天津大学学报杂志 统计源期刊

天津大学学报 2017年第B07期杂志 文档列表

不同内支撑支护体系对深基坑开挖变形的影响分析1-6

摘要：本文基于天津市滨海新区A07地块项目深基坑工程，首先研究了规则形状的深基坑环梁和直梁的支撑效果，发现环梁支撑结构在基坑开挖支护中的效果明显优于直梁支撑结构．其次，以有限元ABAQUS软件模拟分析实际案例下大直径环梁支撑型式对深基坑开挖变形的影响，并与直梁支护深基坑对周边环境的影响作对比．分析结果表明，数值模型可较准确地模拟深基坑开挖施工过程．结果显示，大直径环梁支护体系相比于直梁支撑体系，可更好地控制基坑开挖引起的周边土体变形．

带压制锚具的高钒镀层拉索火灾后的力学性能7-17

摘要：高钒镀层拉索作为一种主要受力构件越来越广泛地应用于预应力钢结构当中。若火灾后结构整体未发生倒塌，则需要对其中拉索性能的改变进行准确评估以确保安全。本文对带有工程中常用的压制锚具的高钒拉索火灾后力学性能进行了试验研究。对经历13个预定温度后的拉索试件进行拉伸试验，考虑了空气自然冷却和消防喷水冷却两种冷却方式。试验得到了试件的荷载-位移曲线、初始刚度、承载力和变形能力等力学性能，并讨论了锚具的影响。拉索试件的力学性能在经历超过400℃高温后明显改变，此外不同冷却方式的影响也非常显著：经过消防喷水冷却的拉索试件在经历700℃高温后几乎丧失了全部承载力和变形能力。最后提出了计算带压制锚具的高钒拉索火灾后力学性能的经验公式，并考虑不同冷却方式影响。

火灾后空间结构材料强度无损检测方法研究18-26

摘要：为研究火灾后空间结构材料的力学性能，对空间结构中常用的Q235、Q345钢材分别进行了高温处理、材料拉伸试验及里氏硬度试验．得到了热处理温度、冷却方式、钢材型号等因素对钢材抗拉强度、屈服强度及里氏硬度的影响规律．结果表明热处理温度小于500,℃时，热处理温度对钢材硬度及抗拉强度的影响不太显著，当热处理温度高于500,℃时，热处理温度对钢材硬度及抗拉强度的影响都较大．最后总结出热处理后钢材抗拉强度同里氏硬度相互关系，为火灾后空间结构材料强度无损检测提供一定的参考与支持．

方钢管柱-H形钢梁铸钢节点初始转动刚度研究27-35

摘要：为研究方钢管柱-H形钢梁铸钢连接节点的初始转动刚度，本文在基于变形协调原则的节点承载力理论的基础上，采用变形叠加方法，提出梁柱连接铸钢节点初始转动刚度理论，并推导了初始转动刚度公式．由初始转动刚度理论及公式可知，影响节点初始转动刚度的主要因素是钢管柱尺寸以及梁的高度等．通过改变柱壁厚等参数对5个足尺试件进行分析，其初始转动刚度的试验结果、数值模拟结果与公式计算结果吻合较好，验证了初始转动刚度理论及公式．分别选取钢管柱外径为200,mm、250,mm、300,mm，钢管柱壁厚为8,mm、10,mm、12,mm，铸钢连接件环板高度为35,mm、40,mm、45,mm，H形钢梁梁高为194,mm、219,mm、244,mm，铸钢节点所在层层高为3,000,mm、4,000,mm、5,000,mm，采用ABAQUS软件进行参数化数值分析．参数化数值模拟结果与初始转动刚度公式计算结果吻合较好，其比值在0.895～0.958之间，进一步验证了初始转动刚度理论及公式的有效性．

钢拉索拉-弯耦合效应受力性能研究36-41

摘要：针对索撑节点处产生局部弯曲的连续索，采用ABAQUS建立了钢拉索拉-弯耦合效应下的精细化有限元模型，同时进行了高钒索拉-弯耦合效应下受力性能的试验研究，得到高钒索拉-弯耦合效应下的破坏模式、破断力、极限应变，并与拉索单纯受拉伸状态下受力性能数值模拟结果进行对比，验证了钢拉索拉-弯耦合效应精细化有限元模型的正确性．分析表明：拉索在索夹端部的弯曲导致局部钢丝挤压接触面积增大，影响整股钢丝传力，造成局部受力增大而率先发生破断；拉-弯耦合效应对拉索的受力不利，极限应变降低，将显著降低拉索的塑性变形能力，使结构发生脆性破坏，应优化索撑节点设计并注意施工过程安全．

钢板剪力墙简化分析模型研究42-52

摘要：钢板剪力墙是一种适用于高烈度区高层及超高层建筑抗震的新型抗侧力结构体系．在强震作用下，钢板剪力墙墙体将出现较大的面外变形，并沿对角线方向形成一系列的斜向拉力带，拉力带屈服进入塑性阶段承载，是典型的二维板单元非线性问题．由于墙板的二维非线性精细模型计算难度大、耗时长，需要采用合理的简化分析模型，以满足结构设计中高效性及准确性两方面的要求．本文总结和分析了近年来各国学者提出的钢板剪力墙简化分析模型，并利用ABAQUS建立了17个不同高厚比、不同宽高比的单层单跨钢板剪力墙的二维精细分析模型和5种主要简化分析模型．通过对107个模型的非线性推覆分析，广泛对比了各种简化分析模型对不同宽高比范围内的薄墙板及中厚墙板抗震性能模拟的准确性．在综合考虑分析效率及准确性的基础上，提出了不同设计范围内的钢板剪力墙结构简化分析模型的合理选择方案，并讨论了今后研究的发展方向．

在役升降网架结构的力学性能检测与评估53-58

摘要：结合公安部天津消防研究所试验馆升降网架结构，研究了老龄化升降网架结构力学性能的检测和评估方法．制定了一套检测方案，对网架结构的支座、吊点、整体挠度、锈蚀等情况进行了全面检测，分析了吊顶在升降过程中重要构件的应力变化．基于检测数据，建立了吊顶网架锈蚀前后的数值模型，分析了锈蚀厚度对不同工况下网架结构主要力学指标的变化情况．检测结果表明：网架基本情况较好，支座、吊点均连接稳固，整体最大挠度79,mm，满足要求．网架升降过程中，多数杆件处于弹性工作阶段，经过升降过程，能恢复到初始状态．4个吊点附近应力变化明显，部分杆件出现明显弯曲现象．进一步分析锈蚀模型，发现在起吊和未起吊两个工况下，网架的最大应力和最大位移均随着锈蚀厚度的增大呈现二次曲线增长．

局部低强防屈曲支撑耗能性能试验研究59-67

摘要：传统防屈曲支撑主要采用内芯截面切削的方式实现局部削弱以提前进入塑性耗能，而本研究基于局部强度弱化热处理技术，在不削弱截面尺寸的情况下实现定区域的钢材强度削弱，提出了新型局部低强防屈曲支撑构造．通过对两种不同方式热处理后的材性试验，验证了超高温缓慢冷却热处理过程对于钢材强度削弱的有效性以及采用陶瓷加热器系统实现大尺寸构件局部热处理的可行性．通过两组局部低强防屈曲支撑循环往复荷载作用下的拟静力试验，研究了局部低强防屈曲支撑的耗能性能以及不同约束单元设计对其耗能性能的影响．结果表明：局部低强防屈曲支撑滞回曲线饱满，延性及抗低周疲劳性能优于普通防屈曲支撑，且可满足抗震设计的要求，其破坏模式和耗能能力与约束单元强度和刚度有关，且局部低强防屈曲支撑设计时需考虑外伸连接段稳定问题．

水平冲击荷载作用下高大满堂支撑架动力性能研究68-77

摘要：针对高大满堂支撑架在混凝土浇筑期受到水平动荷载作用而产生的结构振动甚至失稳现象进行研究．通过原型试验，研究了在不同混凝土浇筑阶段，顶部受到水平冲击荷载作用下的满堂支撑架的动力性能．考虑在上部结构施工过程中，可能导致的扣件松脱、滑移、断裂甚至失效的情况，研究了不同工况下满堂支撑架的受力性能变化规律．借助有限元仿真分析研究了冲击荷载作用下满堂支撑架的动力反应现象．结果表明，混凝土浇筑过程中，混凝土浇筑量的增加以及剪刀撑的失效将会使得满堂支撑架的自振频率降低，容易引发架体倒塌．当部分立杆节点发生失效时，冲击荷载作用对立杆轴力影响显著增加．

轻型钢木组合剪力墙抗侧性能试验研究78-83

摘要：对轻型钢木组合剪力墙抗侧性能进行研究，设计一个轻型钢框架对比试件，进行单调加载试验；两个轻型钢木组合剪力墙试件，进行低周反复荷载试验；考察有无OSB板及板厚对轻型钢木组合剪力墙抗侧性能的影响，研究墙体的破坏形态、抗侧承载力、滞回性能、延性、耗能能力等．研究结果表明，轻钢龙骨框架中引入常用的OSB板组成轻型钢木组合剪力墙可提高其侧向承载能力，随着板厚的增加抗侧性能有所提升；轻型钢木组合剪力墙抗震性能较差，轻钢龙骨框架与OSB板未能良好地协同变形发挥其组合作用，可见自攻螺钉未能起到较好的连接作用．建议进一步深入探究其协同工作机理及覆面板材料和厚度等参数的影响规律，为轻型钢木组合剪力墙工程实际提供参考．

空间网格结构焊接空心球节点刚度研究综述84-94

摘要：焊接空心球作为空间网格中最常用的节点形式之一，自20世纪中期出现以来被广泛用于体育场馆、博览会展和工业设施等各类建筑中的空间网格结构．国内外学者针对焊接空心球节点从理论推导、数值模拟、模型试验和工程实践等方面开展了大量的研究并取得了丰富的成果．本文在概述焊接空心球构造形式和承载力等方面研究成果的基础上，首先对焊接空心球的节点刚度研究方法、影响因素和刚度计算公式等方面的成果进行系统总结，对比分析了不同的刚度计算公式，进而对考虑节点刚度影响的空间网格结构力学性能的研究成果进行了分析，总结了节点刚度对不同结构性能的影响规律，最后提出了目前焊接空心球节点刚度研究存在的有待进一步完善之处．

核电站安全壳预应力施工变形分析及实时监控95-100

摘要：核电站安全壳是核电站的标志性建筑物，核蒸汽供应系统的所有设备均安装其内．燃料转运装置为关键部件，其安装精度要求十分严格，同时燃料转运装置的安装为关键路径，无法延期进行．而核电站安全壳预应力施工会引起筒体变形，进而影响燃料转运装置的安装精度．为分析其影响，本文采用ANSYS有限元分析软件对穹顶预应力张拉引起的筒体变形进行数值模拟，同时在现场设置检测点位进行实际变形量的监测，实时监测筒体的变形．研究表明：安全壳穹顶预应力施工引起的筒体变形不会对核电站燃料转运装置的安装产生影响，可以先进行燃料转运装置的安装，保证工期，再进行安全壳穹顶预应力的施工，以避开冬期施工．

钢管桁架结构中T型相贯节点地震易损性分析101-108

摘要：针对平面桁架结构中杆件承受轴力为主的特点，采用相贯节点腹杆与弦杆相贯面的局部变形作为衡量节点破坏程度的参数，建立了平面管桁结构中T型相贯节点发生轻微破坏、中等破坏、严重破坏的地震易损性指标.通过建立节点实体单元模型并对其滞回性能进行分析，建立了等效非线性分析模型，并与现有试验结果进行了对比分析，结果表明等效非线性分析模型能很好地模拟节点的局部变形，在保证了计算精度的同时，解决了地震易损性分析中计算时间过长的问题.选取单榀桁架结构关键点为非线性节点，使用Monte-Carlo法对桁架结构进行了地震易损性分析与评估，得到了易损性曲线，为此类结构抗震性能的评估提供1种新方法.

索杆肋梁组合楼盖人致振动有限元研究109-114

摘要：索杆肋梁组合楼盖是一种采用拉索通过撑杆支承混凝土肋梁的新型预应力组合楼盖结构，此种结构具有较好的力学性能，可以采用较少材料实现较大跨度．同时，这也使得结构的整体刚度相对较小，在人行荷载激励下，楼盖可能会产生较大的振动．本文采用有限元分析工具MIDAS/GEN，建立了一榀索杆肋梁组合楼盖结构计算模型，研究了结构的自振特性；随后，研究了踏步荷载下结构的加速度响应；最后，对垂度、拉索直径、撑杆直径以及混凝土肋梁梁高这4个参数对人致振动响应的影响规律进行了研究．结果表明，混凝土肋梁梁高和拉索直径对结构加速度的影响最大，其次是撑杆直径，垂度影响最小．

TU1无氧铜轴心受压圆管柱整体稳定性能试验研究115-122

摘要：近年来，铜材料因其自身优良的性能而被广泛应用于许多领域之中．为研究TU1无氧铜轴心受压构件的整体稳定性能，对7个TU1无氧铜圆管柱试件进行了静力试验研究．试验测量了试件的几何初弯曲与荷载初偏心．基于试验结果，分析了该类型构件的失稳模态，得到了其整体稳定承载力，建立了有限元分析模型并对试验结果进行了模拟计算．研究结果表明：试件的破坏模态均为整体失稳；试件的稳定承载力大致遵循随柱子长细比增大而减小的规律；试件的长细比越大，其卸载后不可恢复的塑性变形越小；长细比为55.9～85.6的试件易发生弹性失稳，长细比为22.2～44.8的试件易发生弹塑性失稳；有限元分析模型能够准确地考虑几何初始缺陷的影响，计算结果与试验结果吻合良好．

基于ABAQUS的承压状态下PHC管桩变参数分析123-139

摘要：为研究轴压力作用下预应力高强混凝土(PHC)管桩的抗震性能，本文采用非线性有限元软件ABAQUS对PHC管桩进行了非线性有限元分析，有限元分析结果和试验结果吻合较好，表明该有限元模型参数可靠．在此基础上，利用该有限元模型参数对PHC管桩进行了变参数分析，分析了轴压比、非预应力筋、剪跨比和箍筋间距对PHC管桩的影响．研究结果表明：轴压比、非预应力筋和剪跨比是影响PHC管桩受力性能的主要因素，然而改变箍筋间距对PHC管桩的受力性能影响较小．

装配式梁柱内套筒组合螺栓连接节点的力学性能试验研究131-139

摘要：为深入研究装配式梁柱内套筒组合螺栓连接节点力学性能，进行了3个十字形1/2缩尺比例节点试件在低周往复荷载作用下的试验研究，对节点的破坏模式、滞回性能、刚度退化、节点核心区剪切变形、弯矩-转角关系曲线等进行了分析.研究结果表明，在低周往复荷载作用下节点的破坏模式主要表现为对穿螺栓被拉断，外伸端板屈曲，柱壁凹屈，柱壁间连接焊缝断裂；上段柱对穿螺栓往复滑移造成的塑性变形集中在柱壁及外伸端板区域并形成塑性铰，节点具有一定的耗能能力，受对穿螺栓贯穿柱壁连接效应影响，在往复荷载作用下出现“对称凹屈”现象；随内套筒厚度增加，节点核心区剪切变形减小，抗剪刚度增加；节点具有一定的转动刚度，表现出半刚性节点性质．提出的装配式梁柱内套筒组合螺栓连接节点可以实现上柱与下柱、梁与柱全装配式连接．

不同种类螺栓的不锈钢端板连接节点抗震性能试验研究140-146

摘要：端板连接是门式钢架和多层钢框架中常用的节点形式，而目前少有针对不锈钢结构端板连接节点的相关研究．本文对4种类型的螺栓(镀锌高强度螺栓10.9级、8.8级，奥氏体不锈钢螺栓A4-70、A4-80)和不同端板厚度的不锈钢结构外伸式端板连接节点进行循环荷载下的破坏试验，研究其节点破坏形态、承载力及延性，并与有限元计算结果进行对比．试验结果表明：不锈钢螺栓端板连接节点的滞回曲线呈Z形，且其耗能系数仅为镀锌高强度螺栓端板节点的40%,；当端板较薄时，节点的抗震性能均有显著提高；通过有限元分析与试验结果的比较，验证了有限元模型的正确性．研究结果表明，所有试件的滞回曲线均具有不同程度的滑移捏缩现象，不锈钢螺栓端板连接节点、端板越薄时捏缩现象越明显，因此需从设计上加以改进，同时不锈钢摩擦面的处理工艺也需进一步开发，以提高不锈钢面的抗滑移系数．