特高压输电塔双角钢组合截面构件的承载力

电力事业迅猛发展,输电塔传统的单角钢构件已不能满足特高压、多回路、高荷载等要求,因此通过试验对特高压输电塔塔身主材规格为L160×12、L160×14、L160×16的3种双角钢组合十字形截面构件的极限承载力进行了研究,同时借助有限元方法分析了常用宽厚比下不同长细比、不同填板数量和布置位置等参数对构件承载力的影响,并进行了常用规范计算结果的对比。结果表明:其他规范和欧洲规范Eurocode 3对某些宽厚比试件是偏不安全的,美国ASCE10-97导则对该类试件均偏不安全,并提出计算长度修正公式;填板的最佳布置方式为均匀布置,存在最佳填板间距。     

大型风电机组组合式塔架结构优化设计

为解决传统单管风力发电塔架在大型风电机组应用中加工、制作、安装和运输成本大幅上升的问题,提出一种新型组合式塔架结构,并对其进行结构优化设计.该塔架上部为传统单管式塔架,下部为四角钢十字形组合截面塔柱的格构式塔架.通过对四角钢十字形组合截面的轴压极限承载力进行分析,得到组合截面的稳定系数曲线.基于粒子群算法,综合考虑应力、频率和长细比约束等因素,对下部格构式塔架的形状和杆件截面进行优化.分析结果表明,组合式塔架结构可以解决传统单管式风力发电塔架的运输问题,且用钢量节省约34%.     

冻融循环对十字形型钢混凝土柱轴压性能影响分析

为探究十字形型钢混凝土（SRC）柱经冻融作用后力学性能的演变,考虑混凝土强度、配筋率及长细比三个影响因素,采用ABAQUS软件对十字形SRC柱进行冻融和压缩模拟研究,对比分析冻融循环对十字形SRC柱荷载-应变曲线及承载力退化规律的影响,并归纳总结其承载力退化系数表达式.结果表明：SRC试件极限承载力与冻融循环次数呈负相关趋势,冻融循环导致混凝土劣化,使构件轴压承载能力降低,100次冻融循环后,SRC柱的极限承载力最大下降8.48%;而构件轴压承载能力与配筋率呈正相关趋势,因此适当提高混凝土强度及配筋率可有效抵御构件的冻融损伤;此外,极限承载力与长细比成反比,长细比过大,构件易发生弯曲失稳破坏;所提出轴压承载力退化系数计算值与模拟值吻合度较好.     

新型冷弯薄壁型钢组合龙骨轴压性能试验研究

为解决轻钢结构承载能力低、敲击空鼓、防火防腐等诸多问题,设计了一种新型中间支撑轻钢灌浆墙体,其龙骨截面形式为多肢组合截面.开展了竖龙骨和立柱龙骨的轴心受压试验,并进行了精细化有限元分析.结果表明,在轴心荷载作用下,竖龙骨和立柱龙骨主要发生整体弯曲屈曲破坏,且伴随有畸变屈曲现象,二者出现的先后顺序不同.立柱轴压承载力达到127kN,可以作为墙体体系中的主要受力构件.ABAQUS有限元软件可以精确地模拟出冷弯薄壁型钢组合截面龙骨的极限承载力和破坏模式,模拟结果与试验结果吻合良好.通过调整长细比及有效截面面积,对现行规范中轴压构件承载力计算方法进行修正,得到了竖龙骨与立柱轴压承载力的合理计算方法.     

冷弯薄壁型钢加劲腹板错列开孔柱轴压承载力研究

通过ABAQUS有限元软件对冷弯薄壁型钢加劲腹板错列开孔柱的轴压性能进行了研究. 通过比较试验和有限元分析获得的破坏模式、荷载-位移曲线以及极限承载力,发现二者具有良好的一致性,从而验证了有限元模型的准确性. 基于验证的有限元模型,分析了开孔间距、孔型、长细比、腹板加劲肋板件高度以及翼缘宽厚比等对冷弯薄壁型钢加劲腹板错列开孔柱的受力性能的影响. 结果表明：所有构件的破坏模式均以畸变屈曲失效破坏为主. 增加错列开孔之间的间距可提升构件的极限承载力,且错列开孔构件的承载力相较并排开孔的构件可提升10%以上. 孔型对构件的极限承载力影响较小. 随着腹板加劲肋板件高度的增加,构件的极限承载力总体呈上升趋势. 相较V形加劲截面构件,Σ形加劲截面构件的极限承载力提升约6.5%. 随着构件长细比的增大和翼缘宽厚比的增加,构件的极限承载力均会有所下降.     

钢管-纤维增强水泥基符合材料混凝土叠合柱轴压性能

为了研究构造参数对钢管-超高延性纤维增强水泥基材料(engineered cementitious composites,ECC)混凝土叠合柱的轴压力学性能的影响规律,采用数值模拟方法对比分析了长细比、截面形式、钢管壁厚、纵筋直径以及配箍率对极限承载力、破坏模式和荷载-位移曲线的影响,研究不同参数的影响规律.研究结果表明:通常采用ECC混凝土替代外包普通混凝土能有效提高叠合柱的承载能力,同时能极大改善试件的延性;相同截面含钢率条件下,采用圆截面钢管的构件约束效应较好;钢管厚度与构件长细比是影响钢管-ECC混凝土叠合柱承载能力的重要参数;外包纵筋直径与箍筋间距变化对试件承载力具有提高作用;随着钢管厚度、纵筋直径的增加及构件长细比的减小,单轴荷载作用下叠合柱的承载力得到提高.     

钢管-纤维增强水泥基复合材料混凝土叠合柱轴压性能

为了研究构造参数对钢管-超高延性纤维增强水泥基材料(engineered cementitious composites, ECC)混凝土叠合柱的轴压力学性能的影响规律,采用数值模拟方法对比分析了长细比、截面形式、钢管壁厚、纵筋直径以及配箍率对极限承载力、破坏模式和荷载-位移曲线的影响,研究不同参数的影响规律。研究结果表明:通常采用ECC混凝土替代外包普通混凝土能有效提高叠合柱的承载能力,同时能极大改善试件的延性;相同截面含钢率条件下,采用圆截面钢管的构件约束效应较好;钢管厚度与构件长细比是影响钢管-ECC混凝土叠合柱承载能力的重要参数;外包纵筋直径与箍筋间距变化对试件承载力具有提高作用;随着钢管厚度、纵筋直径的增加及构件长细比的减小,单轴荷载作用下叠合柱的承载力得到提高。     

梁柱角钢连接节点的滞回性能试验研究

通过对角钢连接在循环荷载作用下节点滞回性能的试验研究，分析了顶底角钢连接以及带双腹板顶底角钢连接这两种连接类型的刚度、承载能力和延性特征并讨论了两种连接类型的差别．从试验中可以得出，腹板角钢对连接的承载力有明显改善，在计算连接抗弯承载力时应考虑腹板连接的影响．     

随机点蚀对Q460等边角钢抗拉性能的影响

为了揭示点蚀损伤对构件破坏模式和极限承载力的影响机理,完善腐蚀角钢构件的力学性能评估体系,基于腐蚀试验数据和数值模拟,提出针对随机点蚀角钢构件的有限元模型构建方法,研究腐蚀损伤体积、蚀坑尺寸和蚀坑分布位置对Q460点蚀等边角钢构件极限抗拉承载力的影响,并根据其极限抗拉承载力劣化规律,采用非线性回归的方式拟合了点蚀角钢极限抗拉承载力的折减公式.结果表明,随机点蚀角钢的极限抗拉承载力退化整体上与腐蚀损伤体积呈正相关,蚀坑半径和蚀坑分布位置对承载力的影响较小,但蚀坑深度和蚀坑分布范围的影响不容忽视,拟合的点蚀角钢极限抗拉承载力的折减公式较刚度折减法和厚度折减法误差更小,准确度较高,可见其适用于点蚀角钢构件极限抗拉承载力的计算,可以应用到实际工程分析中.     

钢管角钢组合塔节点极限承载力影响因素分析

采用有限元软件ANSYS建立钢管角钢组合塔管板节点的三维实体模型,对其受力过程、承载力及其破坏模式进行分析,研究节点板长度、角钢厚度、角钢边宽以及角钢长度对钢管角钢组合塔管板节点极限承载力及破坏模式的影响。研究结果表明:在一定取值范围内,节点板长度的改变对节点的极限承载力几乎没有影响;角钢厚度对节点承载力影响显著,其承载力随着角钢厚度的增加而增大;角钢边宽和角钢长度对节点极限承载力的影响较小。研究结果可为钢管角钢组合塔的节点设计提供参考。     

外包角钢与CFRP复合加固中长柱承载力分析

通过9根外包角钢与碳纤维布复合加固钢筋混凝土中长柱的轴心受压试验,研究了复合加固中长柱的破坏特征和受力性能,提出了合理的约束模型和核心混凝土的本构关系．在试验研究的基础上,结合折算模量理论．建立了外包角钢与碳纤维布复合加固钢筋混凝土中长柱的折算模量计算方法,并推导了复合加固中长柱的非弹性屈曲临界承载力计算公式。公式中考虑了柱长细比、碳纤维布置、缀板量和角钢量等因素的影响,同时编制了承载力的电算程序,其计算结果与试验结果吻合较好,可为实际工程应用提供参考．     

冷弯加劲高强方钢管柱受力性能及经济性分析

工程中常采用在截面上布置加劲肋的方法来增强构件的稳定性能。为研究冷弯加劲对高强钢管柱受力性能的影响，评估加劲高强钢管柱的经济性。采用有限元ABAQUS软件，建立了冷弯加劲钢管柱轴心受压分析模型。通过考察加劲形状、加劲个数、加劲间距及加劲大小对Q355钢管柱受力性能的影响，确定最优截面形式，进而分析在极限承载力相当时，高强Q690冷弯加劲钢管柱比普通Q355钢管柱用钢量的节约程度。结果表明，设置冷弯加劲可以明显地提升钢管柱轴心受压承载力，冷弯加劲对钢管柱承载力的提高作用随着加劲个数的增加基本保持不变。采用单个半圆弧加劲时，对构件承载力的增强作用便可达到良好的效果。冷弯加劲之间的距离对构件的稳定承载能力基本没有影响。加劲圆弧半径建议取板件厚度的2倍。承载力相当时，冷弯加劲Q690钢管柱的用钢量比Q355钢管柱节省35%左右。     

新型轻钢铆接桁架组合楼板试验研究

由于铆接在薄壁型钢连接中兼具施工和受力的优势,本文提出一种新型轻钢铆接桁架组合楼板并探讨其受弯性能。以配钢率和铆钉间距为参数,对3块组合板进行了静力加载试验。试验结果表明: 组合楼板有较高的刚度、抗弯承载力和延性;楼板截面在弹性阶段符合平截面假定;配钢率和铆钉间距对组合楼板的受弯性能均有较大影响,配钢率对刚度和抗弯承载力的影响最显著;通过合理地设置配钢率和铆钉间距,可以保证底部钢板与型钢、混凝土相互协调,共同受力,实现组合作用。     

钢骨-钢管高强混凝土组合柱承载力研究

采用数值积分方法模拟计算了轴心受压铜骨-铜管高强混凝土组合柱的荷载-变形关系曲线，计算结果与试验结果吻合良好．在此基础上通过大量计算，研究了套箍指标、配骨指标、长细比和偏心距对组合柱承载力的影响．计算分析表明，铜管、铜骨和混凝土的协同工作，可有效地提高柱子的承载力．     

轻钢-定向刨花板组合楼盖抗弯性能

为研究冷弯薄壁型钢-OSB双向板组合楼盖的抗弯承载力性能,提出了一种将冷弯薄壁型钢和OSB板用自攻螺钉连接组成的新型组合双向受力楼盖。对足尺的楼盖进行单调静力堆载试验,观察组合楼盖的应变、挠度的变化趋势及整体破坏过程,研究试件的组合性能及承载力性能。通过ABAQUS有限元软件完成对四边简支条件下组合楼盖抗弯性能的模拟,对比有限元计算结果与试验结果,提出了双向板组合楼盖抗弯承载力的计算方法,同时推导出双向板组合楼盖挠度计算公式。结果表明：冷弯薄壁型钢-OSB双向板组合楼盖承载能力良好,有限元分析结果与试验结果基本吻合,验证了有限元模型的正确可行性;理论分析计算结果较为符合实际试验结果,可以用于实际工程设计与计算。     

NSTS管幕结构横向连接方法试验研究

提出一种基于钢管连接的NSTS(new steel tube slab)管幕结构,在纵向大钢管之间横向布置连接小钢管,浇筑混凝土后形成纵横向复合钢管混凝土整体结构,以解决现有管幕结构施工难度大、横向刚度及承载力低等缺点.通过试验研究不同钢管连接方式对NSTS构件受力性能的影响.结果表明,采用螺栓+T型钢板连接及采用螺栓连接的试件与仅采用T型钢板连接的试件相比,承载力分别提高58.4%,51.2%,刚度分别提高123.3%,97.5%,螺栓+T型钢板的连接方法对NSTS构件的受力性能最为有利;混凝土强度等级对试件的刚度和变形影响较大,对承载力影响不明显.     

钢管格构柱偏心受压极限承载力分析

进行了2根钢管格构柱偏心受压试验,对试验过程、破坏模式等进行了介绍.试验结果分析表明,采用《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)计算的偏压钢格构柱极限承载力与试验结果吻合良好.但该方法当λ较小时,用加法考虑剪切影响的换算长细比的计算结果偏大,与其概念不符,建议采用放大系数的方法来计算.