六边形孔折线形蜂窝梁力学性能研究

该文利用ABAQUS软件对六边形折线形蜂窝梁在荷载作用下的受力情况进行了模拟计算。通过全过程受力分析进一步了解六边形孔折线形蜂窝梁的受力表现。明确了孔型对折线形蜂窝梁承载能力的影响程度。验证了折线形蜂窝梁桥趾截面正应力计算公式适用性。     

单轴对称六边形孔蜂窝梁力学性能研究

针对单轴对称六边形孔蜂窝梁的力学性能进行系统研究,并在此基础上探究其简单实用的设计式。通过采用有限元软件ABAQUS建立非线性有限元模型,将其与已有试验资料进行对比分析,结果表明该模型具有足够的精确度。基于此有限元模型,分别研究在跨度、开孔率和孔间距不同的情况下,单轴对称六边形孔蜂窝梁的力学性能。结果表明:开孔率是影响强度承载力的主要因素,跨度是影响稳定承载力的主要因素,其他因素对力学性能的影响较小,最后给出了简化计算式。     

加强受压翼缘圆孔蜂窝梁的简化计算方法

主要研究跨度、开孔率和距高比对加强受压翼缘圆孔蜂窝梁力学性能的影响并提出简化设计公式。利用ABAQUS建立165个模型,得出不同跨度、开孔率和距高比的加强受压翼缘圆孔蜂窝梁的强度、稳定承载力,分别分析上述三个参数对其力学性能的影响程度,给出此三个参数的建议取值,提出强度承载力提高系数和稳定承载力提高系数,通过线性回归分析得到简化设计公式。研究结果表明,开孔率、跨度分别是影响加强受压翼缘圆孔蜂窝梁强度承载力、稳定承载力的主要因素;将有限元结果与前苏联钢结构规范计算结果对比,证明简化设计公式足够精确,可应用于工程设计。     

圆角多边形孔蜂窝梁孔间腹板屈曲承载力计算方法对比研究

分析对比了圆角多边形孔蜂窝梁孔间腹板屈曲承载力的不同计算理论,包括楔体理论模型、英国钢结构协会计算手册理论模型、LAWSON理论模型及斜压柱模型等。采用不同理论对蜂窝梁孔间腹板的屈曲承载力进行了计算,并与试验结果进行了对比。结果表明,应用于六边形孔的楔体理论计算值过于保守,与试验值偏差均超过50%;应用于圆形孔的英国钢结构协会计算手册理论模型及LAWSON理论模型计算值也过于保守,偏差范围在58%~70%之间;斜压柱理论相比其它方法,计算结果较为准确,偏差范围在7.6%~39%之间。并采用验证的有限元方法分析了不同孔距、孔高及腹板厚度的蜂窝梁孔间腹板的屈曲承载力。应用斜压柱理论模型计算孔间腹板剪力承载力,与有限元参数分析结果对比表明,斜压柱模型按规范BS 5950-1:2000计算的理论值过于保守,理论值与有限元结果比值范围在0.185~0.384之间;按规范EN 1993-1-1计算的理论值评价孔距较小(S/d_0=1.4)蜂窝梁的剪力承载力时偏于安全,理论值与有限元结果比值范围在0.878~0.972之间,当孔距较大(S/d_01.4)时,理论结果偏于不安全,理论值与有限元结果比值范围在1.054~1.818之间,需要进一步修正。     

大悬挑变截面梁折线形斜柱钢刚架受力性能试验研究

大悬挑变截面梁折线形斜柱钢刚架,结构型式不规则、受力复杂。为考察其受力性能,评价其安全性,对该结构进行了设计验证和极限承载力的缩尺模型试验研究和有限元分析。试验研究表明：变截面梁折线形斜柱钢刚架在设计荷载作用下均处于弹性状态,在极限承载力试验中,变截面梁与折线形斜柱连接部位最先屈服,2.56倍设计荷载时结构达到极限状态。结合试验结果与有限元计算结果,分析了结构的受力变形特征和内力分布规律,分析表明,有限元计算结果与试验结果吻合良好,试验结果验证了理论分析与原型结构设计的正确性;研究表明,折线形斜柱大悬挑钢刚架结构在保证顶部水平约束的情况下,具有较高的承载能力和足够的安全性。     

矩形孔口蜂窝组合梁抗剪性能研究

以开孔率为变量,分别对4根腹板开矩形孔口的蜂窝梁和蜂窝组合梁进行了抗剪试验。对比分析了两者的抗剪破坏特征,承载力及剪力-位移曲线。给出考虑楼板组合作用后蜂窝梁抗剪承载力的提高结果。结合修正后的有限元计算模型,对比研究不同开孔率、翼缘尺寸对矩形孔口蜂窝梁和蜂窝组合梁抗剪承载力的影响。对不同混凝土楼板尺寸影响下的矩形孔口蜂窝组合梁进行抗剪性能分析。结果表明:开孔率对矩形孔口蜂窝组合梁和蜂窝梁抗剪承载力影响较大;翼缘厚度对开孔率较小的矩形孔口蜂窝梁抗剪承载力有一定提高,对蜂窝组合梁影响较小。蜂窝组合梁中混凝土楼板提供主要抗剪贡献,能大幅提高矩形孔口蜂窝梁抗剪承载力,且有效防止矩形孔口处剪切变形。最后,给出了矩形孔口蜂窝组合梁抗剪承载力简化计算方法。     

圆孔蜂窝梁的力学性能

为了进一步推广蜂窝梁在实际中的应用,针对中国结构设计规范尚未对此结构作出规定的现状,通过ANSYS有限元分析软件,采用板壳元建立不同参数的圆孔蜂窝梁计算模型,对圆孔蜂窝梁的静力性能进行研究,探讨了跨度、开孔率、孔间距等参数对梁强度、刚度和稳定性能的影响,并将计算结果与相同截面的实腹式构件对比,给出了较为简化的实用设计公式,为圆孔蜂窝梁的进一步研究与应用提供了参考。     

株洲西火车站25.2m跨圆孔砼蜂窝梁加固设计

为满足设备管线穿行需要,增加梁底净高,株洲西火车站局部25.2m跨砼框架梁采用了蜂窝梁的结构形式.结合开孔形式、受力模式、构造要求以及有限元计算分析确定了砼蜂窝梁的优化布置,并采取了钢套筒组合加固措施.同时,依据已有研究成果及带套筒砼蜂窝梁的受力特点,总结了其开孔截面承载力计算公式,深化了相应节点构造,可供类似工程设计参考.     

蜂窝梁扩张比的有限元分析

介绍了六边形孔蜂窝梁的制作情况,采用有限元的分析方法,与实腹式钢梁对比,说明蜂窝梁的承载力、变形曲线,通过用钢量的变化情况反应其经济效益。在不同蜂窝梁的扩张比参数情况下,分析不同参数下的承载力和变形差异,得到了蜂窝梁的最佳扩张比,为实际工程设计提供参考。     

考虑剪力和剪力次弯矩影响的蜂窝梁挠度计算式推导与验证

蜂窝梁腹板开孔后对结构刚度有较大削弱,目前国内相关规范中还没有蜂窝梁挠度相关的计算式。基于费氏空腹桁架理论,针对蜂窝梁腹板开孔有削弱的特点,考虑了蜂窝梁的剪切变形和剪力次弯矩引起的变形,推导了蜂窝梁挠度简化计算式。其次,采用有限元方法研究跨高比、开孔率、截面尺寸等参数对蜂窝梁挠度的影响规律,比较在相同荷载工况下不同孔形蜂窝梁的挠度,总结蜂窝梁的挠度变化特点,并采用有限元计算结果验证所推导的蜂窝梁挠度计算式的正确性。     

折线形钢箱柱受力性能试验研究

为研究折线形钢箱柱的受力性能,对其进行了设计验证和受压极限承载力的缩尺模型试验研究和有限元分析。试验结果表明：折线形钢箱柱在设计荷载作用下,始终处于弹性状态;在受压极限承载力试验中,折线形钢箱柱的破坏形态为钢箱柱折线相交部分的内折点处发生局部屈曲,导致试件变形过大而丧失承载能力。结合试验结果与有限元计算结果,分析了折线形钢箱柱的受力变形特征和内力分布规律。通过对比分析折线形钢箱柱的破坏形态及位置、荷载-位移曲线、极限承载力等,试验结果与有限元计算结果吻合良好,验证了理论分析与原型结构设计的正确性。图15表1参12     

圆孔蜂窝梁单轴对称性能研究

为了探究单轴对称截面对圆孔蜂窝梁力学性能的影响,采用有限元分析法建立了125个模型研究截面类型对蜂窝梁的力学性能的影响。研究结果表明,加强受压翼缘的蜂窝梁稳定承载力有较大提高,其强度虽然没有较大幅度的改善,但是内力分布却更加合理。单轴对称蜂窝梁使内力重分布,其力学性能良好。建议在工程中应用单轴对称蜂窝梁。     

基于等效刚度的蜂窝梁弯扭屈曲临界荷载计算方法

蜂窝梁是在梁腹板上开有连续规则孔洞的一种钢梁,腹板开孔后对其抗侧刚度有较大的削弱,因此整体稳定性能是蜂窝梁的重要问题。基于能量法推导出实腹梁弯扭屈曲临界荷载的计算式,采用等效刚度的方法,通过等效侧向抗弯刚度、等效翘曲刚度和等效扭转刚度推导了蜂窝梁的弯扭屈曲临界荷载的计算式。其次,考虑蜂窝梁截面尺寸、跨度、开孔率和距高比的影响,采用有限元方法对圆形孔和六边形孔蜂窝梁的弯扭屈曲进行了分析,得到了蜂窝梁弯扭屈曲临界荷载的变化规律,并验证了蜂窝梁弯扭屈曲临界荷载计算式的正确性,可为蜂窝梁的整体稳定设计提供参考。     

冷弯薄壁C形开孔钢梁承载力有限元分析

近年来冷弯薄壁型钢中的腹板开孔构件得到越来越多的应用,其承载力是工程设计和分析时首先需要解决的问题.选取净跨分别为3.5,5.5m的腹板开孔C形截面梁进行竖向静力均布荷载作用下的承载力分析,建立了有限元模型,通过对孔间距、孔洞大小、孔边距等开孔参数进行计算分析,总结了开孔参数对开孔梁极限承载力的影响规律,并提出开孔方式优化方案.结果表明:开孔梁的孔数和孔边距是影响开孔梁极限承载力和破坏形式的重要因素.开孔梁优化设计时应留足孔边距和避免靠近支座处的孔间腹板受压.     

蜂窝梁弹性弯扭屈曲承载力的简化计算方法研究

蜂窝梁构造复杂,对其承载力进行精确计算困难。为了研究蜂窝梁弹性弯扭屈曲承载力,在对蜂窝梁截面各特征值进行简化计算的基础上,用实腹H型钢梁的弹性弯扭屈曲临界荷载计算理论研究了蜂窝梁在不同荷载作用形式下的弹性弯扭屈曲承载力。使用ABAQUS软件对蜂窝梁的弹性弯扭屈曲承载力进行特征值屈曲分析,并与理论计算结果进行对比,验证了计算式的有效性。最后,通过分析不同因素对蜂窝梁弹性弯扭屈曲承载力的影响得出:高跨比影响最大;扩张比影响次之;距高比影响最小,可以忽略。     

工字形截面圆孔蜂窝梁的挠度分析

对不同参数下的简支圆孔蜂窝梁进行变形分析。基于ANSYS有限元软件建立合理的数值模型,对不同开孔参数和跨高比的蜂窝梁进行数值计算,得出不同参数下蜂窝梁的挠度修正系数并比较分析。结果表明:跨高比相同时,蜂窝梁的挠度修正系数随孔高比的增大而增大;随距高比的增大而减小,但减小幅度不大;孔况相同时,蜂窝梁的挠度修正系数随跨高比的增大而减小,且当跨高比大于20以后,变化趋于平缓。因此,建议将蜂窝梁应用在跨度较大的建筑结构中;结合实用挠度估算法推导了考虑开孔参数的挠度简化计算式,此计算方法考虑因素全面、计算方法简便,可以为蜂窝梁的设计提供参考。     

圆孔型蜂窝梁及其组合梁受力性能研究

为研究圆孔型蜂窝梁(包括圆孔型蜂窝钢梁和圆孔型腹板开孔钢梁)的强度、整体稳定性、局部稳定性和刚度等力学性能,对3根简支圆孔型蜂窝钢梁和3根钢-混凝土组合蜂窝梁进行试验研究和有限元方法模拟,对比分析不同成孔方法(腹板有无焊缝)、翼缘宽度、孔洞大小、梁墩宽度和组合作用等因素对圆孔型蜂窝梁的受力性能的影响,并得到蜂窝梁和组合蜂窝梁的加载点、支座孔洞周围及梁墩处的应力分布规律。试验和有限元分析结果表明:考虑焊缝对蜂窝梁的承载力和刚度影响程度一般在20%以内;加宽蜂窝梁翼缘,设置加劲肋和增加梁墩宽度,可以提高圆孔型蜂窝梁的承载能力;组合蜂窝梁的承载能力和初始刚度较非组合梁有明显提高。     

大尺寸矩形孔蜂窝梁力学性能有限元模拟

蜂窝梁具有承载力高、外形美观、节省材料、便于布设管线、刚度大等诸多优点,被广泛地应用于建筑结构当中。本文对实际工程中的大尺寸矩形孔单跨和双跨蜂窝梁的构造和尺寸进行介绍。采用ABAQUS有限元软件分析了大尺寸矩形孔蜂窝梁力学性能。有限元模拟中同时考虑初始缺陷、材料非线性和几何非线性的影响。结果指出:单跨梁和双跨梁的屈曲模态均表现出局部屈曲特征;在设计荷载作用下,蜂窝梁满足强度和稳定的要求;在极限荷载作用下,蜂窝梁的状态由强度控制;单跨梁和双跨梁的梁端塑性铰长度不超过2.2 m。     

蜂窝梁-实腹柱十字形节点受力性能研究

为研究蜂窝梁-实腹柱框架中节点的受力性能,利用ABAQUS有限元软件对28种不同扩高比和开孔位置的蜂窝梁-实腹柱十字形节点足尺模型进行了数值模拟分析,详细研究了蜂窝梁-实腹柱十字形节点的破坏模式、塑性铰产生位置、滞回曲线、骨架曲线、延性性能和耗能能力。结果表明:蜂窝梁-实腹柱十字形节点由于梁上开孔的削弱作用,塑性铰由节点域向梁上第1个孔洞处转移,避免在节点域破坏,具有良好的抗震性能;蜂窝梁第1开孔位置一定时,随着扩高比K增加,节点水平承载力先增加后降低,并在K=1.4左右时达到峰值;扩高比K一定时,随着梁上第1个孔洞中心距柱距离L的增大,节点水平承载力先增加后趋于稳定;综合考虑扩高比K和开孔位置L对节点水平承载力及塑性铰产生位置的影响,并定义参数α_h,给出参数K和α_h的建议合理取值范围;在此取值范围内,蜂窝梁 实腹柱十字形节点水平承载力较高,滞回曲线饱满,具有良好的延性与耗能能力,且塑性铰出现在梁上第1个孔洞附近,满足“强节点弱构件”的抗震设计要求,具有良好的抗震性能。     

基于ABAQUS的纯弯状态下六边形孔和圆形孔悬臂蜂窝梁整体稳定性对比分析

文章通过ABAQUS有限元对六边形孔及圆形孔悬臂蜂窝梁在纯弯状态下整体稳定性进行对比分析,通过计算蜂窝梁临界弯矩,对计算结果进行对比并作图比较分析,为研究蜂窝梁整体稳定性提出一些意见,并为实际蜂窝梁设计工程提供一定的参考。