me Under Horizontal and Vertical L oadsJ1G1Ya ng a nd G1Y1Lee摘 要:有很多复杂的分析方法可预测单层多跨钢框架的几何非线性和钢构件的材料非线性影响。
然而,一些结构工程师在理解这些复杂的方法以及应用在钢结构设计上存在困难。
因此,提供了简化的分析模型,用于初步设计阶段。
采用简化的分析模型,结构工程师能够容易地预测层间位移、最大允许荷载,单层多跨钢框架支撑的刚度。
通过二维的有限元分析验证了简化模型应用的可行性。
Abstract:Many complicated analytical met hods have been prop os ed t o pre dict t he eff ects of t he geometric nonlineari2 t y of a single2st ory multi2bay s teel f rame and t he material nonlinearit y of its s teel me mbers1How e ver,s ome struct ur2 al engineers have difficult y in unders tanding t he complicate d met hods and applying t he m in designing s teel s truct ures1 Theref ore,t his s t udy has been perf orme d t o p rovide a sim2 plifie d analytical model t hat is only applicable in t he p relimi2 nary design stage1Using t he simplifie d analytical model, struct ural engineers can easily pre dict t he st orey drif t,max2 imum allowable loads,and bracing s tiff ness of a single2s t o2 rey multi2bay s teel f rame1The application f easibilit y of t he simplifie d model is verifie d by p erf orming a t w o2dimension2 al finite ele ment analysis1关键词:单层多跨钢框架;半刚性连接;双重角连接;层间位移;支撑系统K eyw ords:Single2s t orey multi2bay s teel f rame;Se mi2rigid connection;Double angle connection;St orey drif t;Bracing s ys te mJ ournal of Cons tructional Steel Res earch,2007,63(8): 1091-1101CFRP修复火灾后混凝土填充钢管的抗压和弯曲性能Comp res sive and Fle xural Behaviourof CFRP2Rep aired Concret e2FilledS t eel Tubes Af t er Exp os ure t o FireZho ng Tao,Lin2Hai Ha n a nd Ling2Ling Wa ng摘 要:对单向CFRP修复火灾后混凝土填充钢管的轴心抗压和弯曲进行试验。
试验采用圆形和方形两种试件来研究修复效果,试验结果显示CFRP加固有效提高了损伤柱的承载力。
同时,由于CFRP 的约束,柱的刚度也有提高。
然而,对于梁来讲,试验结果显示修复效果没有柱的修复效果好,从试验结果来看,对于受到火灾严重损伤的混凝土填充钢管梁或承受较大弯矩的构件,建议采用其他合适的修复方法。
Abstract:This pap er p res ents t he res ults of axial compres2 sion and bending tes ts of fire2damage d concrete2filled s teel t ubes(CFS T)repaired using unidirectional carbon fibre re2 inf orce d p olymer(CFRP)comp osites1Bot h circular and s quare specimens w ere tes ted t o inves tigat e t he repair eff ects of CFRP comp osites on t he m1The tes t res ults s how ed t hat t he CFRP jackets enhance d t he load2bearing ca2 pacit y of t he s t ub columns eff ectively1Enhance ment of t he columns’s tiff ness due t o t he CFRP jackets was als o ob2 s erved1How e ver,f or beams,t he tes t res ults de mons tra2 ted t hat t he repair eff ect was not as good w hen compare d wit h t hat f or s t ub columns1From t he tes t res ults,it is rec2 ommende d t hat ot her app rop riate repair meas ures s hould be taken in repairing s e verely fire2damaged CFS T beams,or t hos e me mbers s ubjected t o comparatively large bending moments1关键词:组合柱;组合梁;FRP;火后;残余强度;混凝土填充钢管;修复K eyw ords:Comp osite columns;Comp osite beams;FRP; Pos t2fire;Residual strengt h;Concrete2filled s teel t ubes; RepairingJ ournal of Cons tructional Steel Res earch,2007,63(8): 1116-1126全部和部分剪切连接的组合梁有限元模型Finit e Ele ment Modelling of Co mp osit e Beams wit h Full and Partial S hear Connection国际期刊导读F1D1Queiroz,P1C1G1S1Vella sco a nd D1A1Nethercot摘 要:运用商业有限元软件ANSYS,对采用部分以及全部剪切连接的组合梁进行了评估。
当简支梁受到集中荷载和不均匀分布荷载时,上述三维有限元模型能够模拟弯曲的简支梁行为,包括:荷载作用下的变形性能、在钢-混界面的纵向滑移、螺栓的剪力分布及破坏的模式。
通过与试验或者与数值分析的比较,验证了模型的可靠性。
随后采用修正的有限元模型,进行了广泛的参变量研究。
同时也详细讨论了几个数值模型中有关收敛、荷载策略、计算效率的问题。
所提模型的精确性和简洁性适合于预测或补充试验研究。
Abstract:The p res ent inves tigation f ocus es on t he e valua2 tion of f ull and partial s hear connection in comp osite beams using t he commercial finite ele ment(FE)s of t ware ANS YS1 The p rop ose d t hree2dimensional FE model is able t o simu2 late t he overall fle xural behaviour of simply s upp orted com2 p osite beams s ubjecte d t o eit her concentrated or unif ormly distributed loads1This covers:load deflection behaviour, longit udinal slip at t he steel2concrete interf ace,dis tribution of s t ud s hear f orce and failure modes1The reliabilit y of t he model is de mons trated by comparis ons wit h e xperiments and wit h alternative numerical analyses1This is f ollow ed by an e xtensive parametric st udy using t he calibrate d FE mod2 el1The pap er als o discuss es in detail s e veral numerical modelling iss ues relate d t o p otential convergence p roble ms, loading s trategies and comp uter efficiency1The accuracy and simplicit y of t he p rop os e d model make it s uitable t o pre dict and/or comple ment e xperimental inves tigations1关键词:组合梁;有限元方法;材料非线性;剪力连接;参数方析;ANS YSK eyw ords:Comp osite beams;Finite ele ment met hod;Ma2 terial nonlinearit y;S hear connection;Parametric analysis; ANS YSJ ournal of Cons tructional Steel Res earch,2007,63(4): 505-521以地面运动和阻尼特性为函数研究带有或不带粘滞型阻尼器的人字型支撑钢框架的抗震性能S eis mic Perf ormance of Che vron Brace dS t eel Fra mes wit h and Wit hout Vis cousFluid Da mp ers As a Function of GroundMotion and Da mp er Charact eris ticsMura t Dicleli,a nd Anshu Meht a摘 要:根据地面运动强度和频率特性以及粘滞型阻尼器的参数,比较了具有或没有粘滞型阻尼器的人字型支撑的钢框架的抗震性能。