双腹板角钢-顶底角钢连接半刚性梁柱节点的滞回性能模拟分析

利用ANSYS软件对双腹板角钢-顶底角钢连接半刚性梁柱节点进行了非线性有限元分析。分析考虑了几何、材料和接触非线性,获得了连接在循环荷载作用下的应力分布、塑性变形以及弯矩-转角滞回曲线,并与试验结果进行了对比。研究结果表明:双腹板角钢-顶底角钢连接梁柱节点具有稳定的滞回性能、良好的延性和耗能能力;ANSYS可用于模拟角钢连接半刚性节点的受力性能。     

顶底角钢连接半刚性梁柱钢节点的滞回性能模拟分析

为了研究顶底角钢连接半刚性梁柱钢节点的滞回性能,利用ANSYS软件对该节点进行了循环荷载作用下的非线性有限元分析。分析考虑了几何、材料和接触非线性,获得了节点的应力分布、变形情况、以及连接的M-θ滞回曲线,并与试验结果进行了对比。研究结果表明:顶底角钢连接节点具有良好的延性和耗能能力;ANSYS可用于模拟角钢连接半刚性节点的受力性能。     

T型钢半刚性连接梁柱节点抗震性能试验研究

通过对两组T型钢连接梁柱节点的单向与循环加载试验,了解该类型节点的抗震性能以及翼缘厚度对节点抗震性能的影响,并通过IDARC程序模拟节点的受荷过程,讨论T型钢连接梁柱节点理论建模的方法.试验研究表明:T型钢梁柱连接滞回曲线饱满,连接表现出了良好的延性,极限转角均超过了欧洲规范规定的极限转角0.03 rad,具有较为理想的抗震性能;T型钢翼缘越厚,节点初始刚度、承载力以及耗能能力越大;对于半刚性连接中螺栓刚度大于T型钢翼缘刚度的试件应按T型钢的极限承载力设计.程序分析表明:利用刚度均匀变化的节点板模拟T型钢的半刚性连接具有较高的模拟精度,通过调整节点板底部刚度以及屈服弯矩可以模拟不同翼缘厚的T型钢半刚性连接.     

新型梁柱装配式刚性节点三种设计方法对比分析

梁柱装配式刚性节点是一种新型节点,它具有构造简单、整体性能高、安装方便等优点。分别采用等强度设计法、精确设计法和简化设计法对新型梁柱装配式刚性节点进行设计。在此基础上,考虑几何、材料和状态三重非线性,利用ABAQUS软件对节点进行了非线性有限元分析,得到了节点在单调荷载作用下的荷载-位移曲线及低周反复荷载作用下的滞回曲线,研究了按不同方法设计的节点的力学性能。研究结果表明:按照等强度法设计的节点具有较高的承载力,且在低周反复荷载作用下的滞回曲线较饱满,滞回环面积较大,表现出了良好的耗能性能。建议在设计此种形式节点时,优先考虑等强度设计法。     

翼缘削弱型端板连接节点抗震性能分析

为克服梁柱外伸式端板连接节点抗震性能的不足,论文提出了梁翼缘削弱型外伸式端板连接节点这种新的节点形式。应用ANSYS有限元对此种节点进行了非线性单调和滞回有限元分析。研究了端板厚度、端板上螺栓数量、翼缘削弱尺寸(削弱区起始位置、削弱区长度、最大深度)对节点承载力、塑性铰形成规律以及滞回性能的影响。结果表明:所提出的梁柱外伸式端板连接节点的抗震性能优于普通外伸式端板连接节点;选择合理削弱参数可以有效地提高外伸式端板连接节点的抗震性能,克服其不足。     

钢—混凝土组合连续刚构桥墩梁连接节点抗震性能比较研究

钢-混凝土组合连续刚构桥的关键在于墩梁连接节点,设计了双层钢箱混凝土、钢筋混凝土和钢管混凝土等3种不同类型墩柱的连接节点构造形式。基于OpenSees平台建立了墩柱截面纤维有限元模型,并利用双层钢箱混凝土墩柱拟静力试验结果验证了数值模型的有效性,进而基于纤维有限元模型对3种不同类型墩柱节点进行了非线性滞回性能计算分析。结果表明:纤维模型能够模拟拟静力作用下组合连续刚构桥墩梁连接的滞回性能,双层钢箱混凝土墩柱与钢箱-混凝土组合梁连接节点的整体抗震性能要优于钢筋混凝土墩柱和实心钢管混凝土墩柱与钢箱-混凝土组合梁的连接节点,建议的刚性节点构造合理和传力路径明确,可为钢-混凝土组合连续刚构桥设计提供参考。     

柔度法纤维模型在方钢管混凝土柱滞回仿真中的应用

本文编制了基于二阶柔度法纤维模型梁柱单元的矩形钢管混凝土框架结构非线性分析程序,采用虚拟阶步法和改进的滞回路径追踪方法消除了其中截面切线刚度矩阵奇异时无法求逆的隐患,提高了算法的稳定性.运用此程序对矩形钢管混凝土柱进行滞回仿真,并与试验结果对比,结果表明:柔度法纤维模型梁柱单元可以有效解决框架结构的几何非线性问题和压弯耦合的材料非线性问题,使用较少的单元数量就可以得到较准确的计算结果;本文所采用的改进措施切实有效,保证了程序的稳定性.     

古建筑木结构直榫和燕尾榫节点试验研究

通过对典型透榫和燕尾榫榫卯连接的模型低周反复荷载试验,研究了榫卯半刚性连接特性和刚度退化规律.试验得出榫卯连接的弯矩-转角滞回曲线及骨架曲线,并拟合出了弯矩-转角的关系方程和榫卯连接节点恢复力模型,由试验结果给出了两种榫卯连接刚度的非线性变化.研究结果为古建筑的抗震性能研究和修缮加固提供了理论基础.     

半刚性连接空间钢框架在地震作用下的侧移分析

利用有限元软件ANSYS建立10个层数为2层、6层和10层空间框架结构模型进行了时程分析。对比了层数、连接相对刚度以及不同地震波对于框架结构楼层位移和层间位移角的影响;同时对刚性连接和半刚性连接框架柱的剪力变化情况进行了对比分析。结果表明在地震作用下梁柱连接节点半刚性的存在在一定程度上增加结构的侧移,但同时使结构的内力有所降低。     

半刚性连接钢框架抗震性能的模型试验研究

通过两榀1／2比例的一跨两层半刚性连接钢框架模型的低周反复荷载试验,研究了框架模型的破坏机制、、出饺顺序、滞回特性、耗能能力等抗震性能。从而得出结论：具有腹板双角钢的顶底角钢连接的钢框架由于节点连接刚度较小,因此框架在侧向力作用下变形较大,但同时此连接也改善了梁柱的内力分布,提高了框架的耗能能力,增加了结构抗震性能。     

基于非协调参数Drucker-Prager模型的预应力节段拼装混凝土桥墩滞回性能研究

混凝土的数值计算模型在滞回性能分析中往往比较难收敛,利用有限元软件ADINA提供Drucker-Prager模型的Cap修正屈服准则确立的非协调参数Drucker-Prager模型对预应力节段拼装混凝土桥墩进行数值分析,对预应力节段拼装桥墩在低周往复荷载作用下的滞回性能进行分析。通过比较采用非协调参数Drucker-Prager模型建立的数值模型计算得到的滞回曲线与试验得到的结果,两者吻合程度较高。基于这一成果可以通过数值模拟的方式获得预应力节段拼装桥墩的滞回曲线与相关数据,可应用于预应力节段拼装桥墩抗震计算和设计。     

PVA-ECC加固桥墩抗震性能试验与数值研究

为了全面研究工程水泥基复合材料（ECC）加固桥墩的抗震性能,对采用聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料（PVA-ECC）加固的桥墩进行了拟静力试验。并基于有限元分析软件OpenSees建立了数值模型,通过对比数值模拟结果与试验结果,验证有限元分析的有效性,在此基础上对PVA-ECC加固桥墩进行数值参数分析,探讨轴压比、新旧材料厚径比及体积配箍率变化对桥墩抗震性能的影响规律。结果表明:数值模拟的滞回曲线与骨架曲线和试验基本吻合;与普通混凝土桥墩相比,新旧材料厚径比为0.10时,即可获得优异的延性性能,ECC加固的桥墩变形性能显著提升,极限位移提高,滞回曲线更加饱满,抗震性能更加优异。对于高轴压比情况,为了确保ECC加固桥墩的延性性能,应根据实际情况增加新旧材料厚径比;ECC材料可部分替代箍筋作用,适用于箍筋配置不足的桥墩加固,PVA-ECC具有较好的工程抗震加固的作用。     

A simplified analytical model for U-shaped steel dampers considering horizontal bidirectional deformation

Hysteresis steel dampers are widely used in earthquake-resistant structures, where some of them are anisotropic and capable of sustaining earthquake-induced bidirectional deformation. In this paper, a simplified analytical model is proposed for simulating the hysteretic behavior of U-shaped steel dampers with horizontal bidirectional deformation. The proposed model is composed of a series of shear springs with different nonlinear characteristics in a radial configuration, and the Menegotto–Pinto hysteresis model is employed to represent the hysteretic characteristics of the springs. The mechanical and shape-related parameters of the hysteresis model are set according to the multi-directional deformation characteristics of steel dampers. With the aim of validating the effectiveness and applicability of the analytical model, a U-shaped steel damper was used as an example. The pseudo-static hysteretic characteristics of the steel damping element were analyzed and the elasto-plastic seismic response of a curved bridge featuring a steel hysteresis device was investigated. The results showed that the proposed model is sufficiently accurate to simulate the hysteretic behavior of U-shaped steel dampers, and thus provides a practical method to assess U-shaped steel dampers through seismic response analysis.     

装配式钢筋混凝土框架节点抗震性能试验研究

通过对2个新型装配式混凝土框架节点和1个现浇混凝土框架节点进行拟静力试验研究,对比分析装配式混凝土框架节点破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化和耗能能力等指标。研究结果表明:新型装配式混凝土框架节点比普通现浇混凝土框架节点具有较好的滞回性能,较高的耗能能力以及较缓的刚度退化。在满足梁筋锚固长度要求的前提下,预制梁内钢端头长度增加使框架节点抗震性能稍有提高。装配部分后浇混凝土可以提高框架节点的承载能力和刚度。采用ABAQUS有限元软件对节点进行数值模拟,发现模拟结果与试验结果吻合较好。     

半刚性连接钢框架结构弹性时程分析

用两端带转动弹簧的杆单元代替一般的杆单元,提出了一种新的平面杆系钢结构动力弹性时程分析计算模型。采用虚功原理,通过对单元转角-位移方程的修正,推导了这种计算模型的单元质量矩阵,并编制了相应的弹性时程分析计算程序,分析了连接的半刚性在不同地震动作用下对钢框架结构动力性能的影响,并与有限元结果进行了比较。算例结果表明:连接的半刚性对结构动力性能的影响非常大,结构的抗震性能优于刚性连接的情况。     

基于纤维梁柱单元的桥梁墩柱地震反应模拟方法研究

为讨论利用纤维梁柱单元进行钢筋混凝土桥墩地震反应分析的建模方法,分别以4个悬臂式单柱墩和1个双柱墩拟静力加载试验,以及1个悬臂式单柱墩的振动台试验结果为依据,基于OpenSees数值分析平台建立了桥墩的地震反应分析模型。通过改变单元数量,分析了基于力的纤维梁柱单元和基于位移的纤维梁柱单元对桥墩地震反应的模拟精度。结果表明:对悬臂式单柱墩的拟静力和振动台试验,可沿墩高仅建立1个基于力的纤维梁柱单元,并在墩底串联1个考虑纵筋塑性渗透和粘结滑移的转动弹簧单元,即可获得很好的模拟结果。当采用基于位移的纤维梁柱单元时,应沿墩高至少建立2个单元,且塑性铰区至少有1个,才能保证获得较高的模拟精度。对双柱墩拟静力试验,采用基于力的纤维梁柱单元建模,沿每个墩高建立2个单元即可;以基于位移的纤维梁柱单元建模,建议沿每个墩高建立3个单元,且其中2个单元布置在塑性铰区。当数值模型可对静力滞回曲线取得很好的模拟结果后,该模型一般可对动力作用下墩顶最大位移和墩底最大剪力进行较为准确的模拟,但对墩顶残余位移的模拟精度无法保证。     

新型全栓接H型钢梁柱节点滞回性能研究

提出一种新型全栓接H型钢梁柱节点。为研究节点的滞回性能,采用立式加载方案对4个不同构造方式的新型和传统全栓接H型钢梁柱节点进行拟静力试验,分析各试件的节点破坏模式、P-Δ滞回曲线、M-θ骨架曲线、承载力及延性性能。结果表明:强轴新型全栓接节点与传统全栓接节点相比,滞回曲线、骨架曲线以及各项力学性能指标基本相同。弱轴新型全栓接节点与传统全栓接节点相比,具有更好的滞回性能、更高的延性和更强的承载力,其屈服承载力、极限承载力及延性分别增加了38%、35%和32%。     

碟形弹簧自复位梁柱钢节点受力性能分析

针对自复位节点钢绞线预应力损失的问题,提出了一种新型碟形弹簧自复位梁柱钢节点。介绍了该节点的构造,对该节点的力学性能进行了理论分析。采用ABAQUS建立了碟形弹簧自复位梁柱钢节点的有限元模型,根据理论分析的计算结果验证了有限元分析的准确性。分析了弹簧预压力、摩擦系数、弹簧刚度和腹板摩擦装置的螺栓预紧力对该节点受力性能的影响。结果表明:碟形弹簧自复位梁柱钢节点在低周循环荷载作用下的滞回曲线为旗帜形,具有较好的复位能力和耗能能力。弹簧预压力、摩擦系数和腹板摩擦装置的螺栓预紧力对节点开口弯矩、耗能能力和复位能力的影响较大;弹簧刚度对自复位节点开口后刚度、耗能能力和残余变形的影响较大。     

考虑节点半刚性影响的预压装配式PC框架内力分析

考虑节点半刚性的影响下,建立了预压装配式预应力混凝土框架在竖向荷载作用下的内力分析模型,采用螺旋弹簧模拟节点连接的半刚性,导出了梁端节点相对转动刚度K不同时的杆件单元刚度矩阵,并对试验框架进行了受力验算.研究表明,在节点半刚性的影响下,预压装配式PC框架梁端弯矩有所降低,较按节点刚接计算,框架受力更接近于实际状态,与试验值吻合较好.     

基于ABAQUS高层剪力墙结构的有限元建模及其振动台试验验证

采用ABAQUS建立12层剪力墙结构的有限元模型,利用该结构1/5缩尺模型振动台试验时预留试块的材性试验结果及相似关系,确定相应原型结构材料的性能参数,将试验参数和我国混凝土结构设计规范给出的混凝土单轴受拉/压应力-应变关系曲线相结合,确定ABAQUS模型中混凝土损伤塑性模型所需的应力-应变参数;将试验参数和张劲公式法相结合,确定ABAQUS模型中混凝土损伤塑性模型所需的损伤因子参数。对比有限元分析结果和振动台试验结果,验证参数设置的有效性。ABAQUS有限元分析和振动台试验所得原型结构前三阶振型和自振周期相差很小,说明ABAQUS模型和参数设置能够反映并用于计算实际结构的弹性响应。ABAQUS有限元分析得到的结构损伤情况与试验模型的损伤情况基本一致;结构的顶点加速度曲线和滞回曲线等响应的有限元分析结果与试验结果在多遇地震作用下基本吻合,但由于振动台试验累积损伤的影响,两者的差异随着地震波幅值的增大而逐渐增大;ABAQUS有限元分析得到的位移包络曲线与剪力墙结构弯曲变形的特点相符。以上弹塑性分析结果进一步表明了ABAQUS模型和参数设置能够很好地模拟结构在地震作用下的响应。