箱形预应力撑杆钢柱整体稳定性能研究

预应力撑杆钢柱具有稳定性能好、承载能力高等优点.采用有限元软件ABAQUS对中心柱截面为箱形的预应力撑杆钢柱进行了数值分析,并通过理论公式验证了数值分析的准确性.在此基础上进行线性和非线性屈曲分析,考察撑杆长度、撑杆截面尺寸以及初始缺陷大小等因素对这类结构构件整体稳定性能的影响.分析表明:当屈曲模态为对称屈曲时,增加撑杆长度可以有效提升箱形预应力撑杆钢柱的承载能力;同样地,撑杆截面尺寸对这类结构构件承载能力的影响也与其屈曲模态相关.     

单层预应力撑杆柱的预应力研究

预应力撑杆柱可以提升普通受压钢柱的承载能力,而拉索初始应力是影响预应力撑杆钢柱稳定性能的重要因素.以设置斜向撑杆的预应力撑杆钢柱为研究对象,重点研究其初始预应力的确定方法,基于理论推导建立了其初始预应力的计算公式.此外,根据所建立的初始预应力计算公式,讨论了屈曲荷载与初始预应力的关系以及拉索刚度、撑杆刚度和撑杆倾角对初始预应力的影响.研究还表明:过大的初始预应力反而会降低这类结构的屈曲荷载.     

轴心受压预应力斜撑杆钢柱承载能力研究

预应力撑杆钢柱具有承载性能好、稳定性强、用料节省等优点,在现代钢结构工程中得到了越来越广泛的应用.以轴心受压的斜撑杆预应力钢柱为研究对象,通过ABAQUS软件进行线性与非线性屈曲分析,研究了撑杆长度、拉索直径、斜撑杆与水平方向倾角、初始缺陷、支座约束条件等多种因素对这类预应力撑杆柱承载能力的影响.研究表明,撑杆长度、拉索直径、斜撑杆倾角均会影响预应力斜撑杆钢柱的承载能力;缺陷敏感性和预应力敏感度分析还表明,预应力斜撑杆钢柱是一类缺陷敏感型构件,过大地增大初始拉索预应力并不会显著提高其承载能力.     

双撑杆智能预应力钢桁梁承载性能参数分析

运用ANSYS软件计算分析了双撑杆智能预应力钢桁梁跨中挠度约束范围、杆件应力约束范围、钢桁梁跨度、撑杆数量以及荷载形式5个因素对双撑杆智能预应力钢桁梁承载性能的影响,并将相同约束条件下双撑杆智能预应力钢桁梁与普通预应力钢桁梁的承载性能进行了对比.结果表明:挠度约束范围越小、应力约束范围越宽、钢桁梁跨度越大,则智能预应力钢桁梁与普通预应力钢桁梁的最大约束承载力之比就越大;双撑杆智能预应力钢桁梁的承载性能优于单撑杆智能预应力钢桁梁;智能预应力钢桁梁在逐次增多荷载工况下的承载性能优于移动集中荷载工况下的承载性能.     

预应力对柱支承球面扁网壳非线性稳定的影响

为研究预应力球面扁网壳结构性能,以"一次张拉二次加载"预应力设计为例,分析了通常设计的预应力及其引入位置对一类柱支承双层球面扁网壳非线性稳定的影响。为了与张拉时扁网壳支座设计情况相符,编写了计算程序。通过对扁网壳具有不同矢跨比和不同布索方案的设计工程的分析,发现预应力可以适当提高屈曲荷载,但提高幅度不大。当预张力相同时沿拉力环域布索的屈曲荷载提高幅度比在扁网壳支座间布索大。预应力没有改变结构的屈曲特征,对荷载位移平衡路径影响也有限。要较大幅度提高这类结构的屈曲荷载只能采取其它途径。     

不同极限状态下弦支筒壳结构的力学性能和可靠性能

提出一种预应力空间结构体系——弦支筒壳.采用基于响应面函数的蒙特卡罗法,运用APDL语言编制相应的计算程序;研究了弦支筒壳的稳定性及其整体屈曲失效模式下的可靠性;分析了矢跨比、垂跨比、撑杆数目和预应力作用等对结构承载力和变形失效模式下可靠性的影响,给出了基于结构可靠性的上述参数的合理取值.分析结果表明:弦支筒壳的屈曲特征值、非线性屈曲临界荷载值和整体稳定性的可靠度指标均比单层筒壳大幅度提高;矢跨比和垂跨比对结构可靠度的影响较大,而撑杆数目对其影响较小;预应力值的改变对结构承载力失效和变形失效的影响较大,而对整体屈曲失效的影响较小.     

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.     

新型张弦网壳组合结构的设计与分析

在鄂尔多斯东胜体育中心综合体育馆展厅结构设计中,提出了在张弦桁架之间设置双层网壳的新结构体系,在满足复杂建筑造型的同时,有效增加了结构的刚度和稳定性.设计了接近实际工程的基本算例,从整体模型入手,全面分析了垂跨比、初始预应力和撑杆数量变化对结构静力性能、动力性能以及用钢量的影响.依据分析结果,对不规则造型的鄂尔多斯东胜体育中心综合体育馆展厅进行设计,其中索的预应力是设计中的难点和关键,本文给出了详尽的调索方法和依据.     

基于OpenSees的钢管混凝土柱-钢梁错层节点抗震性能有限元分析

为研究钢管混凝土柱-钢梁错层节点抗震性能,基于已有试验研究成果,利用OpenSees有限元软件,对钢管混凝土柱-钢梁错层节点进行数值模拟,将模拟结果与试验结果进行对比,两者较吻合。通过数值模拟,分析了轴压比、混凝土强度等级和钢材强度等参数对钢管混凝土柱-钢梁错层节点抗震性能的影响。结果表明:在轴压比为0.3～0.7范围内,随轴压比增大,结构承载力降低明显;随混凝土强度等级提高,试件极限承载力特征值增大较为明显,最大增幅达9.39%;通过对比发现,合理提高钢材强度可以有效增加结构承载力和延性,当模拟计算Q345钢材时,试件极限承载力增加了26.08%,破坏点位移值增加了8.41%。     

竖向加预应力钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

为了研究预应力钢筋混凝土柱的抗震性能，进行了四根预应力钢筋混凝土柱在变轴力和变水平力作用下的反复加载试验．对试件的破坏过程、荷载-位移关系滞回曲线特征、耗能能力等深入分析，得出在试验加载条件下试件的抗震性能明显不对称，且施加了预应力的柱受拉有效工作范围明显增大的结论．同时建议采取在柱中加一定竖向预应力的方式，来改善高层或超高层建筑结构整体弯曲变形时柱中可能出现拉力的情况．为竖向加预应力钢筋混凝土柱的进一步应用提供了理论基础．     

钢管高强混凝土柱的力学性能Ⅱ.长柱和偏压柱的力学性能

报导了钢管高强混凝土长柱和偏压柱力学性能试验的结果。研究表明，钢管高强混凝土长柱的承载能力和极限变形率随长细比Le／D的增大而下降。钢管高强混凝土偏压柱在相同的长细比下。随着偏心率的增加，试件的承载能力降低，纵向位移率降低。最后给出了钢管超高强混凝土长柱和偏压柱承载能力计算公式。     

T形钢管混凝土单向偏压长柱力学性能分析

采用普通T形钢管混凝土柱的核心混凝土等效单轴本构关系,利用纤维模型程序对T形钢管混凝土单向压弯长柱的力学性能进行分析,讨论了混凝土抗压强度、钢材屈服强度、管壁宽厚比、截面肢宽厚比、加载角度、长细比和轴压比等参数对构件偏压稳定承载力的影响.研究表明:混凝土工作承担系数、加载角度和长细比对正则化的轴力与弯矩相关曲线的形状有重要影响;基于大量数值结果回归分析,提出了T形钢管混凝土柱单向压弯承载力的简化计算方法,简化方法计算结果与纤维模型分析结果、试验结果吻合良好,简化方法可为工程设计提供参考.归     

长钢顶管稳定特性的有限元分析

随着钢顶管直径和顶进距离的不断增大,复杂受力条件下的钢顶管屈曲破坏成为了施工过程中的工程隐患.通过简化长径比超过100的钢顶管受力模型,探讨了长钢顶管稳定特性有限元分析方法.首先进行钢顶管管道的特征值屈曲计算,得到管道的一阶屈曲模态.再将一阶模态作为初始缺陷引入到钢管,进行弹塑性屈曲极限分析.通过算例分析了钢顶管在各种基本荷载及不同组合荷载下的屈曲模态,并探讨了其弹塑性稳定极限荷载的变化规律.分析结果反映了钢顶管屈曲工程案例现象,并建议通过控制注浆效果和顶进措施来提高管道的稳定安全性,对于高围压下的钢顶管尤其需要注重顶力控制.     

钢结构用的大直径圆钢管非线性稳定分析

为确定大直径中空夹层砼柱中内钢管的稳定性能和临界荷载,对5 m长的圆钢管开展了有限元特征值屈曲分析,获得屈曲临界荷载。在此基础上,采用弧长法对圆钢管进行了非线性失稳分析,考虑了几何和材料双重非线性的影响,得到了圆钢管结构整体稳定的全过程荷载-位移曲线以及单元的应力分布图。应用两倍弹性斜率法和双切线交点法求得临界荷载,与理论计算结果相比稍高,可以看出理论公式计算结果是偏于安全的。最后提出了圆钢管抗失稳的四点措施。     

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。     

圆形钢套管加固混凝土柱的极限承载力

进行了33个圆形钢套管加固钢筋混凝土柱在轴心及偏心受压下的试验,研究不同初始轴压比、加固用钢套管厚度、长细比和偏心率下被加固柱的力学性能.研究结果表明,被加固柱的力学性能得到明显的改善,被加固柱的极限承载力随着长细比和偏心率的增加而降低,而初始轴压比对极限承载力的影响可以忽略.在试验结果的基础上,提出了圆形钢套管加固钢筋混凝土柱极限承载力计算的实用公式,极限承载力的计算结果和试验结果吻合良好.     

带圆钢管的劲性高强混凝土轴压短柱的承载力及可靠度分析

为了探求一个合理的设计公式来计算带圆钢管的劲性高强混凝土柱在轴压下的极限强度,完成了包含13个短柱试件在内的轴心受压试验以研究该类柱在轴压下的破坏模式和极限强度．试验结果表明,在荷载作用下,直到荷载接近极限值时,柱中钢管、纵向钢筋以及混凝土三者之间的纵向应变基本上是协调的,计算结果与试验结果吻合良好,因此可以采用叠加原理来计算带圆钢管的劲性高强混凝土柱在轴压下的极限承栽力．此外,分析了该极限承载力计算公式的可靠度水平．分析结果表明,该承载力计算满足GB50068—2001对构件可靠指标的要求．     

复式钢管高强混凝土轴压短柱力学性能研究

对复式钢管高强混凝土轴压短柱的力学性能进行了研究,结果证明:混凝土强度越高,荷载-纵向应变曲线线性段比例越大,横向应变越小。钢管约束后,试件的延性得以显著改善,外钢管软化后,内钢管仍起套箍约束增强作用,耐火性良好,获得了复式钢管高强混凝土承载能力计算公式,计算值和实测值吻合良好。