混凝土开孔梁变形的等效计算

由于现代建筑结构的高度日益增高,辅助设施也日见普遍,建筑物的开孔是有效的办法．但开孔梁或板的理论研究有其困难的一面,尤其是开孔后变形更无一般的算法．参考他人对混凝土开孔梁变形的研究结果,基于混凝土开孔梁变形特性,即变形曲线受孔的空腹桁架作用明显,变形曲线基本可以看成是同类型实心梁的变形与考虑孔空腹桁架作用产生变形的叠加,从而对由于开孔引起的刚度变化用相应实心梁进行模拟．通过计算相应实心梁的变形,就可以等效地计算出开孔梁的变形,从而给出混凝土开孔梁变形的一个简便而实用的算法．算例结果也表明此计算开孔梁变形的方法是有效的．     

二氧化碳管道输送过程管径设计分析

以洞口尺寸、形状和净距为参数,对28根开孔梁和2根实腹梁的力学性能进行了试验研究与对比分析,研究其破坏形态及破坏机理等,并与未开孔梁的试验结果进行对比.提出了基于费氏空腹桁架理论的开孔梁承载力计算公式.结果表明,开孔梁内的应力分布、挠度变化不再完全符合传统弯曲理论.随着径腹比的加大,开孔梁的承载力和刚度呈显著下降趋势.方孔梁的承载力略大于外接圆孔,以外接圆孔代替方孔梁的承载力偏于安全.对于径腹比为0.5的多洞口梁而言,当方洞和圆洞净距分别大于2倍和2.5倍孔长时,可忽略洞口间的相互影响.通过对比分析,理论结果与实验结果的误差平均值为15%左右,从而验证了修正后的空腹桁架理论计算公式的准确性和可靠性.     

装配式双拼槽钢开孔组合梁受弯性能试验及挠度计算

提出一种新型装配式双拼槽钢开孔组合梁,以钢梁腹板开孔长度为参数,设计4根开孔组合梁和1根实腹组合梁,进行静力性能试验,研究开孔形式对各试件破坏模式、延性、界面滑移、截面剪力分布以及整体工作性能的影响。基于空腹桁架理论,提出考虑剪切变形、洞口处剪力次弯矩局部变形的双拼槽钢开孔组合梁挠度计算方法。研究结果表明：新型装配式双拼槽钢开孔组合梁具有良好的整体工作性能;圆形开孔时组合梁表现为弯曲破坏,修圆矩形开孔时组合梁表现为空腹破坏(vierendeel mechanism);开孔形式对双拼槽钢组合梁的刚度和承载力影响显著;与实腹梁相比,圆形开孔时组合梁初始刚度下降12%,极限承载力下降10%;而开孔长度为900 mm的修圆矩形开孔组合梁初始刚度下降60%,极限承载力下降27%;腹板开孔提高了双拼槽钢组合梁的延性,而修圆矩形开孔组合梁与圆形开孔组合梁相比延性略降低;开孔可提高混凝土板抗剪贡献,随着开孔长度增大,各试件混凝土板承担截面总剪力的24%～28%;采用的双拼槽钢开孔组合梁挠度计算方法所得理论值与试验值吻合良好。     

复合材料工字梁开孔应力及补强分析

运用有限元商用软件ABAQUS,分析了剪载荷下腹板开孔的复合材料翼梁的孔边应力分布及开孔补强性能.在应力分析中,讨论了开孔间距,开孔距离梁下缘条的高度及开孔形状对孔边应力分布的影响.研究表明开孔间距、开孔距离梁下缘条的高度及开孔形状对孔边应力集中程度都有影响,但是开孔距梁下缘条的高度和开孔形状影响较大;补强能降低开孔处的应力,提高结构承载能力.包边补强效果最好,双侧贴片补强次之,单侧贴片补强效果最弱.补强材料刚度越大,补强效果越好.     

带加劲肋钢-混凝土组合蜂窝梁力学性能试验研究

对一根带加劲肋的钢-混凝土组合蜂窝梁进行了模型试验,考察了该结构在不同荷载作用下的受力和变形特点.试验表明,由于剪力次弯矩的影响,组合蜂窝梁孔口截面将先于翼缘板进入屈服,其对变形的影响也不可忽略.基于空腹桁架计算理论,考虑加劲肋的影响,推导了组合蜂窝梁应力的计算公式,并与试验结果进行了对比分析,结果表明,理论计算方法可以较为准确地反映圆孔边缘应力的分布规律,弯剪作用下最大应力出现在圆孔截面150～165°处.同样采用空腹桁架方法推导了组合蜂窝梁挠度的计算公式,与试验结果、有限元结果和规范建议方法进行了对比,各结果吻合良好,本文计算公式可为组合蜂窝梁正常使用阶段的挠度验算提供参考。     

受荷工字型钢梁腹板开孔监测研究

通过对受荷工字型钢梁腹板开孔试验的实时监测,分析不同工况下钢梁开孔前后的受力特性,监测结果表明:在开孔率较小时气割开孔导致的温度应变远大于开孔引起的受荷应变,并且开孔时在钢梁下架设临时支撑可以有效地降低残余应变.同时,结合有限元模拟,讨论了开孔形状、尺寸对钢梁力学性能的影响,结果表明:孔径在200 mm以内是钢梁开孔的合理选择.有限元模拟与现场试验结果的比较表明了在钢梁开孔现场试验的必要性.     

腹板开洞竹木工字梁受力性能的试验研究

以洞口尺寸、形状和净距为参数,对28根开孔梁和2根实腹梁的力学性能进行了试验研究与对比分析,研究其破坏形态及破坏机理等,并与未开孔梁的试验结果进行对比.提出了基于费氏空腹桁架理论的开孔梁承载力计算公式.结果表明,开孔梁内的应力分布、挠度变化不再完全符合传统弯曲理论.随着径腹比的加大,开孔梁的承载力和刚度呈显著下降趋势.方孔梁的承载力略大于外接圆孔,以外接圆孔代替方孔梁的承载力偏于安全.对于径腹比为0.5的多洞口梁而言,当方洞和圆洞净距分别大于2倍和2.5倍孔长时,可忽略洞口间的相互影响.通过对比分析,理论结果与实验结果的误差平均值为15%左右,从而验证了修正后的空腹桁架理论计算公式的准确性和可靠性.     

基于Mathematica的蜂窝梁孔口应力集中问题的复分析

目的研究不同孔型的孔口应力集中问题,为蜂窝梁及其他开孔结构的工程设计应用提供参考.方法利用弹性力学的基本理论,运用复变函数的方法,引入保角变换,以无限大开孔板为例,借助Mathematica的符号计算功能,编制相应的程序对常用的蜂窝梁孔型—六边形、四边形、圆形孔口进行分析求解.运用孔口纯弯状态下有限元分析与理论计算结果进行对比和修正.结果计算推导得出了在几种不同应力边界条件下的孔口处的复应力函数,进而得到对应的孔口应力分布特征,借助有限元分析给出了纯弯状态下孔口应力的理论计算公式.结论孔口的应力集中程度随孔角曲率半径减小而加剧,圆形孔口能有效降低应力集中的影响,是一种理想的开孔形式.     

混凝土开孔梁变形的等效计算

由于现代建筑结构的高度日益增高，辅助设施也日见普遍，建筑物的开孔是有效的办法。但开孔梁或板的理论研究有其困难的一面，尤其是开孔后变形更无一般的算法。参考他人对混凝土开孔梁变形的研究结果，基于混凝土开孔梁变形特性，即变形曲线受孔的空腹桁架作用明显，变形曲线基本可以看成是同类型实心梁的变形与考虑孔空腹桁架作用产生变形的叠加，从而对由于开孔引起的刚度变化用相应实心梁进行模拟。通过计算相应实心梁的变形，就可以等效地计算出开孔梁的变形，从而给出混凝土开孔梁变形的一个简便而实用的算法。算例结果也表明此计算开孔梁变形的方法是有效的。     

成排侧开圆孔受弯构件的应力简化和刚度等效

对侧向成排开设圆孔的矩形截面受弯构件的平面进行有限元分析, 发现各截面应变分布不符合经典的平截面假定, 但对于截面纵向伸缩或一段构件长度上的平均应变, 平截面假定仍然适用;邻孔之间的中央实心截面(墩心截面)上弯曲正应力分布不满足线性关系, 其高度中部存在近零应力区段, 而其上、下两部分的应力接近于线性分布. 在此基础上, 提出基于位移有限元解按经典梁刚度定义计算开孔梁等效抗弯刚度的方法, 得到相应的刚度折减系数表;提出墩心截面应力分布三折线简化假定, 建立相应的截面弯矩-边缘应力-受力区高度关系式, 并根据数值分析结果拟合得到受力区高度与孔径、孔距的相关方程. 计算结果表明, 该应力计算近似方法简便、实用, 计算精度较高.