上下翼缘同时受荷的工字形钢梁整体稳定性分析

现行钢结构规范中没有工字形钢梁在上翼缘均布荷载、下翼缘跨中集中荷载作用下整体稳定的计算方法.采用能量法推导出这两类荷载作用下双轴对称工字形钢梁的临界承载能力计算公式,总结了荷载比例系数对临界弯矩的影响规律.并采用有限元方法对该理论公式进行验证,在荷载比例小于3时,计算结果与理论公式吻合较好.在此基础上,通过计算分析提出了这类荷载作用下工字形钢梁的等效临界弯矩系数的计算公式,该公式具有较好的计算精度.     

BS700高强钢槽形对焊箱形截面构件稳定性的影响因素

为研究BS700高强钢槽形对焊箱形截面构件稳定性的影响因素,建立了能考虑初始几何缺陷和残余应力的非线性屈曲分析有限元模型,研究了残余应力、翼缘宽厚比、长细比等因素对构件稳定性的影响.研究发现,残余应力对长细比位于20～70的构件稳定系数有显著影响,翼缘宽厚比对构件稳定性有较大影响.随着翼缘宽厚比增加,构件屈曲模式由整体...     

上下翼缘同时受荷的HM，HW型钢梁整体稳定性分析

现行钢结构规范中没有给出HM,HW型钢梁在上翼缘承受均布荷载、下翼缘承受跨中集中荷载作用下整体稳定的计算方法.根据能量理论得到的结果,考虑屈曲前变形对弯扭屈曲影响,得出上述荷载作用下双轴对称HM,HW型钢梁的临界承载能力计算公式,总结了荷载比例系数对临界弯矩的影响规律.采用有限元方法对该理论公式进行验证,在荷载比例小于3时,有限元解与理论解相差基本在5%以内.提出了这类荷载作用下钢梁的等效临界弯矩系数的计算公式.该公式最大误差不超过8%,平均误差在3%左右.     

高强度Q460钢焊接截面高温作用后残余应力

为了得到高温作用对高强度Q460钢焊接截面残余应力的影响,采用电炉对高强度Q460钢焊接H形和箱形截面构件进行升温后自然降温.采用切条法测试构件降温后残余应力的分布作为对比,测试了未升温试件的残余应力.试验得到了高温后焊接H形和箱形截面残余应力数值和不同温度后残余应力降低系数.采用有限元软件ANSYS分析了残余应力的降低对高温下Q460钢柱承载力的影响.研究表明:高温作用对焊接残余应力影响较大,升温温度越高,残余应力降低越大.残余应力的降低对高温下Q460钢柱的承载力产生明显影响,与不考虑残余应力变化相比,钢柱的承载力设计值可提高10%左右.     

Q460高强钢简支梁整体稳定极限弯矩计算式研究

为揭示《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)、《高强钢结构设计标准》(JGJ/T 483—2020)中Q460高强钢梁整体稳定设计方法的差异,提出精确的Q460高强钢梁整体稳定极限弯矩计算式,通过梳理现有文献,提出了钢梁整体稳定极限弯矩的指数形式的一般计算式;根据GB 50017—2017的规定,提出了其稳定系数的统一计算式及对应的“稳定系数-正则化长细比”曲线表达式;提出了理想受弯构件的“稳定系数-正则化长细比”曲线表达式。对比了GB 50017—2017和JGJ/T 483—2020的“稳定系数-正则化长细比”曲线,归纳了其特点,并分析了现有钢梁整体稳定的指数形式极限弯矩计算式存在的问题。基于GB 50017—2017的基准弯矩,提出了Q460高强钢梁整体稳定极限弯矩的指数形式计算式,解决了JGJ/T 483—2020无法直接确定正则化长细比的问题,并采用14个双轴对称、单轴对称工字形截面简支梁的试验数据验证了本文建议公式的精度。研究表明,对于Q460/Q460GJ高强钢简支梁整体稳定的极限弯矩,本文建议的指数形式计算式较现行标准GB 50017—2017、JGJ/T 4...     

Q690高强钢焊接T形截面纵向残余应力分布数值模拟

焊接纵向残余应力是影响钢压杆整体稳定性的重要因素之一。基于ANSYS对Q690高强钢焊接T形截面纵向残余应力大小及分布情况进行数值模拟分析。通过与已有的研究成果对比，提出合理的有限元分析模型；借助该模型，分析纵向残余应力大小及分布随板件宽厚比和板厚的变化规律；以及翼缘和腹板残余应力的自平衡性；并提出适合Q690高强钢焊接T形截面的纵向残余应力分布模型。研究结果表明：提出的有限元分析模型适合焊接T形截面纵向残余应力研究；翼缘外伸端以及腹板中部的纵向残余压应力大小随板件宽厚比、板件厚度的增大成下降趋势，翼缘与腹板相交焊缝处和腹板外伸端的纵向残余拉应力大小与板件宽厚比和板件厚度没有多大联系；各板件内的残余应力均满足自平衡。基于数值模拟分析，提出的Q690高强钢焊接T形截面纵向残余应力分布模型，为后续T形截面残余应力的试验研究及压杆的整体稳定性数值分析提供参考。     

等跨等截面连续体系频率的精确计算

大量的工程实践表明连续T梁桥(通常采用先简支后结构连续施工)的基频并不符合《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)条文说明给出的连续梁桥基频计算公式。为此,本文首先采用多坐标法从理论上推导等截面多跨连续梁桥的基频计算公式;再结合某2及3跨等截面连续梁桥模型,对有限元分析、理论计算及规范公式的结果进行对比;最后对一座实际连续T梁桥的实验、有限元分析、理论计算结果进行比较。结果表明:等跨、等截面连续梁桥的基频符合相同跨径、相同截面简支梁桥的计算公式;等跨、等截面连续梁桥n(≥2)阶次的频率随着跨数的增加,逐渐减小,当跨数趋于无穷大时,趋近于基频。     

Q420大规格双角钢十字组合截面构件受力性能

大规格双拼组合角钢构件相对于普通规格多角钢组合截面构件,以承载力高、施工简便和耗能少等优点,逐步在工程实践中的得到了推广。本文以Q420大规格双角钢十字组合截面构件为对象,构建了大规格双角钢十字组合截面构件的有限元模型,采用控制变量法,探讨了填板厚度、角钢壁厚、长细比、填板间距对大规格双拼组合角钢构件承载能力的影响规律;基于不同参数的计算结果,拟合了含有填板间距和长细比的填板设计公式,进而计算了大规格双角钢十字组合截面构件的承载力稳定系数,并将计算结果与国内外现行规范中的双拼角钢组合截面的柱子曲线进行了对比。研究结果表明：现行规范对Q420大规格双角钢十字组合截面构件承载能力的计算偏保守。     

无黏结预应力连续梁次弯矩演化及弯矩调幅

完成4根无黏结预应力混凝土两跨连续梁受力全过程试验,对支座反力及控制截面弯矩重分布程度进行分析.运用非线性阶段的预应力次弯矩定义,将非线性阶段连续梁总弯矩分解成次弯矩和荷载弯矩.研究加载全过程次弯矩和荷载弯矩的演化规律,提出了对初始次弯矩和弹性荷载弯矩分别调幅的无黏结预应力混凝土连续梁弯矩调幅公式.采用已有文献中一组试验梁对所提公式的计算精度进行验证.研究结果表明,无黏结预应力连续梁弯矩重分布的原因可以归结为无黏结筋应力的增长以及连续梁各部分割线刚度比值的改变.承载力极限状态下,次弯矩折减系数随中支座综合配筋指数的增大而增大,荷载弯矩调幅系数随其增大而降低.文中弯矩调幅建议公式较已有公式更接近试验结果,可为设计规范中相关条款的制订提供参考.     

不锈钢工字形截面构件轴心受压整体稳定计算方法

为了研究不锈钢工字形轴心受压构件的整体稳定承载力,采用ANSYS软件建模对不锈钢轴压构件进行非线性有限元模拟,将模拟结果与试验结果进行对比,验证了所建立的有限元模型的准确性.采用经试验验证的有限元模型对不同几何初始缺陷、截面残余应力、材料力学性能、截面宽厚比以及长细比的不锈钢工字形构件整体稳定承载力进行了参数分析,通过对比可确定材料力学性能、构件长细比为主要影响承载力的因素.在参数分析的基础上通过稳定承载力的数据拟合提出了整体稳定系数的三段式计算方法,并将该计算方法与试验数据进行对比,表明此计算方法可以较为准确地计算不锈钢工字形轴心受压构件整体稳定承载力.     

960MPa高强度钢材轴压柱局部稳定性能及设计方法

为研究960 MPa(屈服强度标准值)高强度钢材轴心受压构件的局部稳定受力性能,本文使用ANSYS软件建立有限元模型,对4个箱形截面和4个工字形截面轴心受压构件进行了有限元分析.模型考虑了几何初始缺陷及焊接残余应力的影响,提取构件的极限承载力和局部屈曲临界承载力的有限元计算结果与试验实测结果进行对比,验证了模型的有效性.利用这种建模方法,对960 MPa高强度钢材箱形和工字形轴心受压构件的局部稳定受力性能进行了有限元参数分析,并将有限元计算结果,以及本文汇总的已有试验结果,与中国、美国和欧洲的钢结构设计规范中轴心受压构件的设计曲线进行了对比,并提出了新的设计公式.结果表明,本文使用的有限元建模方法能够准确地分析计算960 MPa高强度钢材轴心受压构件的局部屈曲受力性能;几何初始缺陷和残余应力对构件的极限应力的影响很小,但是对板件宽厚比较大构件的局部屈曲应力的影响相对较大;相对于中美欧现行钢结构设计规范中的设计方法,本文提出的设计公式更适用于960 MPa高强度钢材轴心受压构件的局部屈曲应力和屈曲后极限应力的设计计算.     

幕墙立柱连接处的接触力学分析

为了明确幕墙立柱连接处复杂接触应力分布和可靠连接问题,对立柱—插芯建立有限元模型。建立了多个有限元模型,考虑的参数有风荷载、楼层高度和立柱截面,考虑了材料和接触边界条件的双重非线性,比较了模型及相应双跨连续梁的应力和变形计算结果。分析结果可知,插芯处的应力与双跨连续梁对应位置处的应力有着显著的不同,插芯处的应力呈分段分布,上半部分截面应力呈现双峰值分布,下半部分截面应力处于较低水平,双跨连续梁的应力呈连续上升分布;立柱插芯连接处的形式为半刚性。     

徐变对PC连续梁支座沉降附加内力的影响

为分析徐变对PC连续梁支座沉降附加内力的影响,提出一种通过体系转换描述连续梁支座沉降附加内力状态的思路,借助现行桥梁设计规范给出的连续梁徐变内力重分布公式以及徐变应变的积分表达式,推导出老化系数的计算公式.假设支座沉降的发展规律与混凝土徐变发展规律相同,建立考虑徐变影响的总变位协调方程.选取咸河大桥5跨连续梁为算例,分别计算缓慢沉降和瞬时沉降条件下的徐变次弯矩及最不利弯矩.结果表明:徐变对连续梁支座沉降引起的弹性弯矩有很大的消减作用,使实际最终弯矩不足弹性弯矩的1/2,瞬时沉降时的徐变次弯矩可达到缓慢沉降时的3倍;连续梁支座沉降引起的徐变次弯矩及最不利弯矩均与抗弯刚度成正比,与跨度的平方成反比;连续梁支座沉降最不利弯矩的峰值发生在中间支座截面处,其值为第一个内支座截面最不利弯矩的1.25倍.     

基于改进三弯矩方程的钢-混凝土混合变截面连续梁桥钢箱梁段合理长度研究

为简便估算恒载作用下钢-混凝土混合梁变截面连续梁合理钢箱梁长度,基于现有三弯矩方程推导了适用于变截面连续梁的改进三弯矩方程,建立了基于改进三弯矩方程的变截面连续梁弯矩简化计算方法,并采用MATLAB软件编制了计算程序。构建了不同跨径的变截面钢-混凝土混合连续梁桥标准结构,运用改进三弯矩方程分析了恒载作用下不同跨径钢-混凝土混合连续梁桥关键截面弯矩随钢箱梁段长度变化的规律,建立了主跨跨径150m~300m间钢-混凝土混合变截面连续梁桥钢箱梁段合理长度预估公式。不同跨径的钢-混凝土混合连续梁的墩顶负弯矩和跨中正弯矩均随钢箱梁段长度的增大而减小;主跨跨径150m、200m、250m、300m的变截面钢-混凝土混合连续梁桥钢箱梁段长度与主跨跨径的比例分别为0.35、0.40、0.40、0.45时,主跨跨中正弯矩减小趋势变缓;研究结果表明：基于改进三弯矩方程的变截面连续梁弯矩计算结果与有限元计算结果的偏差小于10%,可便捷且准确地计算恒载下变截面连续梁弯矩;预估公式计算得到的钢箱梁段合理长度与实桥使用的钢箱梁段长度之间的误差在12.5%以内,预估公式具有良好适用性。     

竹胶合板矩形梁侧向失稳的研究

以钢结构设计规范中梁整体稳定的基奉理论为依据，引入梁丧失整体稳定的临界弯矩计算公式来分析竹胶合板矩形梁侧向失稳的问题，并将应用公式求得的理论值与试验值比较，验证了采用此公式来计算竹胶合板构件临界弯矩的可行性。并进一步分析影响构件整体稳定的因素，针对性的提出了加强竹胶合板构件的整体稳定的相关措施及作法的建议，为竹胶合板在工程中的实际应用和生产设计提供具有相当的参考价值理论依据。     

轴心受压钢构件高温下局部稳定设计方法

为了得到钢构件高温下局部稳定设计方法,通过试验对建立的有限元模型进行了验证。采用验证后的有限元模型,分析了温度、板件宽厚比、初始几何缺陷、腹板和翼缘相互作用等因素对H形截面轴心受压钢构件局部屈曲应力的影响,提出了Q235钢和Q460钢H形截面轴心受压构件高温下的局部稳定承载力简化计算公式和高温下防止局部屈曲的翼缘宽厚比和腹板高厚比限值。研究表明:当板件宽厚比较小时,构件的局部屈曲应力随宽厚比的增大迅速减小,宽厚比较大时,构件屈曲应力降低不明显;初始几何缺陷对构件局部屈曲应力影响较小;高温下翼缘对腹板屈曲的约束作用比常温下明显;高温下防止局部屈曲的宽厚比限值与常温下宽厚比限值不同。     

混凝土受弯构件正截面抗裂弯矩计算

根据平截面假定、材料应力应变关系和静力平衡条件导出混凝土受弯构件正截面抗裂弯矩计算公式．公式计算值与试验结果符合良好．     

钢管混凝土抛物线空腹拱平面内稳定性能

钢管混凝土抛物线空腹拱是在钢管混凝土桁架拱上取消斜腹杆的拱结构。采取理论推导和数值模拟相结合的方式,对钢管混凝土抛物线空腹拱的平面内稳定性能进行深入研究。首先,使用有限元软件建立钢管混凝土圆管拱模型,与实验进行对比,证明建模方法的正确性。其次,推导出钢管混凝土抛物线空腹拱的换算长细比,并基于ABAQUS软件的分析结果,采用考虑矢跨比的轴压稳定系数公式,发现该公式能预测有限元计算结果。再次,对跨中加载和半跨加载分别进行一阶线弹性分析,研究钢管混凝土抛物线空腹拱中压力和弯矩的变化规律,并分析不均匀轴力和不均匀弯矩对压弯设计公式的影响。最后,推导出空腹拱的全截面塑性弯矩公式,根据二分法原理利用Python语言求出全截面塑性弯矩的数值,并根据有限元的计算结果,提出压弯共同作用下钢管混凝土抛物线空腹拱的设计公式,使其能用于指导工程实践。     

体外预应力钢－混凝土组合梁在负弯矩作用下的稳定系数研究

摘要：对组合梁施加体外预应力,可有效提高截面的开裂弯矩。负弯矩作用下体外预应力组合梁的极限承载力受失稳控制,其侧扭失稳表现为与纯钢梁不同的畸变失稳模式。本文考虑钢梁初始几何缺陷影响和残余应力影响,对体外预应力组合梁进行了有限元非线性稳定分析,计算结果与试验实测值吻合。通过改变截面参数,对25组组合梁在初始几何缺陷、不同残余应力分布和不同综合力比下的承载力进行计算,给出了预应力组合梁的长细比计算公式,与我国现行钢结构规范钢柱稳定曲线进行了比较。研究表明：承受负弯矩作用的体外预应力组合梁可用文中提出的长细比做参数采用钢柱稳定曲线进行计算。     

体外预应力组合梁负弯矩下的稳定系数

考虑钢梁初始几何缺陷影响和残余应力影响,对体外预应力组合梁进行了有限元非线性稳定分析,计算结果与试验实测值吻合.通过改变截面参数,对25组组合梁在初始几何缺陷、不同残余应力分布和不同综合力比下的承载力进行计算,给出了预应力组合梁的长细比计算公式,与我国现行钢结构规范钢柱稳定曲线进行了比较.研究表明,承受负弯矩作用的体外预应力组合梁可用文中提出的长细比作参数采用钢柱稳定曲线进行计算.