检索结果-内蒙古大学图书馆

土木工程学报 2025年第2期58卷 50-62,85页

作者：陈康明樊林杰杨益伦吴庆雄罗健平缪承谕福州大学土木工程学院福建福州350116 福州大学福建省高校工程结构重点实验室福建福州350116 福州大学福建省土木工程多灾害防治重点实验室福建福州350016

为研究钢管混凝土KK(CFST-KK)型节点应力集中系数(SCF)计算方法,开展CFST-KK型节点模型试验和实体有限元分析,通过试验与有限元结果对比分析验证了有限元模型正确性;通过有限元参数分析揭示CFST-KK型节点SCF的敏感性以及管内混凝土的影... 详细信息

为研究钢管混凝土KK(CFST-KK)型节点应力集中系数(SCF)计算方法,开展CFST-KK型节点模型试验和实体有限元分析,通过试验与有限元结果对比分析验证了有限元模型正确性;通过有限元参数分析揭示CFST-KK型节点SCF的敏感性以及管内混凝土的影响机理;探讨现有相贯管节点SCF计算方法的适用性,基于节点刚度推导得到钢管KK(CHS-KK)型节点SCF计算方法,基于变形相似原则并考虑管内混凝土与主管管壁的剥离变形作用,提出了CFST-KK型节点SCF计算方法。结果表明:有限元模型最大误差为8.0%,具有良好的精度;计算CFST-KK型节点SCF时,可只考虑轴力和面内弯矩的作用而忽略面外弯矩的作用;主管径厚比对CFST-KK型节点SCF的影响最为显著,主管内填混凝土可提升主管管壁整体径向刚度,使CFST-KK型节点SCF减小28.5%~48.9%;采用现有相贯管节点SCF计算方法计算CFST-KK型节点SCF时均存在较大误差;扩展有限元参数分析验证了文章提出的CHS-KK和CFST-KK型节点SCF计算方法具有良好的精度且计算结果偏于安全。

关键词：钢管混凝土KK型节点应力集中系数计算方法有限元分析理论推导

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工字梁组合刚构桥墩梁节点传力机理与设计方法

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湖南大学学报(自然科学版) 2025年第3期52卷 47-59页

作者：黄育凡陈凌杰吴庆雄林飞鸿福州大学土木工程学院福建福州350116 福建省土木工程多灾害防治重点实验室福建福州350116 工程结构福建省高校重点实验室福建福州350116

工字梁组合刚构桥墩梁节点受力复杂,墩梁节点传力机理与荷载分配规律尚不明确,且缺乏相应的墩梁节点计算方法.通过对比工字梁组合刚构桥墩梁节点试验结果,采用验证后的实体有限元计算模型,根据墩梁节点各部件在桥墩轴力、弯矩、剪力单... 详细信息

工字梁组合刚构桥墩梁节点受力复杂,墩梁节点传力机理与荷载分配规律尚不明确,且缺乏相应的墩梁节点计算方法.通过对比工字梁组合刚构桥墩梁节点试验结果,采用验证后的实体有限元计算模型,根据墩梁节点各部件在桥墩轴力、弯矩、剪力单独作用下的受力状态,分析墩梁节点的传力机理和荷载承担占比,建立各部件的设计计算方法,并开展工字梁组合刚构桥试设计.结果表明:墩梁节点的轴力和弯矩传递机理和路径接近,剪力传递机理有所区别;纵梁与横梁各承担45%~55%荷载传递,轴压力和轴拉力作用下纵梁传力路径及荷载承担占比有所变化,直接由纵梁传递的荷载主要通过纵梁下翼缘传递,传递至横梁的荷载主要由横梁腹板栓钉承担.纵梁设计应考虑桥墩截面附加应力,横梁按照简支梁均布荷载受力模式计算,横梁腹板连接件设计按承担所有传递至横梁的荷载计算,纵梁腹板栓钉及下翼缘栓钉按照构造要求配置.试设计桥梁墩梁节点验算满足要求,有限元分析与理论计算结果相符,建立的墩梁节点设计方法可适用于工字梁组合刚构桥设计.

关键词：组合桥梁节点有限元分析传力机理计算方法

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钢管混凝土混合柱抗震性能试验研究

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工程力学 2025年第3期42卷 167-180页

作者：袁辉辉程军吴庆雄杜雨鸿陈宝春吴祎贤福州大学土木工程学院福州350116 福建省土木工程多灾害防治重点实验室福州350116 工程结构福建省高校重点实验室福州350116 厦门市市政工程设计院有限公司厦门361008 福建诚铄建设工程有限公司福州350800

钢管混凝土(CFST)混合柱是在柱底一定高度内采用钢筋混凝土(RC)腹板、其余节段采用空钢管缀杆连接CFST柱肢的一种新型组合结构。为研究CFST混合柱的抗震性能,以RC腹板高度系数(腹板高度与柱高的比值)和柱肢纵向间距为参数,进行了6个CFS... 详细信息

钢管混凝土(CFST)混合柱是在柱底一定高度内采用钢筋混凝土(RC)腹板、其余节段采用空钢管缀杆连接CFST柱肢的一种新型组合结构。为研究CFST混合柱的抗震性能,以RC腹板高度系数(腹板高度与柱高的比值)和柱肢纵向间距为参数,进行了6个CFST混合柱试件的拟静力试验。研究结果表明:水平低周反复荷载作用下,CFST混合柱的抗震性能良好,荷载-位移滞回曲线呈饱满梭形,主要破坏形式表现为格构段的剪切型破坏、柱肢塑性铰区域钢管的局部鼓曲变形以及RC腹板顶部刚度过渡段混凝土开裂、剥落;当RC腹板高度系数从0.0变化到0.3时,CFST混合柱的塑性铰区域由柱底截面上移至RC腹板顶部,试件弹性刚度和水平峰值荷载分别增大了约53%和31%,极限位移延性系数略微提高了约5%;而当RC腹板高度系数从0.3变化至0.7时,CFST混合柱的塑性铰区域均出现在RC腹板顶部,试件弹性刚度和水平峰值荷载显著增大,分别增加了约172%和98%,相同位移下的累积滞回耗能也明显增加,但极限位移延性系数减少了约16%;当柱肢纵向间距从650 mm减小至250 mm,柱肢塑性铰区域由RC腹板顶部转移至柱底截面,且结构的破坏形态逐渐转变为整体失稳破坏,弹性刚度和水平峰值荷载分别减小了约67%和47%。根据结构受力特点,提出了CFST混合柱水平承载力计算方法,得到的计算值与试验值吻合较好。

关键词：钢管混凝土混合柱拟静力试验腹板高度系数柱肢纵向间距抗震性能水平承载力

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柱脚形式不同的部分填充混凝土装配式钢桥墩抗震性能研究

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土木工程学报 2025年

作者：吴庆雄郑其鑫袁辉辉秦志清福州大学土木工程学院福建省土木工程多灾害防治重点实验室福州大学工程结构福建省高校重点实验室福建省交通规划设计院有限公司

为探究不同柱脚连接形式对部分填充混凝土装配式钢桥墩（简称“PS-PFC桥墩”）的抗震性能的影响，以柱脚形式为主要参数，进行了3个混凝土填充率为25%的大比例PS-PFC试件的拟静力试验，并采用ABAQUS软件开展了此类桥墩的精细化有限元模... 详细信息

为探究不同柱脚连接形式对部分填充混凝土装配式钢桥墩（简称“PS-PFC桥墩”）的抗震性能的影响，以柱脚形式为主要参数，进行了3个混凝土填充率为25%的大比例PS-PFC试件的拟静力试验，并采用ABAQUS软件开展了此类桥墩的精细化有限元模拟与拓展参数分析。结果表明：采用埋入式柱脚的桥墩具有最强的滞回耗能能力，但延性最差，混凝土填充面上方的钢管破坏严重，震后修复困难。采用端承式柱脚与外包式柱脚的桥墩受力机理相似，耗能水平相当，均具有优良的延性，前者达到极限状态时表现为锚杆拉伸变形和柱底钢板屈曲变形，震后修复较易，而后者外包层混凝土破碎、承台混凝土崩裂，震后修复不易。埋入式桥墩的峰值荷载和延性皆与轴压比呈负相关，而端承式与外包式桥墩则相反；钢管强度、锚杆直径和外包层高度等参数均会不同程度地影响桥墩的抗震性能。进而提出了PS-PFC桥墩的水平承载力理论计算方法，其计算结果与有限元分析结果吻合良好。

关键词：装配式钢桥墩柱脚形式抗震性能试验有限元分析水平承载力

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基于开源程序的大跨桥梁模型更新

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工程力学 2025年第3期42卷 181-190页

作者：郑俊浩王达荣管仲国林楷奇福州大学土木工程学院福建福州350116 可持续与创新桥梁福建省高校工程研究中心福建福州350108 福建省交通规划设计院有限公司福建福州350004 同济大学桥梁工程系上海200092 福建省土木工程多灾害防治重点实验室福建福州350116

大跨桥梁作为重要的基础工程设施,准确评估其即时服役状态、建立高保真数值模型是提升城市交通防灾水平的重要途径,实现上述目标依赖于高效可靠的复杂结构模型更新与分析技术。但已有研究多依赖商业软件平台,存在价格昂贵、算法更新速... 详细信息

大跨桥梁作为重要的基础工程设施,准确评估其即时服役状态、建立高保真数值模型是提升城市交通防灾水平的重要途径,实现上述目标依赖于高效可靠的复杂结构模型更新与分析技术。但已有研究多依赖商业软件平台,存在价格昂贵、算法更新速度较慢和软件接口复杂等局限性,限制了相关研究的深入发展。因此,该文基于开源有限元分析平台OpenSees和编程语言Python,开发了适用于复杂工程结构模型更新的开源程序框架。基于Python开发了工程结构模型更新所需的高效并行优化算法,进一步编写不同功能模块的软件接口,连接模型分析平台与并行优化算法,实现复杂工程结构模型的并行分析和模型更新。在此基础上,以一个简支梁损伤识别为例,验证了上述计算程序的有效性与计算精度。以苏通大桥振动台试验缩尺模型为研究对象,采用模态置信准则匹配有限元模型和振动台试验获得的模态振型和频率数据,构建模型更新所需的优化函数,采用高性能计算平台,开展试验桥梁的模型更新并验证上述程序框架的计算效率。结果表明,该框架可以实现大跨斜拉桥精细有限元模型的高效更新,匹配实测获得的结构模态数据,各阶计算频率与试验模型的误差在1%以下。进一步地,计算更新后的数值模型在PGA=0.1 g地震动作用下的动力时程响应,与试验数据对比验证了模型更新结果的准确性。研究成果可以为基于开源平台的复杂大跨桥梁的精细化与数据驱动建模提供参考。

关键词：开源程序框架并行优化算法大跨度桥梁精细化有限元模型模型更新

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基于电磁原理的吊杆瞬时失效触发控制方法与应用

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福州大学学报(自然科学版) 2025年第1期53卷 86-93页

作者：王渠魏小康吴庆雄陈康明杨戬耿哲王欢围福州大学土木工程学院福建福州350108 福建省土木工程多灾害防治重点实验室福建福州350108 山东高速建设管理集团有限公司山东济南250031 山东高速高商公路有限公司山东济南251600 福建省高校工程结构重点实验室福建福州350108

针对现有模型试验无法有效模拟吊杆瞬间断裂问题,提出吊杆瞬间失效模拟装置应具备的基本条件,并基于电磁原理和杠杆原理研发出一种吊杆瞬时失效触发装置.该触发装置主要包括一个钢制夹具和两个楔形连接块.推导吊杆瞬时失效触发装置磁吸... 详细信息

针对现有模型试验无法有效模拟吊杆瞬间断裂问题,提出吊杆瞬间失效模拟装置应具备的基本条件,并基于电磁原理和杠杆原理研发出一种吊杆瞬时失效触发装置.该触发装置主要包括一个钢制夹具和两个楔形连接块.推导吊杆瞬时失效触发装置磁吸力计算方法,得到适用于下承式钢管混凝土拱桥吊杆断裂大比例缩尺模型试验的吊杆瞬时失效触发装置的合理尺寸,并通过拉伸试验和模型试验验证触发装置的有效性.试验结果表明:吊杆瞬时失效触发装置的断索时间均小于0.1 s,可满足吊杆瞬间失效的要求.模型试验与有限元方法得到的断索过程动力响应基本一致,说明该吊杆瞬时失效触发装置可行、有效.

关键词：吊杆瞬时失效触发控制电磁原理杠杆原理拉伸试验

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钢管混凝土K形节点足尺模型疲劳性能试验

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建筑结构学报 2020年第10期41卷 102-111页

作者：吴庆雄黄汉辉陈康明陈宝春福州大学土木工程学院福建福州350116 福州大学福建省土木工程多灾害防治重点实验室福建福州350116 福州大学福建省高校工程结构重点实验室福建福州350116

为研究钢管混凝土K形节点足尺模型疲劳性能,对其进行疲劳试验,并与钢管K形节点疲劳性能进行比较,通过对比分析得到钢管混凝土K形节点热点应力分布规律、疲劳性能演化和疲劳破坏形式,并探讨钢管混凝土K形节点疲劳寿命评价方法。结果表明... 详细信息

为研究钢管混凝土K形节点足尺模型疲劳性能,对其进行疲劳试验,并与钢管K形节点疲劳性能进行比较,通过对比分析得到钢管混凝土K形节点热点应力分布规律、疲劳性能演化和疲劳破坏形式,并探讨钢管混凝土K形节点疲劳寿命评价方法。结果表明:钢管混凝土K形节点与钢管K形节点最大热点应力的位置均位于受拉支管与主管相贯焊缝主管侧冠点处,钢管混凝土K形节点的应力集中系数约可降低至钢管K形节点的58%,且热点应力宜采用二次外推方式;两者疲劳性能演化过程均可分为疲劳裂纹萌生、扩展和破坏三个阶段,钢管混凝土K形节点在扩展和破坏阶段分别以沿主管壁厚方向和相贯焊缝长度方向扩展为主,与钢管K形节点主要扩展方向相反;两者疲劳裂纹均属于张开型Ⅰ裂纹,钢管混凝土K形节点疲劳裂纹断口沿壁厚方向呈"呲牙"状,且疲劳裂纹扩展路径较长。钢管混凝土K形节点抗疲劳性能明显优于钢管K形节点的最主要原因在于,管内混凝土的约束作用提高了钢管混凝土K形节点主管的径向刚度,钢管混凝土K形节点的压陷和外凸变形远小于钢管K形节点。基于一点法原则建立的钢管混凝土K形节点疲劳设计S-N曲线具有较高精度。

关键词：钢管混凝土K形节点疲劳性能试验热点应力应力集中系数疲劳寿命

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考虑吊杆断裂动力作用的钢管混凝土拱桥等效静力计算方法

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土木工程学报 2023年第6期56卷 63-74页

作者：陈康明吴庆雄罗健平王欢围福州大学土木工程学院福建福州350116 福州大学福建省高校工程结构重点实验室福建福州350116 福州大学福建省土木工程多灾害防治重点实验室福建福州350116

为简化吊杆断裂后拱桥剩余结构动力响应计算过程,提升中、下承式钢管混凝土(CFST)拱桥断索时的强健性,采用动力系数考虑断索过程的动力效应,建立一种考虑断索动力作用的中、下承式CFST拱桥等效静力方法;设计并制作跨径20m的下承式CFST... 详细信息

为简化吊杆断裂后拱桥剩余结构动力响应计算过程,提升中、下承式钢管混凝土(CFST)拱桥断索时的强健性,采用动力系数考虑断索过程的动力效应,建立一种考虑断索动力作用的中、下承式CFST拱桥等效静力方法;设计并制作跨径20m的下承式CFST拱桥大比例缩尺试验模型,研发一种电磁铁断索触发装置实现了吊杆瞬间断裂模拟,开展吊杆断裂后拱桥剩余结构的动力响应试验研究;采用ANSYS/LS-DYNA软件建立可考虑吊杆断裂过程的有限元模型,并进行试验与有限元结果的对比分析。构建11种不同跨径的中、下承式CFST标准拱桥,通过不同动力系数下标准拱桥断索时静力效应与动力效应的对比分析,确定各标准拱桥在不同吊杆断裂时的动力系数取值。研究结果表明:研发的电磁铁断索触发器可实现0.1s内断索,准确模拟实际吊杆断裂过程;吊杆断裂对纵梁位移与应力的影响远大于对拱肋的影响,长吊杆断裂对纵梁和拱肋的位移与应力的影响大,次短吊杆断裂对相邻吊杆索力的影响大。采用等效静力计算方法进行中承式CFST拱桥受力分析时,纵梁和吊杆的动力系数均可取1.8,进行下承式CFST拱桥受力分析时,纵梁和吊杆的动力系数可分别取1.8和1.7。

关键词：中、下承式钢管混凝土拱桥吊杆断裂断索试验动力响应等效静力法动力系数

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新型装配式倒T形空心板桥受力性能

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交通运输工程学报 2019年第4期19卷 12-23页

作者：吴庆雄黄宛昆王渠陈康明陈宝春福州大学土木工程学院福建福州350116 福州大学福建省土木工程多灾害防治重点实验室福建福州350116 福州大学福建省高校工程结构重点实验室福建福州350116

为解决现有装配式空心板桥的铰缝病害,提出了一种新型装配式倒T形空心板桥;进行了跨径8m的倒T形空心板桥足尺模型试验和非线性有限元分析,研究了车辆荷载作用下倒T形空心板桥各组成构件的应力、挠度和裂缝分布等,得到了倒T形空心板桥的... 详细信息

为解决现有装配式空心板桥的铰缝病害,提出了一种新型装配式倒T形空心板桥;进行了跨径8m的倒T形空心板桥足尺模型试验和非线性有限元分析,研究了车辆荷载作用下倒T形空心板桥各组成构件的应力、挠度和裂缝分布等,得到了倒T形空心板桥的受力机理与破坏模式;对比了倒T形空心板桥与带门式钢筋空心板桥的受力性能,验证了倒T形空心板解决铰缝开裂问题的有效性。研究结果表明:倒T形空心板桥的破坏过程分为弹性阶段、空心板开裂阶段、现浇结构层混凝土开裂阶段和受拉钢筋与钢板屈服阶段,其整体受力性能良好,极限荷载是带门式钢筋空心板桥的1.4倍;Ω形钢板上方受拉区混凝土首先达到拉应力限值3.17MPa,是受力薄弱部位;由于Ω形和L形钢板的设置,现浇结构层混凝土开裂时,与结构层等高度的各结合面处的法向和切向黏结应力均不会超过限值2.30和0.29MPa,避免了结合面的黏结失效;与带门式钢筋的空心板桥相比,倒T形空心板构造不会减小空心板的开裂荷载,且新旧混凝土结合面开裂在空心板开裂之后,可从根本上解决传统空心板桥在车辆荷载作用下铰缝先于空心板开裂的问题。

关键词：桥梁工程倒T形空心板桥钢板构造受力性能足尺模型试验非线性有限元

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吊杆断裂破坏安全极限状态下中、下承式拱桥悬吊桥面系简化计算方法

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土木工程学报 2024年第10期57卷 57-70页

作者：吴庆雄罗健平陈康明林佳成福州大学土木工程学院福建福州350116 福州大学福建省土木工程多灾害防治重点实验室福建福州350116 福州大学福建省高校工程结构重点实验室福建福州350116

为简化吊杆断裂后中、下承式拱桥剩余结构动力响应的计算方法,提出悬吊桥面系强健性设计破坏安全极限状态,开展了大比例缩尺模型试验,采用ANSYS/LS-DYNA建立不考虑拱肋的悬吊桥面系结构有限元模型,提出弹性支撑悬吊桥面系简化计算模型,... 详细信息

为简化吊杆断裂后中、下承式拱桥剩余结构动力响应的计算方法,提出悬吊桥面系强健性设计破坏安全极限状态,开展了大比例缩尺模型试验,采用ANSYS/LS-DYNA建立不考虑拱肋的悬吊桥面系结构有限元模型,提出弹性支撑悬吊桥面系简化计算模型,并采用五弯矩普通方程式,对弹性支撑悬吊桥面系计算长度进行简化,推导得到了悬吊桥面系简化计算方法;构建18种不同跨径标准拱桥的分析结果验证简化计算方法精度。研究结果表明:破坏安全极限状态恒载γG和活载γQ分项系数分别为1.2和0.9,1车道、2车道、3车道及以上的荷载横向分布系数分别取1.0、0.75和0.52,钢筋和钢结构强度分别取1.25倍和1.05屈服强度、其他材料强度取标准值;不考虑拱肋的悬吊桥面系结构有限元简化计算模型最大正误差仅为11.7%;建议短吊杆、次短吊杆以及长吊杆断裂工况下弹性支撑连续梁模型计算长度分别取D+2L、D+3L和4L,其偏差率分别为2.89%、2.40%、3.66%。吊杆断裂破坏安全极限状态下中、下承式拱桥悬吊桥面系简化计算方法的最大正误差分别为11.4%和10.1%,计算结果具有良好的精度且偏于安全。

关键词：中、下承式拱桥吊杆断裂冲击破坏安全极限状态悬吊桥面系简化计算方法

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