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装配式地下粮仓钢-混组合仓壁节点力学性能有限元分析 总被引：5，自引：5，他引：0
地下粮仓是构建绿色储粮新体系的重要技术支撑,结合工程实际提出了一种新型装配式钢板-混凝土组合地下粮仓。为了建立适用于装配式地下粮仓的有限元模型以模拟分析组合仓壁节点的力学性能,并通过有限元分析指导组合仓壁节点力学性能试验的开展,基于工程设计的钢板-混凝土组合仓壁及连接接头,采用ANSYS软件建立了仓壁及其节点1∶1足尺试件的有限元模型,模拟分析了无接头、有接头试件的受弯和受压性能,并开展仓壁节点抗弯、抗压试验对有限元模拟结果进行验证分析。结果表明:试件的钢板和混凝土由栓钉连接为一体,试验过程中二者未见剥离可共同工作,建模时钢板和混凝土共用结点以及接头钢板之间假定为刚性连接是适用的;同类试件挠度曲线、轴压荷载-位移曲线的试验结果与其有限元模拟结果基本一致,无接头试件和有接头试件弯曲跨中位移、轴压最大位移的试验值与对应的模拟值,相对误差分别在4%和10%以内;试验过程中试件未发生明显破坏和过大变形,应力总体上未超过工程设计允许值,数值模拟结果精度满足工程所需;有接头试件力学性能与无接头试件相近,设计的仓壁及其节点是安全、可靠的,其结构计算可以采用等同原理,即该装配式仓壁可等效为现浇一体的无接头仓壁。建立的仓壁节点有限元模型适用于新型装配式地下粮仓,研究结果为装配式地下粮仓有限元建模分析、结构计算提供参考,为组合仓壁节点试验的开展提供指导。 相似文献
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装配式钢-混组合地下粮仓具有节能、低损、保障粮食品质的优点,但钢-混组合仓壁竖向节点的结构形式和力学性能仍是制约其广泛推广应用的关键难题。为此,该研究提出一种适用于装配式钢-混组合仓壁的新型节点,利用两点对称加载受弯试验研究其在弹塑性阶段的受弯性能,并与无节点钢-混组合仓壁试件进行对比,分析了各试件在荷载作用下的破坏形态、内力和变形规律。结果表明：各试件的位移与应变均随着弯矩的增加而增加,整体呈现上部受压,下部受拉的受力形态;相较于无节点试件和无梯形传力钢板试件,新型节点试件刚度显著增加,抗弯承载力分别提高了15%和17%;相较于无梯形传力钢板试件,新型节点试件屈服荷载提高了29%;传力钢板和内防水钢板拉应变均随跨中弯矩增大而线性增大,在新型组合节点中两者可共同发挥抗拉作用。研究结果可为装配式地下粮仓和类似地下结构受弯性能分析提供参考。 相似文献
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装配式地下粮仓钢板-混凝土组合仓壁轴压受力性能分析 总被引：2，自引：2，他引：0
为了研究装配式地下粮仓钢板-混凝土组合仓壁的轴压力学性能,该研究在仓壁试件轴压试验的基础上,对仓壁试件进行非线性有限元分析,模拟试件加载的全过程,进一步分析试件及其组件在加载过程中的受力性能及工作机理,并对钢板强度、混凝土强度、距厚比等不同的参数影响规律进行了分析。结果表明:有限元模拟结果与试验结果吻合较好,在最大试验载荷5 000 kN时模拟轴向压缩总变形与试验平均轴向压缩总变形相对差值为4.2%,建立的有限元模型适用;在弹性阶段仓壁预制块部位混凝土和接头部位止水钢板分别承担了79.7%和50.9%的荷载,峰值荷载主要由混凝土和传力钢板决定,达到峰值荷载后接头部位止水钢板承担更大的荷载,增强止水钢板可以改善试件的延性;相较钢板强度、距厚比和止水钢板厚度,混凝土强度对仓壁试件的初始刚度和峰值荷载影响最大,混凝土强度、钢板强度、距厚比和止水钢板厚度对峰值荷载回归得到的回归系数值分别为0.910、0.154、-0.005和0.301;止水钢板的强度和厚度较小时,试件易发生脆性破坏;结合设计参数分析中得到的荷载-变形曲线,提出2种荷载-变形模型曲线,进一步提出装配式钢板-混凝土组合仓壁轴压峰值荷载简化计算式,得到的计算峰值荷载与有限元峰值荷载相对差值均不超过9%,计算结果具有较高的精度。研究结果可为装配式地下粮仓仓壁的工程设计提供指导和参考。 相似文献
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地下粮仓塑料-混凝土防水体系抗水压试验 总被引：3，自引：3，他引：0
地下粮仓具有节能、节地、低温和绿色环保等优点，但由于地下水的影响，防水防潮一直是安全储粮的技术难题，为此提出以聚丙烯塑料（Polypropylene Plastic，PP）作为内衬材料的塑料-混凝土防水体系，其中，塑料板与混凝土采用塑料栓钉连接。考虑不同栓钉间距200、300和400 mm，设计制作了3个用于地下粮仓的塑料-混凝土水压试件，进行了水压加载试验，分析了塑料构件在水压作用下形态、破环机理、内力和变形。试验结果表明：在水压作用下，塑料板内应力和位移都随水压的增大而增大，节点位置承受较大拉力且应力最大值分布不均，跨中位置承受应力较小且最大值分布均匀；塑料板内跨中位置的位移值随水压增大呈线性增加，节点位置的位移值变化较小。在试验分析的基础上，在10 mm厚塑料板和给定连接节点条件下，提出了塑料-混凝土防水体系优化设计措施，塑料-混凝土防水体系达到水压承载力时其破坏模式随栓钉间距的变化而不同，在栓钉间距为200 mm时，其水压承载力达到180 kPa时发生节点焊缝强度破环，此类构件可通过增强节点处焊缝强度提高塑料构件的整体水压承载力；在栓钉间距为300 mm时，其水压承载力达到80 kPa时发生塑料板破环，此类构件可通过增大板厚来提高构件的整体水压承载力；在栓钉间距为400 mm时，其水压承载力达到38 kPa时发生节点焊缝强度破环，此类构件可增大节点焊缝强度来提高构件的整体水压承载力，研究结果为地下粮仓的防水设计提供参考。 相似文献
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针对新型地下粮仓采用钢板作为防水层、环氧结构胶粘结钢板与加气混凝土砌块作为防潮层的构造做法,分析在粮食水平侧压力及竖向摩擦力作用下该构造层的安全性与可靠性,设计3种胶粘面积分别为A、0.8A、0.5A的试件（A为单块加气混凝土砌块与钢板的接触面积）,分别对其进行竖向单向加载与水平-竖向双向加载,分析3种胶粘面积及2种受力状态对钢板加气混凝土砌块构造层的荷载-位移、承载能力、粘结强度及破坏形态的影响。研究结果表明：水平荷载即仓内储粮产生的水平侧压力对界面粘结性能是有利的;试件在水平-竖向双向加载时更有利于界面的稳定;竖向单向加载作用下胶粘面积为0.5A时的理论最大储粮高度最小,且大于实际储粮高度,说明在地下粮仓设计中,当环氧结构胶粘结面积超过加气混凝土砌块与钢板接触面积的50%时,能够满足储粮荷载作用下的承载能力及粘结强度要求。研究成果可为新型地下粮仓防水防潮构造层的安全性与可靠性提供参考依据。 相似文献
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设计了一种钢箍碳纤维布组合节点,可以适应原竹管材的不规则性并对其进行有效接长,采用特定方法成拱,根据需要形成不同跨度的竹拱。为研究采用此连接节点的竹拱在全跨荷载作用下的平面内稳定承载能力、变形性能以及节点的连接性能,制作了2个10 m跨度的竹拱试件并进行平面内稳定承载力试验。试验结果表明:全跨荷载作用下,有平面外侧向支撑的竹拱试件在产生较大的平面内位移后,发生平面内反对称失稳;采用连接节点的竹拱延性好;节点在受荷全过程的连接性能良好,试件失稳后的破坏区域均处于临近节点的竹管部分。试验结果及有限元分析使进一步详细研究此类节点的受力机理、承载性能具有现实意义,同时推动此类节点竹拱结构的工程应用。 相似文献
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为研究连栋温室柱脚节点尺寸对节点承载力的影响,依托珠海某Venlo型温室项目,基于《混凝土结构设计规范》《化工设备基础设计规定》以及《混凝土结构构造手册》对中柱基础短柱和边柱柱脚节点的构造进行设计,通过数值模拟和节点试验研究了中柱基础短柱柱脚节点的抗弯性能、边柱柱脚节点的抗剪性能以及破坏机理。结果表明：2种节点的屈服荷载和极限荷载随着节点构造尺寸的减小而降低,其破坏过程可划分为3个阶段：弹性阶段、屈服阶段、极限承载力阶段。中柱基础短柱柱脚节点破坏模式为受拉侧混凝土锥形破坏,边柱柱脚节点的破坏模式为混凝土楔形体破坏,研究结果可为连栋温室柱底地脚螺栓节点设计提供参考。 相似文献
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为研究新疆农村装配式轻钢-沙漠砂轻骨料混凝土剪力墙结构墙肢中钢丝替代钢筋的可行性,以及检验各墙肢在水平地震作用下的抗震性能和破坏形态是否符合预期的多道抗震设防工作目标,对2个边缘墙、2个窗间墙、1个窗下墙及1个普通钢筋混凝土剪力墙试件进行拟静力试验,对比分析各试件的滞回曲线、骨架曲线、位移延性、耗能能力和承载能力。结果表明:边缘墙、窗间墙及普通钢筋混凝土剪力墙试件发生延性的压弯破坏,窗下墙试件发生脆性的剪切破坏;窗间墙与普通剪力墙在配筋率相同的条件下抗震性能指标接近,剪力墙中钢丝可代替钢筋;经比较,边缘墙试件极限位移角、延性系数、黏滞阻尼系数值最大,分别为1/50、3.37和0.163,其抗震性能最优,窗间墙试件次之,窗下墙最差,符合预期的工作目标;边缘墙、窗间墙可按偏心受压构件的正截面计算理论计算其水平受荷承载力。 相似文献
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为研究现代竹构建筑中钉节点的受力性能和变形性能,对85个竹集成材钉连接节点试件进行单调加载试验,研究不同钉子端距、中距、边距、行距对钉节点的承载性能、变形特性和破坏机理的影响。试验结果表明,节点的力学性能主要取决于端距和中距,而边距和行距的影响较小。加载初期的钉孔间隙导致节点初期的刚度较低。当端距和中距小于6D(D为钉子直径)时,节点的承载力随着端距和中距的增加而呈增大趋势,当端距和中距大于等于6D时,节点的承载力将不再增大。钉节点的破坏形态与钉子的布置密切相关。当端距或中距小于6D时,分别以端部剪切破坏和纵向劈裂破坏为主;当边距小于4D或行距小于3D时,分别以劈裂和块剪破坏为主。当钉子的端距、中距、边距和行距布置满足最小容许要求时,钉节点以销槽承压破坏模式为主,表现出较好的延性特征。试验结果的回归分析表明,Folz模型能较好地反映钉节点在各个受力阶段的荷载-位移本构关系,而基于Foschi和Hassanieh模型预测的弹塑性阶段的钉节点荷载-本构关系结果偏于保守,但明显高估了破坏阶段的受力变形性能。研究结果可为竹集成材钉节点的设计与应用提供参考。 相似文献
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基于Galerkin法的地下粮仓围护结构传热特性数值模拟 总被引：3，自引：2，他引：1
无网格伽辽金法是一种新兴的数值计算方法,具有无需单元或网格、节点任意增减、计算精度高、收敛快等优点。该文提出利用无网格伽辽金法研究地下粮仓围护结构的传热问题。以实际地下粮仓为实例,利用MATLAB软件开发了无网格伽辽金法程序,采用无网格伽辽金法实现了地下粮仓围护结构传热规律的数值模拟。将MATLAB数值模拟结果与实际地下粮仓的实测数据进行对比分析,验证了无网格伽辽金法的预测精度。分析了土壤导热系数、地表风速及顶板距地表面距离对地下粮仓围护结构传热的敏感性,探讨了保温层厚度及布置方式对围护结构传热的影响。数值模拟研究结果显示夏季地下粮仓围护结构温度实测值与预测值之间的最大偏差为-0.17℃,冬季地下粮仓围护结构温度实测值与预测值之间的最大偏差为0.24℃,说明无网格伽辽金法具有较高的预测精度。地下粮仓围护结构传热对土壤导热系数的变化非常灵敏,因此需要谨慎确定土壤导热系数。地下粮仓顶板上部区域的温度梯度较大,顶板安装保温隔热层可显著减小地下粮仓顶板的热流密度,采用内保温比外保温有更好的保温隔热效果,因此地下粮仓顶板应采用内保温的保温隔热方式。地下粮仓围护结构传热的数值模拟结果可为地下粮仓的工程设计提供参考和依据。 相似文献
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观光温室结构楔形箱型矩管柱梁连接节点抗震性能 总被引：2，自引：2，他引：0
为了满足温室结构的建设需要,提出了一种楔形箱型矩管柱与H形钢梁连接节点构造型式,并对该种节点的抗震性能进行研究。利用ANSYS对该节点进行了往复荷载作用下的有限元模拟分析,讨论了钢梁翼缘、腹板厚度及矩管柱壁厚对钢节点抗震性能的影响。结果表明,楔形箱型节点在往复荷载作用下梁端塑性铰位置向跨中偏移,保证了"强柱弱梁、强节点弱构件"设计理念的实现。累积耗能比传统的外联板式节点高出25.40%,比内隔板式节点减少20.46%,滞回曲线相对饱满,体现了良好的抗震性能。同时,梁翼缘和腹板的厚度及楔形箱形截面宽度变化率对于节点的抗震性能有较大的影响,建议实际工程中截面宽度变化率取1:4。计算结果表明该节点具有良好的抗震性能。 相似文献
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梯形渠道衬砌冻胀破坏弹性地基板模型 总被引：1，自引：1，他引：0
为探讨开放系统中梯形混凝土衬砌渠道的冻胀问题,根据衬砌板与冻土地基的相互关系,采用 Winkler弹性地基板理论建立了考虑冻胀力和冻结力作用的衬砌板冻胀破坏力学模型,使用解析法得到了衬砌板变形和内力解,对不同地下水埋深、衬砌板几何参数的影响规律进行了分析。通过与已有现场观测值和计算值进行对比,验证了弹性地基板理论计算结果的正确性。研究结果表明：坡板在非均匀分布的冻胀力作用下,挠度、弯矩和剪力也表现为非均匀分布,挠度最大值在坡顶距坡脚2/3处,弯矩最大值靠近底板位置,拉应力分布与内力分布规律一致,与已有研究结果吻合。与梁理论相比,板理论计算结果表明衬砌板的挠度和内力沿板宽方向为非均匀分布,挠度和弯矩在自由边界（纵向伸缩缝）处增大,扭矩主要分布在衬砌板的拐角处。切向冻结力对渠道冻胀影响较小,在原渠道工况下,不考虑切向冻结力与考虑最大切向冻结力之间,最大挠度相差0.7 mm。针对不同地下水位的渠道,给出了衬砌板的安全厚度,可为现浇混凝土梯形渠道的抗冻胀设计提供参考和理论依据。 相似文献
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开放系统预制混凝土梯形渠道冻胀破坏力学模型及验证 总被引：6，自引：5，他引：1
预制混凝土衬砌渠道在中国北方寒冷地区得到普遍应用,而其在高地下水位条件下的冻胀力学分析尚无简捷、可靠的方法。该文假定渠道基土服从Winkler假设,从而在特定地区相似的土质、气候条件下衬砌板各点的基土冻胀强度仅与相应点的水分补给强度有关,结合冻胀力、基土冻胀率和地下水埋深三者相互间的函数关系,提出了一种计算渠道衬砌冻胀受力分布的方法。将其应用到一类预制板尺寸适中的预制混凝土衬砌梯形渠道中,建立了冻胀破坏力学模型。结合力学分析和工程实践,对预制混凝土衬砌结构可能发生的冻胀破坏形式和原因进行了分类,并确定了相应的冻胀破坏验算控制截面,提出了相应的冻胀破坏判断准则。采用单位荷载法提出了一种对板间接缝处法向冻胀位移进行直接验算的方法。最后,结合工程实例进行了计算,结果表明,模型合理可靠,可为工程设计提供一定的参考和理论依据。 相似文献
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为研究半刚性柱脚底板压力分布,以轻型方钢管柱脚底板为研究对象,首先利用数值模拟方法,考虑柱脚与混凝土基础间非线性静力接触效应,针对4种加劲肋布置方式、6种偏心矩,分别计算24个轻型方钢管柱脚模型的底板受力情况,得到了底板压力分布规律,在此基础上提出了三折线底板压力分布模型,给出了轻型方钢管柱脚底板压力简化计算模型,并确定了相应关键参数。将简化计算模型结果与数值模拟、基于Winkler弹性地基梁模型的解析解和三角形压力分布的底板压力计算结果相对比。结果表明:三角形压力分布计算得到的底板最大压力值位于底板端部,而数值模拟、解析解及该文简化计算模型得到的最大压力值均位于柱截面翼缘处,且三角形压力分布的底板压力最大值明显大于该文简化计算模型结果,简化计算模型计算的底板压力最大值与数值模拟结果较为接近,且二者与解析解底板压力分布曲线亦吻合良好(误差大约为10%)。研究成果为轻型方钢管柱脚设计提供了更为精确适用的计算方法。 相似文献
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为揭示地上输料通道对浅圆仓仓壁和通道受力的影响,开展了不同高径比、不同偏心率的缩尺筒仓模型装卸料试验,并将测试结果与筒仓标准GB 50077—2017有关规定进行对比分析。装料试验结果表明,通道的存在影响了仓壁底部的侧压力分布,仓壁侧压力在通道高度范围内明显小于筒仓标准预测值。整个卸料过程可以归纳为一个倒锥不断下切的过程,倒锥的顶点位于卸料口的正上方。卸料试验中没有观测到超压系数随着卸料偏心率增大而增大的现象。高径比在0.69以下时,仓壁和通道上超压系数普遍较小;高径比接近1.0时,仓壁和通道上超压系数迅速上升。当通道依据标准GB 50077—2017判定为深埋时,通道压力预测值明显小于测试值,偏于不安全。主次通道顶壁及侧壁的静载压力依据本文提出的浅埋公式计算更加合理,其中贮料高度应取为通道计算点的实际贮料高度。建议浅圆仓设计时适当考虑通道的顶壁和侧壁超压系数,可取1.2～1.3。 相似文献