国家自然科学基金(51078206)
- 作品数：9 被引量：74H指数：6
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- 用于分析钢管混凝土柱在轴力-扭矩复合作用下非线性反应的“分层筒”模型被引量：6
- 2013年
- 为了弥补现有关于钢管混凝土柱抗扭性能分析理论的缺陷,建立了钢管混凝土柱在轴力-扭矩复合作用下全过程分析的分层筒理论模型。以几何方程、材料本构方程和平衡方程三大力学方程为基础,引入了截面扭率和各层筒的剪应变之间的线性剪应变分布假设,并结合已有的成熟的混凝土材料本构模型,使所采用的混凝土本构模型能够同时考虑钢管约束效应和混凝土受压软化效应。然后编制了钢管混凝土柱在轴力-扭矩复合作用下的全过程受力性能分析程序,并进行了充分的试验验证。提出的分层筒模型可为全面分析钢管混凝土柱的抗扭性能提供理论模型基础。
- 聂建国王宇航樊健生
- 关键词：钢管混凝土柱轴力扭矩
- 矩形钢管混凝土柱在扭矩作用下的截面剪应变场研究被引量：3
- 2014年
- 对矩形截面钢管混凝土柱在纯扭和压扭荷载作用下的滞回性能进行了试验研究,得到了矩形截面钢管混凝土柱的扭矩-扭转角滞回曲线。基于材料力学基本原理建立了纤维梁截面扭率和纤维剪应变间的关系,进而对矩形截面钢管混凝土柱在扭矩作用下的截面剪应变场分布规律进行了分析,并建立了三维精细有限元模型进行精度验证,最后给出了钢管混凝土柱截面扭率和截面纤维剪应变间关系的矩阵表达,引入了考虑扭转效应的纤维梁模型,使该模型能够用于分析矩形截面钢管混凝土柱在扭矩作用下的非线性反应。与试验结果的对比表明,考虑扭转效应的纤维梁模型在分析矩形截面往复扭矩荷载作用下的受力行为时具有较高的求解精度和求解效率,可为分析不同类型结构体系在地震复杂受力状态下的动力反应提供依据。
- 王宇航聂建国樊健生
- 关键词：钢管混凝土矩形截面剪应变
- 钢管混凝土柱在纯扭和压扭荷载下的抗震性能研究被引量：23
- 2014年
- 为研究钢管混凝土的抗扭性能,完成8个钢管混凝土柱试件在纯扭和压扭荷载下的拟静力试验,变化截面形式、含钢率和轴力大小等参数。试验结果表明:钢管混凝土柱在往复扭矩荷载作用下的滞回曲线非常饱满,没有"捏拢"现象产生,卸载刚度几乎等于初始弹性刚度,试件的强度和刚度的损伤退化程度较低,具有较好的耗能能力。轴力较小时,轴力对钢管混凝土柱的抗扭承载力有提高作用,且延性较好;但轴力较大时,轴力将削弱钢管混凝土柱的抗扭承载力。在纯扭荷载作用下,钢管内的混凝土由于斜向开裂形成螺旋斜压杆,斜向压力的轴向分量由钢管的轴向拉力平衡,导致钢管存在拉应变。在纯扭和压扭荷载作用下,钢管剪应变与扭转角之间存在较好的线性关系。基于试验结果和已有文献研究成果,较为全面地分析钢管混凝土的抗扭机理,为进一步开发可考虑扭转作用的钢管混凝土杆系单元提供研究基础。
- 聂建国王宇航樊健生
- 关键词：钢管混凝土柱纯扭拟静力
- 考虑扭转效应的钢管混凝土纤维梁模型应用研究被引量：2
- 2014年
- 在已有研究的基础上,采用考虑扭转效应的钢管混凝土纤维梁模型,建立了曲线组合梁桥的杆系有限元分析模型,并同时建立了"壳-实体"精细有限元模型,多尺度有限元模型和传统纤维梁模型进行对比。对不同输入方向的四条地震波作用下的有限元模型的计算结果进行了全面的对比,包括自振特性、墩顶位移、墩柱扭转角,墩柱内力等。结果表明:采用考虑扭转效应的纤维梁模型分析曲线组合梁桥在地震作用下的受力反应,能够获得较高的精度以及较快的建模速度和求解效率,可对曲线钢-混凝土组合梁桥在纵向地震作用下的扭转效应做出准确的评估。
- 王宇航聂建国樊健生
- 关键词：钢-混凝土组合结构有限元模型地震响应
- 考虑扭转作用的钢管混凝土纤维梁模型被引量：11
- 2012年
- 通过引入纤维梁截面的正应变平截面假定和剪应变线性分布假定,根据美国学者Hsu提出的转角软化桁架模型中的混凝土材料二维本构关系,从基本的材料力学原理出发,推导了可考虑扭转作用的钢管混凝土纤维梁单元的本构关系求解流程。基于大型通用有限元程序ABAQUS提供的用户自定义子程序UEL,采用FORTRAN语言开发了可考虑扭转作用的钢管混凝土纤维梁模型,能够模拟钢管混凝土柱在轴力-弯矩-扭矩复合受力下的全过程力学行为,并可考虑任意加载路径。该文所开发的纤维梁模型具有较高的精度和求解效率。
- 聂建国王宇航樊健生
- 关键词：钢管混凝土纤维梁单元应力空间
- 圆钢管混凝土柱的受扭性能研究被引量：8
- 2014年
- 对四个圆形截面钢管混凝土柱在纯扭和压扭荷载作用下的滞回性能进行了试验研究,将试验所测得的扭矩-扭转角滞回曲线与采用分层筒模型计算的理论结果进行了对比,结果表明分层筒模型在分析圆钢管混凝土柱在纯扭和压扭往复荷载作用下的受力性能时具有较高的精度。基于分层筒模型,对钢管混凝土柱在纯扭和压扭荷载作用下的轴力和扭矩分配,应变变化规律和主要影响参数进行了较为详细的分析和讨论。最后采用回归方法,基于大量理论计算结果提出了钢管混凝土柱的抗扭承载力和轴力-抗扭承载力相关关系简化计算公式,可适用于实际工程设计。
- 王宇航聂建国樊健生
- 关键词：钢管混凝土圆形截面拟静力试验
- 钢管混凝土柱轴压力-弯矩-扭矩空间复合受力拟静力试验研究被引量：27
- 2012年
- 采用自行设计的压力-弯矩-扭矩复合受力加载装置,基于力-位移混合控制加载方法,完成了8个钢管混凝土柱试件在压-弯-扭等复合荷载作用下的拟静力试验,变化了截面形式、加载方式和弯扭比等参数。试验结果表明:圆钢管混凝土柱和矩形钢管混凝土柱在压-弯-扭等复合受力往复荷载作用下的滞回曲线较为饱满,没有"捏拢"现象产生,具有较好的耗能能力;弯扭比较大的矩形钢管混凝土试件在扭转角较大时由于钢管底部局部屈曲较为明显,存在承载力退化现象;钢管混凝土截面轴向应变基本满足平截面假定;弯矩的存在将削弱钢管混凝土柱的受扭能力;在压-弯-扭等复合受力往复荷载作用下,钢管剪应变与扭转角之间存在较好的线性关系。对试验实测结果和已有文献分析表明:在弯扭比较大时由主压应力导致钢管表面发生局部鼓曲而破坏,弯扭比较小时,主拉应变将导致钢管混凝土柱表面在低周往复荷载作用下开裂。研究成果可为进一步开发考虑扭转作用的钢管混凝土纤维梁单元提供基础性依据。
- 聂建国王宇航樊健生
- 关键词：钢管混凝土柱拟静力试验
- 罕遇地震下曲线钢-混凝土组合梁桥的墩柱扭转效应被引量：3
- 2014年
- 为了研究曲线钢-混凝土组合梁桥在罕遇地震下的墩柱扭转效应,基于考虑扭转效应的钢管混凝土纤维梁模型,建立了曲线组合梁桥的杆系有限元分析模型。对不同输入方向的三条地震波作用下是否考虑墩柱扭转效应的纤维梁模型的计算结果进行了对比,包括墩顶位移、墩柱扭转角和墩柱内力等。在此基础上,对曲线组合梁桥在罕遇地震作用下的扭转效应的关键影响参数进行了分析。结果表明:采用考虑扭转效应的纤维梁模型分析曲线组合梁桥在地震作用下的受力反应,可有效的反映罕遇地震下曲线钢-混凝土组合梁桥的墩柱扭转效应。另外,曲率半径和墩高是影响曲线组合梁桥在纵向地震作用下墩柱扭转效应的主要因素。
- 王宇航聂建国樊健生杨小刚
- 关键词：钢-混凝土组合结构罕遇地震有限元
- 钢管混凝土在压弯扭受力状态下的有限元模型被引量：8
- 2013年
- 为了研究钢管混凝土柱在压-弯-扭复合受力状态下的力学性能,在大型通用有限元程序ABAQUS基础上,选取合理的材料本构方程,包括混凝土塑性损伤模型和钢材理想弹塑性模型,并施加位移约束条件和定义钢管混凝土柱的压-弯-扭复杂受力加载模式,从而建立钢管混凝土柱的"壳-实体"精细有限元模型.有限元模型计算结果与文献试验结果吻合良好,并且能够获得钢管混凝土中钢管和混凝土材料每一点的应力和应变状态,也能获得宏观扭矩-扭转角滞回曲线,研究结果充分表明钢管混凝土的"壳-实体"精细有限元模型在兼顾计算精度的同时能够获得较为全面的分析计算结果.
- 王宇航聂建国樊健生
- 关键词：钢管混凝土非线性
