横向冲击荷载作用下带肋焊接工字形钢梁的动力响应及损伤研究

来源 :福建工程学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:alyue_wang
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
带肋焊接工字形钢梁因其良好的力学能性和经济实用性,广泛用于工业厂房和多高层建筑中,在其服役期间可能受到意外冲击荷载作用时,钢梁出现损伤、甚至破坏,危及结构的安全性,造成生命和财产损失。因此开展横向冲击荷载作用下带肋焊接工字形钢梁的动态响应及损伤研究具有重要意义,可为带肋焊接工字形钢梁结构抗冲击设计提供有益的参考。本文进行带肋焊接工字形钢梁的落锤冲击试验并运用Abaqus软件对冲击荷载作用下焊接工字形钢梁的动态响应及损伤进行研究,所做工作的主要内容如下:(1)开展带肋焊接工字形钢梁落锤冲击试验其动力响应分析。分析冲击高度、冲击质量和构造形式对焊接工字形钢梁的变形形态、冲击力、跨中竖向位移等动力响应的影响。结果表明:带肋焊接工字形钢梁具有良好的耗能能力,能量吸收率平均为76.62%左右;与无肋焊接工字钢梁相比,带肋间距为600 mm的钢梁,试件跨中挠度平均降低6.9%;带肋间距为300 mm的钢梁,试件跨中挠度平均降低11.6%;同一构造形式试件随冲击高度增加,冲击力平台值不断减小。(2)建立横向冲击荷载作用下带肋焊接工字形钢梁有限元模型,并与已有的落锤冲击试验进行验证。考虑冲击作用下材料的高应变率,采用Johnson-Cook本构模型,合理划分网格,并将模型沙漏能占比控制为2%左右。将有限元计算结果与试验数据进行对比验证,结果表明:有限元模拟与试验两者的试件变形形态拟合较好;冲击力、位移时程曲线形态吻合,其中冲击力峰值偏差为6%左右,跨中最大位移偏差为7%左右。故本文所建立模型可以有效模拟带肋焊接工字形钢梁在冲击荷载作用下的动力性能。(3)进行带肋焊接工字钢梁动力响应参数分析。考虑参数包括冲击速度、冲击质量、构造形式,分析各参数对冲击力、跨中竖向位移、侧向位移和加速度分布变化情况的影响。结果表明:随冲击速度增加(5 m/s增至10 m/s),同一构造形式的钢梁其冲击力峰值和跨中残余位移增大(增幅22.03%和341.30%);冲击质量对钢梁的峰值冲击力影响不大(增幅不足1%),但对其跨中位移影响明显(增幅不足30.03%);对于不同带肋间距的钢梁,其侧向位移和跨中残余位移随加劲肋间距的减小而明显减小(平均降幅56%);带肋钢梁的侧向位移比无肋钢梁小(平均降幅42%);带肋钢梁比无肋钢梁更有利于减小其跨中加速度,从而减小惯性力(平均降幅约11%)。(4)划分焊接工字形钢梁的损伤评估等级,建立损伤等级评估曲线。基于变形破坏判断、扭转屈曲破坏判断和起始损伤判断准则分析钢梁的损伤,将钢梁损伤程度等级划分为轻度损伤、中度损伤、重度损伤和破坏失效。不同损伤等级所对应的受冲击后钢梁跨中竖向残余位移与其计算跨度之比(δ/l0)的范围为:当钢梁δ/l0≤1/120,钢梁判定为轻度损伤;当钢梁δ/l0(29)1/12且Δ1/t>1时,判定为破坏失效。建立以冲击质量、冲击速度为横纵坐标的损伤等级评估曲线,根据冲击质量和冲击速度组合数据点定位曲线损伤区域,可快速判定实际工程中受冲击钢梁的损伤等级。
其他文献
钢管再生混凝土柱克服传统再生混凝土的力学缺陷,为拓展再生混凝土在结构工程中的应用范围开辟新的途径,做到保护环境和资源再利用。其在使用过程中除了遭受永久荷载与可变荷载之外,还会遭受非静态的冲击荷载作用。为此,本文将对钢管再生混凝土柱的抗冲击性能进行深入研究。具体内容包括以下方面:(1)开展钢管再生混凝土柱的落锤冲击试验研究。试验参数主要包括冲击高度、落锤质量、再生粗骨料取代率、轴压比。试验中得到钢管
学位
在过去几年中,自动驾驶技术的快速发展。然而,由于道路场景复杂而多变,实现车辆完全自主行驶仍然是一项艰巨的任务。本文主要针对自动驾驶车辆搭载的激光雷达传感器(Li DAR)获取的点云数据和视觉传感器获取的图像数据,进行自动驾驶道路场景下的3D目标检测方法的研究。相比传统的图像目标检测,3D目标检测不仅要识别出目标的类别,而且还要检测出目标的位置、尺寸大小等空间信息,以便自动驾驶系统能够更加准确地决策
学位
为改善预制拼装RC桥墩拼接缝的受力性能和耐久性,提高拼装效率和施工安全性,提出CFST(钢管混凝土)榫卯-灌浆套筒混合连接、CFST榫卯-现浇UHPM(超高性能砂浆)混合连接的两种新型装配式桥墩接头构造。开展了1根两节段CFST榫卯-现浇UHPM混合连接装配式桥墩(编号GX-1)、1根两节段CFST榫卯-灌浆套筒混合连接的装配式桥墩(编号GT-1)的拟静力试验研究,并以前期研究的1根整体现浇桥墩(
学位
α位于深水环境的跨海斜拉桥,地震作用会诱发显著的地震动水力,地震动水力对其减震控制效果的影响不容忽视。本文以某主跨400m的高速铁路跨海斜拉桥为例,基于辐射波浪理论推导了不同截面尺寸构件的地震动水力解析解,比选出适用于高桩承台群桩基础的动水力附加质量计算组合,建立了考虑地震动水力的水-结构相互作用模型。采用OpenSees分别建立了考虑、不考虑地震动水力的有限元模型,探究了地震动水力对桥梁动力响应
学位
基于振动测试的结构损伤识别方法已在工程结构中广泛应用。然而,由于环境影响及传感器自身性能退化,结构监测响应数据异常时有发生。这将影响结构损伤诊断率。随着人工智能的不断发展,深度学习因其具备自动提取特征和识别效率高等优点被应用于图像识别、故障诊断、大数据处理等领域,近年来,深度学习也已逐步应用于土木工程结构损伤检测研究领域。本文综合考虑传感器性能退化和深度学习优点,开展了基于二维卷积神经网络的结构响
学位
由于地质、地形和线形等客观条件的限制以及地下空间需要大规模综合开发利用,使得地下隧道线路増多,隧道间的净距出现越来越小的态势,或立体交叠,或平面并行、交叉,常常形成隧道群。不同于一般的单洞隧道,群洞隧道在施工中会产生许多复杂的力学问题,特别是浅埋下穿高速公路的群洞隧道,出现包括洞室之间、洞室与围岩的相互作用、洞室局部与整体失稳、洞室围岩体系在行车动载作用下的动力响应等问题,必然存在隧道施工方法优化
学位
当前,大量钢筋混凝土(Reinforced concrete,简称RC)柱墩的病害调查资料表明,由于超载作用、环境腐蚀和泥沙冲刷等因素,造成RC柱墩普遍出现较为严重的病害,如混凝土保护层出现碳化、截面开裂、钢筋锈蚀鼓胀等,修复难度大,后期维护成本高,存在诸多不可预见的风险。因此,为从根本上解决现有RC柱墩的病害,本研究基于超高性能混凝土(Ultra high performance concret
学位
由于城市地下空间的开发利用以及城市轨道交通的建设需求,邻近既有地铁隧道的基坑工程越来越多。基坑开挖将引起邻近地铁隧道衬砌管片周围的土压力发生变化,导致管片产生附加内力。如果既有隧道产生的变形过大,将会造成管片开裂和隧道不均匀沉降等不良现象,严重威胁地铁的运营安全。已有的研究主要是对邻近隧道的纵向受力和位移进行分析,对隧道横向影响的研究较少。本文采用数值模拟的方法对旁侧既有隧道的横向力学响应规律进行
学位
随着城市地下工程的快速发展,人工冻结法凭借其良好的止水性能、支护稳定、形式灵活等优点,现已成为地铁隧道加固工程中常用的加固技术。对于地下立体交叉隧道线路冻结施工,考虑隧道在冻结过程中的冻胀位移则尤为重要,超过工程控制的冻胀变形将对周边建筑物、道路、管线等产生影响。特别是当冻结暗挖隧道处于既有地铁车站正下方,一有不慎将引发地铁车站建筑物结构变形、底板隆起等工程事故。因此,研究冻结加固下穿暗挖通道在施
学位
铝合金以其自重轻、耐腐蚀性能好、免维护、外形美观等优势在建筑结构领域应用愈加广泛。由于铝合金焊接热影响区范围内材料强度显著下降,铝合金结构通常采用机械连接的方式,由高强螺栓连接的铝合金框架梁柱节点具有承载力高、延性好、施工简单等优点,被认为是代替铝合金焊接连接的较好连接方式之一。目前对铝合金结构的研究多集中在网壳网架空间节点,而高强螺栓连接铝合金框架梁柱节点的试验研究较少且缺乏系统性,在一定程度上
学位