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内置加劲环K型管节点抗冲击性能研究

工程力学 2022年第5期39卷 133-144页

作者：王庆凡曲慧李伟高康赵光明烟台大学土木工程学院山东烟台264005 深圳市欧博工程设计顾问有限公司广州深圳518000

为揭示内置加劲环K型钢管节点在冲击荷载作用下的抗冲击工作机理,采用高性能落锤冲击试验机进行了4个内置加劲环和1个未加强K型管节点的抗冲击性能试验,得到节点的破坏模态并分析了冲击力时程曲线。建立内置加劲环K型管节点有限元数值... 详细信息

为揭示内置加劲环K型钢管节点在冲击荷载作用下的抗冲击工作机理,采用高性能落锤冲击试验机进行了4个内置加劲环和1个未加强K型管节点的抗冲击性能试验,得到节点的破坏模态并分析了冲击力时程曲线。建立内置加劲环K型管节点有限元数值分析模型,与试验结果对比验证模型可靠性。分析加劲环几何参数对节点冲击性能指标的影响和冲击能量的耗散机理。研究结果表明:内置加劲环可以增强节点的刚度和强度,加劲环宽度和厚度的增加均使K型管节点抵抗冲击荷载的能力有所提高,且加劲环厚度增大对提高节点抗冲击性能的效果要强于宽度;加劲环先于主管耗能,随着加劲环耗能能力达到峰值,主管开始逐步耗能并成为主要耗能构件;设置加劲环可增大K型管节点的耗能能力,加劲环宽度、厚度越大,节点的耗能量越大,主管的耗能量越少。基于K型管节点在静力荷载作用下的承载力计算公式,通过数值模拟分析得出带有加劲环节点的动力放大系数R,提出内置加劲环K型管节点抗冲击承载力计算公式,并验证公式的有效性。

关键词： K型管节点内置加劲环能量耗散破坏模态抗冲击承载力

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主管受拉的K形圆管节点抗冲击性能试验研究

振动与冲击 2022年第6期41卷 123-129页

作者：曲慧王庆凡李伟陈琦徐洁烟台大学土木工程学院山东烟台264005 北京市建筑设计研究院有限公司北京100045

管节点是钢管结构的传力构件,在撞击、爆炸等突发事故中,节点可能因受到冲击荷载而被破坏,严重时甚至会引起结构坍塌。为研究不同主管径厚比以及初始受力状态对节点抗冲击性能的影响,本文采用落锤试验机对两组主管径厚比不同的K形圆管... 详细信息

管节点是钢管结构的传力构件,在撞击、爆炸等突发事故中,节点可能因受到冲击荷载而被破坏,严重时甚至会引起结构坍塌。为研究不同主管径厚比以及初始受力状态对节点抗冲击性能的影响,本文采用落锤试验机对两组主管径厚比不同的K形圆管节点进行了抗冲击性能试验研究。每组3个试件,其初始受力状态分别为:主管及支管未施加初始轴力、主管施加轴拉力两支管同时施加轴压力、主管施加轴拉力两支管分别施加轴拉力和压力。基于试验结果,比较了国内外相关规范的冲击承载力确定方法。研究结果表明:所有节点的破坏模态均主要表现为主管顶部受冲击区域的凹陷破坏;冲击过程中,初始受力状态相同时,主管径厚比较大的试件的主管局部凹陷变形与横向变形分别增大了19%和3%,冲击力峰值降低8%,冲击持时增加11%;主管径厚比相同的试件中,主管及支管未施加初始轴力的试件的主管局部凹陷变形最小,冲击力最大,冲击持时最短;将冲击力时程曲线平台值作为抗冲击承载力较为合适。

关键词： K型圆管节点抗冲击机理冲击试验破坏模态抗冲击承载力

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正交胶合木销槽承压强度试验研究

建筑结构学报 2022年第5期43卷 175-184页

作者：唐红元马梦淋杨媛刘瑞忠岳兆阳西华大学结构工程研究所四川成都610039 四川建筑职业技术学院土木工程系四川德阳618000

正交胶合木(CLT)是一种绿色建材,具有可预制和正交各向异性等特点,应用前景非常广阔,而目前关于CLT力学参数的研究还处于起步阶段。通过对64组共计128个加拿大铁杉CLT试件开展半孔静力加载试验,得到试件的竖向荷载-位移曲线、破坏模态... 详细信息

正交胶合木(CLT)是一种绿色建材,具有可预制和正交各向异性等特点,应用前景非常广阔,而目前关于CLT力学参数的研究还处于起步阶段。通过对64组共计128个加拿大铁杉CLT试件开展半孔静力加载试验,得到试件的竖向荷载-位移曲线、破坏模态和销槽承压强度,分析了销栓直径、销栓与拼缝的位置关系、加载角度等多种变量对CLT销槽承压强度的影响。结果表明:销栓直径越小,销槽承压强度越大,销栓垂直于表层板且加载角度为90°时,拼缝降低了销槽承压强度,销栓垂直于表层板的承压强度大于销栓平行于表层板的承压强度。将试验结果分别与加拿大规范CSA O86-19、美国规范NDS-2018、美国CLT手册和《正交胶合木(CLT)结构技术指南》中销槽承压强度计算公式得到的计算结果进行对比,得到试验值与采用规范/手册相关公式计算结果的比值为0.46~2.38。在试验结果的基础上,对上述规范中销槽承压强度计算方法进行整合,汇总了适用于多种工况下加拿大铁杉CLT销槽承压强度的建议公式,试验值与建议公式计算值比值区间在1.10~1.57。

关键词：正交胶合木销栓直径销栓位置加载角度静力试验销槽承压强度破坏模态

圆中空夹层钢管混凝土叠合柱偏压力学性能研究

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沈阳建筑大学学报（自然科学版） 2023年第3期39卷 411-419页

作者：丁纪楠任庆新王庆贺包龙生沈阳建筑大学土木工程学院辽宁沈阳110168 沈阳建筑大学交通与测绘工程学院辽宁沈阳110168

目的研究圆中空夹层钢管混凝土叠合柱在偏心受压作用下的力学性能,为该类构件的设计和工程应用提供参考。方法采用有限元软件ABAQUS建立精细化非线性分析模型,在模型可靠性得到验证的基础上,对构件进行受力全过程分析。研究叠合柱在不... 详细信息

目的研究圆中空夹层钢管混凝土叠合柱在偏心受压作用下的力学性能,为该类构件的设计和工程应用提供参考。方法采用有限元软件ABAQUS建立精细化非线性分析模型,在模型可靠性得到验证的基础上,对构件进行受力全过程分析。研究叠合柱在不同破坏模态下的工作机理,量化组成部件的内力分配和相互作用关系,考察不同参数对N_(u)-M_(u)曲线的影响。结果增大偏心率,试件的初始刚度和偏压承载力降低,延性提高;名义含钢率由7.1%增至19.8%时,偏压承载力提高了87.5%。结论圆中空夹层钢管混凝土叠合短柱在偏心受压作用下界限破坏的标志为外钢管达到受拉屈服时,受压区边缘的混凝土被压碎;增大钢管屈服强度和名义含钢率可提高试件的偏压承载力。

关键词：中空夹层钢管混凝土叠合柱组合构件:偏心受压有限元分析破坏模态

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自然氧化弱膨胀土的剪切破坏特征试验研究

水利水运工程学报 2022年第4期 97-105页

作者：南亚林郭鸿陈栋梁陈文涛信息产业部电子综合勘察研究院陕西西安710054 陕西省土体工程技术研究中心陕西西安710054 陕西理工大学土木工程与建筑学院陕西汉中723000 陕西理工大学秦巴山地岩土环境与灾害防治研究中心陕西汉中723000

膨胀土体材料在大气环境下自然氧化,其黏粒的化学成分、矿物组分和颗粒结构将发生变化。通过XRF成分检测及室内土工试验方法,研究了不同围压条件下原状土样与氧化土样的剪切变形破坏规律,用硬化系数量化分析了土样从压缩硬化过渡到压剪... 详细信息

膨胀土体材料在大气环境下自然氧化,其黏粒的化学成分、矿物组分和颗粒结构将发生变化。通过XRF成分检测及室内土工试验方法,研究了不同围压条件下原状土样与氧化土样的剪切变形破坏规律,用硬化系数量化分析了土样从压缩硬化过渡到压剪混合破坏模态的非线性软化特征。结果表明:原状土样氧化后抗剪指标有所增强,内摩擦角变化是抗剪强度增加的关键因素。原状土样和氧化土样的剪切破坏机制较为复杂,在试验设定加载条件下,可能发生鼓曲状压缩、硬化压缩、压剪混合或剪切滑移等各类破坏模态。硬化系数可对土样加载过程中的剪切应力应变关系曲线进行量化,体现压缩硬化向压剪混合及剪切软化破坏模态过渡的非线性变化特征。可为膨胀土氧化效应研究及其土体稳定性分析提供一定的理论参考。

关键词：弱膨胀土大气氧化化学成分破坏模态硬化系数

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不同加载角度下重组竹销槽的承压性能

林业工程学报 2023年第4期8卷 167-174页

作者：王文蹈唐思远刘燕燕孟雨皓南京林业大学生物质材料国家地方联合工程研究中心南京210037 南京林业大学土木工程学院南京210037 桂林电子科技大学建筑与交通工程学院桂林541004 江苏省苏州市苏明装饰股份有限公司苏州215131

重组竹是一种新型绿色装配式建材。销槽承压强度是现代竹结构节点设计的重要参数,对于确定节点承载性能和可靠度具有重要意义。为研究不同加载角度下的重组竹销槽承压性能,通过对7组35个重组竹试件开展全孔销槽承压静力加载试验,得到重... 详细信息

重组竹是一种新型绿色装配式建材。销槽承压强度是现代竹结构节点设计的重要参数,对于确定节点承载性能和可靠度具有重要意义。为研究不同加载角度下的重组竹销槽承压性能,通过对7组35个重组竹试件开展全孔销槽承压静力加载试验,得到重组竹全孔销槽承压荷载-位移曲线、破坏模态和销槽承压强度,分析了加载角度对重组竹销槽承压性能的影响。结果表明:重组竹销槽承压的荷载-位移曲线分为3个阶段;根据加载角度不同,具有2种典型的破坏模态;销槽承压强度在加载角度为0°,45°,90°时最低,加载角度为0°~45°和45°~90°时,均有一定程度的提高。将销槽承压强度试验值与欧洲标准(BS EN 383:2007)、美国标准(ANSI/NDS SUPP-2018)和中国标准(GB 50005—2017)中销槽承压强度计算公式得到的结果进行对比,得出了上述标准在计算重组竹销槽承压强度时存在一定局限性。最后在试验结果的基础上,提出了不同加载角度下的重组竹销槽承压强度建议计算公式,为现代竹结构中节点连接承载力的计算提供了参考。

关键词：重组竹全孔销槽承压强度加载角度破坏模态

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爆炸荷载下钢筋混凝土梁的动态响应分析

工业建筑 2023年第S2期53卷 200-202页

作者：何勇廖俊智云南省地震局昆明650500 震安科技股份有限公司昆明650500

基于有限元软件ANSYS/LS-DYNA,在验证可靠的有限元模型基础上,对爆炸荷载下不同比例距离Z的钢筋混凝土(Reinforced Concrete,简称RC)梁破坏模态进行了分析,并提出和验证了跨中峰值位移D_(max)和残余位移D_(res)的预测式,以研究爆炸荷载... 详细信息

基于有限元软件ANSYS/LS-DYNA,在验证可靠的有限元模型基础上,对爆炸荷载下不同比例距离Z的钢筋混凝土(Reinforced Concrete,简称RC)梁破坏模态进行了分析,并提出和验证了跨中峰值位移D_(max)和残余位移D_(res)的预测式,以研究爆炸荷载下RC梁的动态响应机制。结果表明:随着Z的增大,RC梁的破坏模态由局部的混凝土抗压破坏变为了整体弯曲破坏,破坏的深度逐渐减小;同时,RC梁的D_(max)和D_(res)也随Z的增大而逐渐减小,预测式能很好地反映出RC梁的动态响应情况,为预测RC梁在爆炸荷载下的破坏模态和动态响应情况提供重要依据。

关键词：爆炸荷载钢筋混凝土梁比例距离破坏模态预测公式

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大尺寸焊接空心球节点轴心受压承载性能研究

大尺寸焊接空心球节点轴心受压承载性能研究

作者：文家宝太原理工大学

学位级别：硕士

为了应对网格结构发展带来的结构形式日益复杂、管件直径不断增大、交汇杆件数量不断增加等众多问题,直径大于900mm的大尺寸焊接空心球节点被广泛应用到实际结构中。但现行设计规程只对直径小于900mm的常规焊接空心球节点的设计进行了... 详细信息

为了应对网格结构发展带来的结构形式日益复杂、管件直径不断增大、交汇杆件数量不断增加等众多问题,直径大于900mm的大尺寸焊接空心球节点被广泛应用到实际结构中。但现行设计规程只对直径小于900mm的常规焊接空心球节点的设计进行了详细规定,而对于大尺寸焊接空心球节点的设计尚无具体规定,需通过足尺试验和有限元模拟来完成设计。因此在实际工程中,大尺寸焊接空心球节点的设计存在诸多问题,且需耗费大量的人力、物力和财力。为解决上述问题,亟需对直径大于900mm的大尺寸焊接空心球节点承载力进行研究,提出适用于工程的设计建议。本文以临沂北站工程中大尺寸焊接空心球节点足尺试验为基础,基于有限元模型对直径大于900mm大尺寸焊接空心球节点在轴压作用下的极限承载力进行了系统分析,揭示不同构造及受力条件下焊接空心球的破坏模态规律,提出了考虑加劲肋影响的大尺寸加肋焊接空心球节点的轴压承载力计算公式。首先对国内外关于焊接空心球节点在轴向和压弯作用下的极限承载力研究进行综述。结果显示现有研究主要集中于直径小于900mm小尺寸焊接空心球节点,对于加肋焊接空心球节点极限承载力的研究较少,并缺失对加劲肋破坏模态的具体研究;针对大尺寸焊接空心球节点的研究则非常有限。并对国内两部针对焊接空心球节点设计的常用规程的计算公式和适用范围进行了总结与比较。在此基础上,明确了本文研究内容与研究思路,并进一步明晰了本文的研究意义。其次,对两个直径分别为1200mm和1400mm的大尺寸焊接空心球节点足尺试验进行了详述,初步探明了大尺寸多管焊接空心球节点在实际工况下的弹性性能。基于该试验,建立了ABAQUS有限元模型,并用试验数据对有限元模型进行校核。采用校核后的有限元模型对其中球径1200mm的大尺寸多管焊接空心球节点进行了扩展分析,重点针对该节点加劲肋厚度的设置情况进行了讨论。基于两组单管无肋和多管单肋的典型试验对本文提出的建模方法进行了进一步校核。对本文参数分析有限元建模方法进行了详述,对大尺寸无加劲肋和加肋焊接空心球节点进行了多种参数组配的参数分析,包括球径、管球径比、球径厚比、加劲肋高度和厚度等参数。随后,对大尺寸无加劲肋焊接空心球节点的极限状态特性、破坏模态及各参数的影响机理等进行了系统分析。探究无加劲肋球节点完整的破坏过程,分析大尺寸无加劲肋焊接空心球节点的破坏机理,考察球径D、管球径比d/D和球径厚比D/t对无加劲肋球节点破坏模态的影响,分析各参数影响破坏模态的具体机理,并拟合得到考虑球径厚比影响的大尺寸无加劲肋焊接空心球节点轴压极限承载力计算公式,并验证公式的准确性和离散性,为后续加肋焊接空心球节点分析奠定基础。在大尺寸无加劲肋焊接空心球节点研究的基础上,考察了不同加劲肋条数n、厚度t和高度h下的大尺寸加肋焊接空心球节点在轴压作用下的破坏模态以及加劲肋在不同坐标系下具体的破坏机理,同时探究加劲肋对球体的承载力提高作用。基于上述分析提出本文对加肋焊接空心球节点承载力计算方法的研究思路,并根据研究思路考察管球径比、球径厚比、加劲肋高度和厚度对加劲肋承载提高系数的影响。提出加肋焊接空心球节点轴压极限承载力计算公式,并对公式的准确性进行分析。最后,对本文的研究内容进行总结,并提出了未来研究展望。

关键词：大尺寸焊接空心球节点轴心受压加劲肋极限承载力破坏模态管球径比

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火灾作用下剪力钉抗拔性能研究

桥梁建设 2018年第2期48卷 55-60页

作者：鞠晓臣赵欣欣刘晓光左照坤中国铁道科学研究院铁道建筑研究所北京100081

为研究钢-混组合梁中剪力钉在不同温度场下的抗拔破坏模态和承载力,以某铁路桥钢-混组合梁为基础设计剪力钉试件,采用Abaqus软件建立试件有限元模型,分析剪力钉试件在双面受火、混凝土单面受火和钢板单面受火3种形式下的抗拔破坏模态、... 详细信息

为研究钢-混组合梁中剪力钉在不同温度场下的抗拔破坏模态和承载力,以某铁路桥钢-混组合梁为基础设计剪力钉试件,采用Abaqus软件建立试件有限元模型,分析剪力钉试件在双面受火、混凝土单面受火和钢板单面受火3种形式下的抗拔破坏模态、荷载~位移曲线和承载力,并根据承载力结果拟合不同温度下剪力钉的抗拔承载力计算公式。结果表明:钢-混组合梁在常温下和混凝土单面受火时,其受拉破坏模态为混凝土脆性破坏、剪力钉被整体拉出;在双面受火约10min后,其受拉破坏模态变为剪力钉的延性断裂;钢-混组合梁双面受火时,剪力钉的抗拔承载力在短时间内就会受温度影响急剧下降,30min后下降速度变慢,受火15,30,180min时,其抗拔承载力比常温时分别下降33.2%、59.1%、79.1%;混凝土单面受火时,剪力钉的抗拔承载力随受火时间下降较慢,受火180min时,其抗拔承载力比常温时下降10.2%。

关键词：钢-混组合梁剪力钉火灾抗拔承载力破坏模态有限元法