梯形波纹腹板钢梁弹性抗弯强度计算分析

梯形波纹腹板钢梁存在翼缘横向弯矩。在梯形波纹腹板钢梁弹性抗弯强度计算中,现行中国相关规程没有考虑翼缘横向弯矩的影响,其合理性值得研究。运用ANSYS有限元软件计算梯形波纹腹板钢梁翼缘弹性正应力,在正应力与弯矩分析基础上,得到翼缘横向弯矩对梯形波纹腹板钢梁弹性抗弯强度影响值。开展了对多个试件(包含中国相关规程推荐的波形试件)的计算,结果表明:翼缘横向弯矩对不同波形试件弹性抗弯强度存在不同程度的影响,若忽视翼缘横向弯矩,则计算偏于不安全。     

梯形波纹腹板钢梁横向弯矩有限元分析

横向弯矩存在于梯形波纹腹板钢梁翼缘,在梯形波纹腹板钢梁弹性抗弯强度计算中,是否考虑翼缘横向弯矩的影响,涉及结构计算与设计的合理与安全。本文运用ANSYS有限元软件计算分析弹性范围内翼缘横向弯矩对梯形波纹腹板钢梁抗弯强度的影响,并对影响参数进行了论述。对有限元分析与理论公式进行了计算对比,两种方法的合理性得到相互论证。可运用上述两种计算方法确定是否在弹性抗弯强度计算中考虑翼缘横向弯矩的影响。     

不同波纹腹板钢梁弹性整体稳定性能对比分析

基于有限元分析方法对用钢量相同的折线形、梯形、正弦曲线形波纹腹板钢梁进行了弹性的特征值屈曲分析,综合考虑了腹板厚度、钢梁高度、波纹周期等几何参数变化的影响,对比分析了3种波纹腹板钢梁的弹性整体稳定临界荷载。分析结果表明,用钢量相同的3种波纹腹板钢梁,折线形波纹腹板钢梁弹性整体稳定承载力较高。     

不同波纹腹板钢梁弹塑性整体稳定性能对比分析

基于有限元分析软件对用钢量相同的折线形、梯形、正弦曲线形波纹腹板钢梁进行了弹塑性非线性分析,同时考虑了几何初始缺陷以及几何非线性和材料非线性,并综合考虑了腹板厚度、钢梁高度、波纹周期等几何参数变化对钢梁弹塑性整体稳定性能的影响。通过非线性屈曲分析,对比分析了3种波纹腹板钢梁的弹塑性整体稳定临界荷载、荷载-侧向位移曲线以及临界荷载时的钢梁上翼缘的应力分布。结果表明,用钢量相同的3种波纹腹板钢梁,折线形波纹腹板钢梁弹塑性整体稳定承载力较梯形和正弦曲线形高。     

梯形波纹腹板钢梁弹性局部剪切屈曲计算分析

与平腹板钢梁相比,梯形波纹腹板钢梁腹板局部剪切屈曲性能有所提高。弹性局部剪切屈曲是梯形波纹腹板钢梁设计计算基础,本文运用ANSYS有限元计算分析梯形波纹腹板钢梁弹性局部剪切屈曲,并与经典公式进行计算对比,发现经典公式计算值与ANSYS有限元计算结果存在较大偏差。由于存在"手风琴效应",腹板承担的弯矩相对较小,以致在腹板局部剪切屈曲计算中通常被忽视,这种方法是否适用于所有梯形波纹腹板钢梁及其所造成的计算偏差值得研究。本文从荷载条件、波折角大小、腹板尺寸以及翼缘尺寸等方面对影响梯形波纹腹板弹性局部剪切屈曲的因素进行计算分析。分析表明,上述影响因素与腹板弯矩相关,而腹板弯矩的存在将影响腹板弹性局部剪切屈曲。     

梯形波纹腹板H型钢梁的静力分析

波纹腹板H型钢梁作为一种新型的受力构件,由于腹板的波折特点,它具有较高的抗剪承载能力和平面外稳定性。本文根据国内外学者研究的成果,简述了波纹腹板H型钢梁的理论受力特点,并运用ANSYS有限元软件,对波纹腹板H型钢梁进行了静力分析,得出了数值模拟和理论分析相符合的结论,为波纹腹板H型钢梁下一步更深入的研究,提供一些依据。     

波纹腹板钢梁承载力影响因素研究综述

国内外学者从波纹腹板钢梁的受力机理出发,用有限元软件分析波纹腹板钢梁计算模型在各种影响因素作用下的极限承载力,总结出各种因素对其极限承载力的影响。在总结前人对此类构件研究的基础上,重点介绍了腹板波纹几何参数等因素对梁屈曲承载力的影响,综合考虑各种影响因素,通过模拟计算得到了屈曲荷载较高的波纹腹板钢梁模型。     

正弦波纹腹板工形截面悬臂钢梁的弹性整体稳定研究

分析了上翼缘作用均布荷载的正弦波纹腹板悬臂钢梁的整体稳定性能影响因素,并对构件的弹性弯扭屈曲荷载的计算方法进行了探究。借助有限元分析软件ABAQUS计算了构件弹性弯扭屈曲临界荷载,比较了不同情况下构件的弹性弯扭屈曲临界荷载,确定了影响因素及影响大小。尝试根据已有的研究寻找计算正弦波纹腹板悬臂钢梁的稳定承载力的方法,并将计算结果与有限元解进行了对比,检验了计算方法的可行性。结果表明:腹板波长对波纹腹板悬臂钢梁整体稳定性能影响最大,腹板波长变化几乎没有影响;减小翼缘尺寸能够凸显出波纹腹板悬臂钢梁的优势;根据已有理论计算正弦波纹腹板悬臂钢梁的整体稳定存在较多问题。     

波纹腹板钢粱承载力影响因素研究综述

国内外学者从波纹腹板钢粱的受力机理出发,用有限元软件分析波纹腹板钢梁计算模型在各种影响因素作用下的极限承载力,总结出各种因素对其极限承载力的影响。在总结前人对此类构件研究的基础上,重点介绍了腹板波纹几何参数等因素对梁屈曲承载力的影响,综合考虑各种影响因素,通过模拟计算得到了屈曲荷载较高的波纹腹板钢梁模型。     

火灾下轴向约束波纹腹板梁悬链线效应分析

火灾下受约束钢梁大变形阶段的悬链线效应,考虑了轴向拉力对钢梁抗弯承载力的贡献,可提高钢梁的耐火极限。波纹腹板梁通过波折提高了腹板平面外刚度,可以采用更大的高厚比,在抗弯承载力基本不变的情况下,大幅度降低了材料用量。但波纹腹板梁轴向刚度小于相应的平腹板梁,其悬链线效应与平腹板梁有较大的差别。利用验证的有限元模型对受约束波纹腹板梁和平腹板梁悬链线效应的受力机理进行了分析,探讨了波纹腹板梁与平腹板梁中腹板对轴向承载力和抗弯承载力的贡献。对比研究了两种梁在悬链线效应方面的异同。由于波纹腹板梁的轴向刚度较小,其产生的轴向压力比相应的平腹板梁小,在相同荷载作用下,波纹腹板梁更早地进入悬链线效应阶段。     

Fatigue strength evaluation of welded structural details in corrugated steel web girders

Fatigue strength evaluation of welded structural details is of practical significance in the design of corrugated steel web girders in highway bridges and industrial structures. In this paper, the fatigue strengths of corrugated steel web girders with several welded structural details and welding methods are analytically examined by fatigue tests of corrugated web beams and small-size welded joints. The stress concentration & distribution characteristics of corrugated web beams were analysed using finite element analysis. The beam test results showed that the structure with scallops or notches in the flange has lower fatigue strength and that with butt joints is prone to suffer from shear crack on the corrugated web. Within the inside range of the scallop, the stress concentration becomes greater with the increase of scallop radius and the tension flange contributes significantly to the bending capacity of corrugated steel web beams. The tests for small-size welded joints indicated their applicability in the analysis and prediction of S-N relationship of the test corrugated steel web beams. Finally, the fatigue crack propagation lives of weld joints were compared with those of test corrugated steel web beams with respect to related design Categories of the AASHTO LRFD Bridge Design Specifications.     

波纹钢腹板梁疲劳性能的试验研究

结合国内已建波纹钢腹板PC组合梁桥(平铁大桥)的波形尺寸,设计了4根Q345c高强钢的波纹钢腹板试验梁。试验首先对第一根梁(GA)进行四点弯曲静力试验,分析了其在竖向荷载作用下的受力特征和破坏形态;另外3根梁分别采用R=0.1,荷载下限分别为9,11,13 kN的不同条件下的疲劳试验。结果表明,由于波纹腹板的"折扇"效应,在弯矩作用下不完全满足平截面假定条件,弯矩主要由上下翼缘承受;二级焊缝条件下,试验梁波纹处焊缝能满足美国AASHTO规范B类焊接的疲劳强度,焊缝搭接位置以及构造处是该类型梁的疲劳薄弱位置之一。     

波形钢腹板体外预应力组合梁正截面承载力及应力分布特征研究

为研究预应力状态下波形钢腹板组合梁的截面应力分布特征,设计制作2根波形钢腹板组合梁,在预应力筋张拉过程中研究了预应力对组合梁受弯截面应力分布特征的影响,通过正截面受弯试验对试件塑性承载力先进行测定;对体外预应力组合梁正截面承载力进行了理论分析;利用有限元分析软件,对与试件同类型的波形钢腹板体外预应力组合梁的塑性受弯承载力进行了参数分析,研究了腹板高度和混凝土强度对正截面承载力的影响。结果表明：预应力对此类构件的翼缘应变变化量影响较波形钢腹板的大约2~3倍;预应力损失对截面中性轴位置变化影响可忽略不计;施加预应力将使波形钢腹板组合梁的受弯承载力提高约30%,腹板高度等参数与此类结构跨中截面承载力呈线性关系;理论值与有限元模拟结果吻合良好,验证了所提出正截面承载力理论的准确性。     

波形钢腹板钢管混凝土梁受弯试验研究

提出了一种新型的组合结构--波形钢腹板钢管混凝土梁,进行了3根模型梁的受弯试验。对试验梁的变形、应变、破坏模式和极限承载力等进行了分析,比较了上下弦管填充混凝土对梁受力性能的作用,并与钢管混凝土桁梁的试验结果进行了对比。结果表明,与钢管混凝土桁梁相比,波形钢腹板钢管混凝土梁避免了节点破坏问题,其抗弯刚度和极限承载力得到较大的提高;上弦钢管填充混凝土对提高极限承载力作用很大,下弦钢管填充混凝土也能提高梁的极限承载力,但作用小于上弦管;"拟平截面假定"的计算方法可以用于波形钢腹板钢管混凝土梁的极限承载力计算。     

Application of corrugated plates as the web of steel coupling beams

Nowadays, steel coupling beams are used as an efficient alternative to reinforced concrete (RC) coupling beams. Particularly in the coupled shear walls system, coupling beams are the main members for dissipating seismic energy. In this paper, for the first time the application of corrugated plates as the web of steel coupling beams (rather than flat web and its stiffeners) is studied as a proposition for improving seismic behavior of such beams. The study addresses the linear elastic buckling analysis and non-linear analysis of steel coupling beams with flat and corrugated webs using finite element technique for which ANSYS software is employed. 160 models have been studied, considering parameters such as shape of web plate (flat and three corrugated types, including trapezoidal, curved, and zigzag), web thickness, number of corrugations, and corrugation angle. The finite element results are validated through comparison with the experimental results of a common steel coupling beam, tested by other researchers. In addition to the advantages of eliminating web stiffeners, results of this study show that the application of corrugated web with the proposed geometric criteria makes it possible to achieve further rotation capacity in comparison with common steel coupling beams. Finally, a design approach for corrugated web of steel coupling beams, accompanied by a practical example, is presented.     

钢与混凝土蜂窝形组合梁设计中的若干问题

本文对钢与混凝土蜂窝形组合梁的强度、空腹的次影响、剪力对抗弯强度的影响以及挠度等问题进行了分析,并进行了6组蜂窝形组合梁的试验,为该种结构在徐州彭城电厂中的应用提供了可靠的依据。     

截面温度不均匀对受约束波纹腹板梁火灾下悬链线效应的影响

以受约束波纹腹板梁为研究对象,利用有限元模型进行了截面温度均匀和不均匀分布对轴向约束波纹腹板梁悬链线效应影响的对比分析。结果表明:由于不均匀温度下产生的热弯曲效应,约束钢梁在受压阶段的竖向挠度更大而梁内轴力更小;均匀温度受约束钢梁的临界温度比不均匀温度钢梁高6.2%;不均匀温度钢梁的温度比越小,钢梁的热弯曲效应越明显,相应的临界温度越低。     

波纹腹板工字钢强度数值分析

对一种新型结构型材———波纹腹板工字钢进行静载强度及刚度的数值分折,通过分析波纹腹板在静载作用下的主要强度及刚度性能并与普通平腹板进行比较,揭示波纹腹板在静载作用下的应力分布及刚度特点,为型材结构的研究开发提出一种新的设想,并为进一步开展这方面的研究提供参考。     

波浪腹板受弯构件设计理论及试验研究

波浪腹板工形构件由翼缘与波浪腹板通过高频焊接组成,作为受弯构件具有较高的承载效率。基于波浪腹板工形构件截面承载力的简化模型,提出波浪腹板受弯构件强度和抗剪稳定承载力计算公式,同时亦给出考虑波浪腹板剪切变形的构件挠度计算方法;对2根足尺的波浪腹板工形截面梁进行面内加载试验,揭示受弯构件加载破坏过程及破坏机理;同时以有限元分析进行佐证,分析构件初始缺陷对其破坏形式的影响。研究表明,试验结果与有限元分析结果吻合较好,亦验证建议设计方法的合理性。