轴心受力H型钢PEC组合柱承载能力分析

近年来国内对型钢混凝土组合结构的研究应用已经非常广泛,但就型钢混凝土部分外包组合柱的研究仍较少。为了研究H型钢混凝土组合截面部分外包组合柱(PEC组合柱)的极限承载力、稳定性及刚度,利用有限元ANSYS软件,对3组共18根构件(12根PEC组合柱,6根H型钢柱)进行单向轴心受压模拟试验,观察了试件加载后的变形情况及截面应力云图,提取数据绘制出型钢对混凝土的约束曲线。根据模拟结果分析了试件的强度承载力、稳定性承载力及刚度等力学性能。为了验证模拟的可靠性,选取1 m不同截面的两根PEC组合柱进行轴向加载试验。结果表明:PEC组合柱具有较好的变形能力;PEC组合柱的强度承载能力、稳定性及刚度比单独型钢柱均有提高;混凝土对防止型钢柱的局部屈曲起良好作用;型钢对混凝土的约束能力随型钢的高宽比的减小而增加;试验结果与模拟结果吻合较好,证实了模拟的可靠性。研究为后续的试验研究提供了合理的理论依据和参考。     

冷弯薄壁C形钢的残余应力模拟

残余应力的存在会影响冷弯薄壁C形钢构件的整体稳定性。通过对冷弯残余应力的实测结果和分布规律进行分析,建立了接近实际的冷弯C形钢残余应力计算模型,创建能够描述残余应力分布和大小的初应力文件,通过ANSYS将该文件读入有限元构件计算出冷弯残余应力。计算结果与实测结果吻合良好,证明初始应力文件法模拟冷弯C形钢的残余应力是可行的。     

开孔冷弯薄壁C型钢压弯构件的数值分析和设计方法

冷弯薄壁型钢结构因自重轻、强度高、便于施工等优点在国内外应用广泛,腹板开孔的C型截面构件常作为其承重构件.为了研究局部、畸变、整体屈曲以及各屈曲间相关作用对冷弯薄壁型钢压弯构件的影响,基于数值模拟方法,针对开孔冷弯薄壁C型压弯构件进行弹性和弹塑性分析,研究开孔形式、大小、位置对其性能的影响.根据数值分析结果,对无孔冷弯薄壁型钢轴压构件的直接强度法(DSM)公式进行了修正.结果表明:数值模拟结果与试验结果较为一致,验证了数值模型的准确性;开孔会对构件的临界荷载产生一定影响,并且会降低构件的承载力.本研究得到了开孔冷弯薄壁C型钢压弯构件的DSM设计公式,并揭示了其畸变-整体屈曲相关作用机制.     

锈损冷弯薄壁C形钢轴压短柱试验研究

研究了锈蚀对冷弯薄壁C形钢轴压短柱承载性能的影响.通过板材单调拉伸试验,研究了锈损冷弯薄壁钢板材的力学性能退化规律;通过对5根锈损C形钢短柱进行轴压试验,分析了其破坏模式、变形特征和承载力,并讨论了锈损C形钢轴压短柱极限荷载的计算方法.研究结果表明:锈损板材屈服平台变短甚至消失,屈服强度随锈蚀率的增大呈线性下降趋势;锈损C形钢轴压短柱的破坏模式为腹板局部屈曲,局部屈曲多发生在腹板最薄弱处;极限荷载随着平均厚度损失率的增大呈线性下降趋势;考虑钢材力学性能退化并利用厚度折减修正的有效宽度法和直接强度法均能较好地预估锈损C形钢轴压短柱的极限荷载,但修正后的直接强度法更接近试验结果,修正后的有效宽度法则偏于保守.     

新型冷弯薄壁型钢屋架结构承载力分析

基于已完成的G550冷弯薄壁型钢屋架结构承载力试验,采用通用有限元软件ANSYS,建立考虑材料和几何非线性的分析模型.分析结构的特征值屈曲和非线性屈曲承载能力,通过对比试验数据结果,研究屋架结构的合理分析模式.结果表明,屋架结构的破坏模式为上弦杆的整体弯扭屈曲,与试验观测到的现象一致,极限承载力和试验结果非常接近.研究表明,有限元分析模型设计合理,节点处自由度耦合的手段能模拟自攻螺钉连接的受力情况.     

缀板加强冷弯薄壁C形钢受压极限承载力研究

为研究缀板加强冷弯薄壁C形钢受压构件的受力性能,采用ANSYS软件建立其非线性有限元模型,并与试验破坏特征、极限承载力进行对比,验证建模方法的正确性. 研究缀板间距及偏心距对缀板加强冷弯薄壁C形钢在轴压及单向偏心受压作用下的极限承载力及屈曲模态的影响规律. 结果表明：随缀板间距减小,C形钢的屈曲变形由畸变屈曲逐步转为局部屈曲,轴心受压及偏心受压构件极限承载力逐渐增高;随偏心距增大,偏心受压构件的极限承载力逐渐降低;建议缀板加强冷弯薄壁C形钢轴压、偏压构件的缀板间距分别取λ/3、λ/4（λ为屈曲半波长度）. 基于缀板加强冷弯薄壁C形钢的受力特点及直接强度法,提出缀板加强冷弯薄壁C形钢构件轴压及偏压极限承载力的修正公式,并验证了公式的准确性.     

冷弯薄壁卷边槽钢柱弹性畸变屈曲数值分析

随着高强冷弯薄壁型钢在建筑业中的大规模应用,使得构件畸变屈曲的出现可能先于板件的局部屈曲,成为构件失效控制模式。畸变屈曲的破坏机理不同于局部屈曲,其弹性屈曲应力计算过程也大相径庭。现有畸变屈曲临界应力的计算公式异常复杂,在设计中可以借助数值分析的方法进行计算。有限条方法和有限元方法是常用的两种数值分析方法,采用有限条方法和有限元方法计算了冷弯薄壁型钢柱构件弹性畸变屈曲应力和屈曲半波长度,对比研究发现二者结果非常接近,均可用于分析柱试件的弹性畸变屈曲。     

冷弯薄壁C型构件的屈曲模态形成与变形相关作用

采用有限元数值模拟方法,从一维杆件屈曲模态形成机理入手,推广至薄壁C型构件屈曲模态的形成,重点分析了几何初试缺陷与构件几何属性对构件屈曲模态的影响和相互作用,证明构件几何属性对构件最终破坏模态的决定作用.同时,考虑构件长度对畸变屈曲模态的形成和对承载力的影响,以此划分不同的屈曲区间;在此基础上,定义各类屈曲变形参数,进行相关屈曲作用机理和变形相关性的分析与推导,并结合试验现象加以验证;最后提出形心偏移的概念,对整体变形未引发整体失稳的现象加以解释,提出了新的屈曲判定准则,以此精确的判断构件的屈曲模态和屈曲过程.     

装配式冷弯薄壁型轻钢建筑材料发展动态

近年来,中央和地方政府密集出台多项政策,推动装配式建筑发展。装配式冷弯薄壁轻钢建筑作为绿色装配式建筑的代表,更受到国内外的青睐。重点介绍了此种新型建筑体系的特点、对材料的性能要求,并通过典型案例进行浅析。并就这种建筑住宅体系在国内发展存在的问题和发展前景进行了分析。     

锈损冷弯薄壁C形钢梁受弯承载力试验研究

为了研究锈蚀对冷弯薄壁C形钢梁受弯承载力的影响,以工程拆除的8根锈损冷弯薄壁C形钢檩条为研究对象,进行受弯承载力试验.通过对比不同锈蚀程度的冷弯薄壁型钢梁的破坏模式和受弯承载力,提出了锈损冷弯薄壁C形钢梁受弯承载力修正公式.结果表明,随着锈蚀程度增加,钢梁弯角和腹板部位的强度和延性逐渐降低,钢梁破坏模式由先屈服后屈曲向...     

厚壁型钢冷弯应力分析

以厚壁矩形钢管为研究对象,在冷作硬化实验的基础上,对厚壁型钢的塑性弯曲应力沿板厚方向的分布进行解析分析,对其冷弯回弹应力进行数值模拟,将弯曲应力和回弹应力叠加计算冷弯厚壁型钢沿板厚方向的残余应力分布。结果表明,变形外区拉应力由钢板外表面向中性层递减,变化幅度较大;变形内区压应力变化幅度较小;残余应力沿板厚方向近似线性分布;切向残余应力较大,最大值出现在板带的中性层附近。研究结果与相关文献给出的测量结果基本一致。     

外包钢柱轴压比限值的研究

组合结构的类型之一外包钢柱已经在工程中大量出现，经常遇到的问题却是：柱截面由轴压比控制，而不是由配筋来控制。轴压比是影响其受力性能的主要因素，当轴压比不同时可能会发生不同的破坏，为了避免发生脆性破坏，在设计时就会出现柱截面很大的情况，在高层结构尤甚。本文针对轴压比课题进行了分析，结果发现，当结构的型钢型号、混凝土等级、柱截面尺寸变化时，其轴压比也是可变的。因此，在设计时应根据不同的情况采用不同的轴压比限值。     

圆中空夹层钢管混凝土短柱的承载力

针对圆中空夹层钢管混凝土轴压短柱的极限承载力,应用薄壁圆筒的统一强度理论极限解,考虑内圆与外圆中空夹层钢管混凝土的内外钢管薄壁效应,提出了计算公式,与文献资料的试验结果做了比较.同时分析了钢管的径厚比、拉压强度比以及中间主应力对圆中空夹层钢管混凝土柱承载力的影响规律.结果表明:把内外钢管看成薄壁圆筒,推导的极限承载力计算公式的计算值与试验值误差小;极限承载力随着径厚比及拉压强度比的增大而减小,随中间主应力的增大而增大.     

用于垃圾土地基加固的碎石桩承载力

根据现有垃圾土地基碎石桩处理的试验,发现其破坏形式为桩体的侧向鼓胀;假设桩周垃圾土因桩的侧向鼓胀达到朗肯被动破坏状态,且不计地基垃圾土和桩身自重,由桩、桩周垃圾土的极限平衡,可以得到桩的极限承载力理论计算公式;依据已经进行的相关试验和参考资料确定公式中的计算参数,计算出桩的极限承载力;同时进行了桩身重型动力触探试验,可以由贯入击数推求承载力的特征值;经过理论计算与原位试验结果对比分析,两者比较接近。     

钢管桩与砂桩多元复合地基室内模型试验

通过自行研发的试验装置,对钢管桩与砂桩多元复合地基进行一系列室内模型试验,得到其工作性状:钢管桩与砂桩多元复合地基的荷载沉降曲线特征,钢管桩、砂桩和土的应力特点,桩土应力比特点,各种桩和土的荷载分担比曲线特征.研究表明:本室内静载试验模型虽然不能完全模拟现场钢管桩与砂桩多元复合地基的工作性状,但从定性上分析钢管桩与砂桩多元复合地基的工作性状是可行的.从试验结果可见:当处理粉细砂类土时,钢管桩与砂桩多元复合地基明显优于砂桩复合地基.     

钢管轻集料混凝土偏心受压构件承载力分析

为研究钢管轻集料混凝土构件偏心受压状态下的承载力计算方法,基于长径比为12,28和56等共54根不同偏心率的钢管轻集料混凝土偏心受压柱的承载力试验结果,分析各参数对钢管轻集料混凝土承载力的影响规律。应用多种规范对试验构件的承载力进行计算,并将计算结果与试验结果进行对比分析。针对试验结果,分析压弯构件的FN/FNu-FM/FMu相关性曲线。研究结果表明:偏心率越大、长径比越大、含钢率越小,钢管轻集料混凝土的极限承载力越低;极限承载力的规范计算结果均小于试验值,且由国外规范所得的计算结果小于由国内规范所得计算结果,现有规范对钢管轻集料混凝土的适用性有待进一步研究;小偏心率压弯构件的FN/FNu-FM/FMu相关性曲线可简化为直线。     

新型铝合金花环齿槽型组合节点承载力试验及有限元分析

为弥补传统板式节点的不足,引入花环齿槽体,构造出一种新型铝合金花环齿槽型组合(FGC)节点.对FGC节点开展平面内抗压性能试验研究,对平面外的抗弯性能进行弹塑性有限元分析,并推导出FGC节点在轴力和弯矩共同作用下的承载力计算公式.结果 表明,由于花环齿槽体可有效传递铝合金梁腹板的内力,新型FGC节点的抗压强度和刚度分别为板式节点的1.36和2.10倍,抗弯承载力和抗弯刚度也提高了10％～40％.FGC节点的抗压和抗弯能力明显优于板式节点,可用于较大跨度的单层铝合金网壳结构.     

预制高强混凝土薄壁钢管桩抗弯试验与数值模拟

预制高强混凝土薄壁钢管桩(TSC桩)是通过在钢管内部离心浇注混凝土而制成的管桩,其在受力和施工方面有诸多优点.为了研究该类管桩的极限抗弯承载力及其破坏机理,对3根直径800mm、长10m的TSC桩进行了抗弯试验,并对加载过程中的变形和破坏情况进行了监测.试验结果表明,TSC桩的抗弯能力较高,且在弯矩作用下有着很好的延性.同时利用有限元分析软件,考虑了材料的非线性以及钢管对混凝土的约束强化作用,对抗弯试验进行了全过程数值模拟,计算结果与试验结果吻合良好,验证了通过有限元分析来计算TSC桩抗弯承载力的方法是可靠的.     

散体材料桩复合地基桩土应力比分析

对散体材料桩复合地基承载力机理及影响桩土应力比的主要因素进行分析与探讨;针对散体材料桩受荷时不仅产生竖向固结,而且伴有侧向鼓胀这一变形特性,基于弹性理论解析,导出线弹性状态下桩体及桩周土的应力-应变关系,进而得出正方形布桩和梅花形布桩这2种典型布桩方式下桩土应力比的计算公式,并在此基础上,分别对桩体和桩间土体进行时效分析;基于弹性理论及太沙基一维固结理论,导出考虑时间效应的桩土应力比计算公式。采用所提出的计算方法对某工程实测结果进行分析与比较,其结果表明,考虑时效后桩土应力比随时间的增加而逐步提高,且理论的桩土应力比变化曲线与实测曲线较吻合。     

方钢管混凝土柱-钢梁节点的非线性有限元分析

利用三维实体单元，对“带内隔板方钢管混凝土柱-钢梁节点”建立了同时考虑几何非线性、高强螺栓连接的面-面接触非线性、各种材料非线性等因素的有限元理论分析模型，模拟分析了单调加栽和低周反复加载时节点的受力性能，较为精确地分析了节点区应力分布和混凝土开裂情况，以弥补试验中无法直观地了解各细部受力情况和改变各种参数进行对比的缺陷；考察了轴压比大小、混凝土强度等因素对节点受力性能的影响，根据理论与试验结果分析，提出了设计和改进建议。