冷弯薄壁斜卷边槽钢轴压构件的稳定性分析

为研究冷弯薄壁斜卷边槽钢轴压构件的稳定性能,选取了两种翼缘外廓尺寸(B=55 mm和B=80 mm)、七种卷边弯起角度(θ分别为30°、45°、60°、90°、120°、135°、150°)、三种板厚(t取为1.0、2.0和3.0 mm)、六种试件长度(L以0.5 m为间隔,由0.5 m起变化到3 m止)、简支和固支两种边界条件,对共计504个算例进行了轴心受压状态下的非线性有限元分析.研究了上述参数对斜卷边槽钢轴压构件稳定性能的影响.结果表明,θ对弹性畸变屈曲临界力影响显著,且对轴心受压简支构件而言,θ为钝角时能够有效地避免畸变屈曲的发生,若θ为30°构件的破坏模式不由畸变屈曲控制时,则其承载力最大;轴心受压固支柱比简支柱更容易出现畸变屈曲,且斜卷边槽钢大多不及相同条件下直角卷边槽钢的承载力.     

卷边薄壁槽钢偏压构件直接变形计算方法

为建立薄壁构件整体弯曲变形的简化计算方法,针对对称轴平面内偏心受压的单轴对称冷弯薄壁型钢构件在弯矩作用平面内的整体弯曲变形,开展了直接变形计算方法(DDM)的探索性研究.分析了荷载偏心距、构件长度、壁厚等参数对截面高宽比为2.0的直角卷边槽钢、斜卷边槽钢和复杂卷边槽钢偏压构件整体弯曲变形的影响.结果表明:参数对整体变形的影响各不相同,尚未找到较为一致的规律将它们综合考虑后建立统一的DDM简化计算公式.对其中部分情况下偏压构件整体变形的直接计算方法进行了初步探索,并提出了相应的变形计算建议公式.     

偏心受压冷弯薄壁槽钢的卷边角度优化设计

为了使得钢结构的性能与用钢量比达到最优,前人对槽型钢的截面尺寸优化进行了较为充分的研究。但是,涉及卷边角度的优化特别是偏心受压工况下的优化分析却很缺乏。以Yao-Teng偏心受压计算公式,结合遗传算法,以冷弯卷边槽钢柱偏心受压为例,将槽钢卷边角度与偏心距作为设计变量,寻找在不同偏心距受压情况下,达到最大畸变屈曲临界应力的卷边角度。基于有限条分析程序,对两端简支与两端固支情况下不同截面尺寸构件的畸变屈曲临界应力进行了计算分析,最终得出不同偏心距受压下统一的最优卷边角度。为了方便工程设计人员设计时参考,建议卷边角度统一取为100°。     

腹板开孔Σ形复杂卷边槽钢轴压承载力试验

以不同截面形式的腹板开孔薄壁钢构件轴压性能为研究对象,分别对复杂卷边槽钢、Σ形复杂卷边槽钢两种截面形式,共10根腹板开孔轴压简支柱进行了承载力试验。试验结果表明,与相同用钢量下的腹板开孔复杂卷边槽钢相比,腹板开孔Σ形复杂卷边槽钢轴压构件的承载效率可提高30%~50%。与相同条件下的不开孔构件轴压试验相比,开孔构件的破坏模式基本不变,但破坏位置多发生在孔洞附近。利用有限元软件对试验进行模拟分析,模拟结果与试验结果吻合良好。以此为基础,采用有限元模拟对比了相同截面形式下腹板开孔和不开孔轴压构件的承载效率和应力云图,结果表明,与同截面的不开孔构件相比,腹板开孔复杂卷边槽钢的承载效率平均下降6.15%,腹板开孔Σ形复杂卷边槽钢的承载效率平均下降25.57%。孔洞的存在改变了构件的应力分布情况,较大应力区域和最大应力点均出现在孔洞附近。     

冷弯薄壁卷边槽钢的畸变屈曲荷载简化计算

以理论研究成果为基础,结合应用有限条屈曲分析程序,对冷弯薄壁卷边槽钢在偏心受压和纯弯曲下的弹性畸变屈曲荷载进行了分析.基于对轴心受压和纯弯曲两种极端荷载情况下畸变屈曲荷载的参数分析,提出了屈曲临界半波长度和考虑翼缘自身剪切与畸变影响的修正参数的近似计算公式;对腹板提供给翼缘板的转动约束刚度进行了讨论,提出了精度较高的线性计算公式;利用以上结果,提出了确定冷弯薄壁卷边槽钢在偏心受压和纯弯曲下的弹性畸变屈曲荷载简化公式.比较研究表明,简化公式具有足够的精度,便于手算,实用性强,可供工程设计人员和各国冷弯薄壁型钢设计规范修订相应内容时参考.     

桁架式SRC偏心受压构件受压承载力计算方法研究

斜拉桥桥塔通常配置由槽钢及角钢组成的桁架式型钢骨架.与常规意义的型钢混凝土结构不同的是,其截面型钢配筋率(含钢率)较小,仅与一般钢筋混凝土结构的钢筋配筋率相当.对这类桁架式SRC偏心受压构件进行的试验研究尚不多见,现行各类结构设计规范对其承载能力的计算方法尚无明确规定.参照钢筋混凝土偏心受压构件正截面受压承载力计算方法,推导出了桁架式SRC偏心受压构件受压承载力计算公式,并通过模型试验进行了验证.试验表明,其破坏特征与钢筋混凝土偏压柱相似,型钢与混凝土共同工作性能良好,型钢受力状态与钢筋相同,其承载力可将型钢换算成等截面钢筋后按钢筋混凝土偏心受压构件强度公式计算.     

开孔冷弯薄壁型钢受弯构件稳定性能研究

为研究开孔冷弯薄壁卷边槽钢受弯构件稳定性能,采用有限元方法对其进行受力分析.首先利用已有试验结果验证有限元数值模拟的可行性,然后研究孔洞的存在以及孔径的改变对非纯弯构件屈曲失效模式及极限承载力的影响.结果表明:孔洞对构件的屈曲失效模式有一定的影响;当构件孔径较小时,其抗弯承载力与未开孔构件相比变化不大,部分构件甚至出现承载力细微增加现象;当孔径进一步增大时,其抗弯承载力出现下降.     

蒸压粉煤灰多孔砖砌体偏心受压承载力试验研究

为研究偏心率e／y对蒸压粉煤灰多孔砖砌体承载力性能的影响。以e／y为主要参数,对24个蒸压粉煤灰多孔砖砌体试件及4个普通黏土砖砌体试件进行偏心受压试验,分析其受压破坏形态。通过试验研究表明砌体的偏心受压承载力随e／y值的增加而呈线性降低。偏心影响系数φ试验值略低于规范中规定值。对规范中φ公式进行调整,给出蒸压粉煤灰多孔砖无筋砌体矩形截面单向偏心受压构件承载力的建议计算公式,并建议蒸压粉煤灰多孔砖单向偏心受压构件的偏心距限值为0.6y。     

锈蚀钢筋混凝土偏压构件剩余承载力研究

目的 研究锈蚀钢筋混凝土偏心受压构件的剩余承载力,为评价结构可靠度提供抗力模型.方法 考虑了受压区混凝土强度的降低、钢筋性能退化等主要因素,基于应力图形和平衡条件对锈蚀大偏心受压构件的结构性能退化和破坏特征进行分析.结果 导出了锈蚀钢筋混凝土构件的剩余承载力计算式.剩余承载力计算值与试验值之比平均值为1.0216.说明计算式具有可靠的精度.结论 受压区混凝土强度降低是影响锈蚀大偏心受压构件剩余承载力的主要因素之一.受压区混凝土的三向受力状态导致锈蚀偏心受压构件存在偏心转化问题.     

FRP-混凝土-钢管组合方柱偏心受压性能研究

通过9根方柱的偏心受压试验,重点研究偏心距、FRP层数对FRP-混凝土-钢管组合方柱性能的影响.结果表明:随着偏心距的增大,试件的极限承载力下降.相同偏心距下,随着轴向FRP布层数的增加,试件极限承载力有所增大.偏心距对试件的极限承载力、侧向挠度和组合柱受压侧轴向应变的影响显著.轴向FRP布层数对试件的侧向挠度和组合柱受拉侧轴向应变的影响较小.     

冷弯薄壁C型钢绕强轴偏心受压构件的极限承载力

冷弯薄壁型钢结构多采用有效截面法对构件承载力进行计算,该方法计算繁杂且未考虑构件的畸变屈曲性能。直接强度法采用全截面计算各类参数,能够考虑各种单独屈曲模式及其相关屈曲对构件稳定性能的影响,但目前该方法并不能应用于压弯构件。对冷弯薄壁C形钢绕强轴偏压构件的稳定性能进行参数分析,探讨了构件长度、偏心距、腹板高厚比、翼缘宽厚比和卷边高厚比等因素对构件承载力的影响规律。结合有限元分析结果,基于轴压构件和纯弯构件的直接强度法公式,提出了冷弯薄壁型钢绕强轴偏压构件的极限承载力计算方法。     

砌体受压承载力计算

在已有砌体受压承载力试验数据的基础上，提出考虑砌体偏心受压特点的应力—应变关系，利用平截面假定和平衡关系，并考虑砌体的局部受压，采用附加偏心距考虑纵向弯曲影响，建立了受压承载力计算公式，该式能与偏心影响系数和纵向弯曲系数相协调，具有计算简单、概念清楚、适用范围广等优点，且计算结果与试验结果吻合较好，对砌体局部受压承载力计算也有参考价值。     

腹板加劲肋对空翼缘梁LHFB承载能力的影响

为改善空翼缘梁LHFB的受力性能,对LHFB设置了横向加劲肋.考虑几何非线性与材料非线性的影响,利用有限元软件ANSYS计算其在3种不同荷载作用下的承载力.研究加劲肋厚度、连接形式、加劲肋数量、端部加劲肋对LHFB承载力的影响.分析结果表明,对LHFB设置横向加劲肋,能有效的抑制空翼缘梁LHFB畸变屈曲的发生,提高构件的承载力.建议对LHFB加设横向加劲肋时,加劲肋厚度按bs/15选取,并且与翼缘和腹板全部焊接.在纯弯状态和均布荷载作用下沿梁长均匀布置两道加劲肋,在跨中集中力作用下在跨中位置布置一道加劲肋.     

局部损伤偏心受压钢构件FRP加固后的大挠度屈曲分析

为了解决具有多区域局部损伤偏心受压钢构件FRP(纤维增强复合材料)加固后整体弯曲刚度的评价和大挠度屈曲分析计算缺乏实用方法的问题,考虑任意多区域局部损伤以及FRP对钢压杆整体弯曲刚度的贡献,采用能量方法推导损伤钢压杆FRP加固后的整体等效弯曲刚度. 基于大挠度理论,研究局部损伤偏心受压钢构件FRP加固后的变形特性,推导了杆件屈曲后的杆端转角、挠度与荷载之间的函数表达式,并对影响抗屈曲性能的主要参数(如损伤位置、FRP厚度及偏心距等)进行参数分析. 结果表明:损伤位置、FRP厚度及偏心距对钢压杆的抗屈曲性能影响明显,FRP 抗屈曲加固方法可以显著提高局部损伤偏心受压钢构件的抗屈曲能力.     

杆件内时模型在柱偏压问题中的应用

将内时思想方法用于杆件本构研究中,建立截面内时本构模型,并将其与杆件有限单元法相结合,建立一种新型杆件恢复力模型——杆件内时模型,重点讨论杆件偏压条件下截面综合内时的定义及杆件内时模型对该问题的适用性．单柱偏压算例表明杆件内时模型具有以下特点：加、卸载本构方程统一,编程简单;弹性到塑性之间逐渐过渡;考虑弹塑性沿杆长的分布,计算得到的分布规律更符合实际;处理复合受力问题具有优越性．对于型钢柱的单、双偏压问题,采用本文的杆件内时模型进行弹塑性分析是可行的;对于钢筋混凝土柱偏压问题,本文模型可以近似用于小偏压,为使模型更加符合实际,应进一步寻找能够反映大、小偏压特性的截面内时模型．     

有限扭转对箱形截面短柱轴压受力性能的影响

为研究具有有限扭转的箱形截面短柱轴压受力性能,对其进行了弹性屈曲分析和非线性分析。揭示了初始扭转对轴压短柱中板件的荷载条件、边界条件、局部应力分布特点造成的影响：在弹性状态下,非加载边上存在弯曲约束和横向膜应力,加载边上平行加载方向的截面应力分布不均。指出了箱形截面短柱轴压刚度和极限承载力随相对扭转角增大而增大的一般规律,箱形截面短柱极限承载力对于较小相对扭转角的不敏感性,以及破坏模式同相对扭转角大小的相关性,即很大的相对扭转角会导致破坏模式由局部屈曲转变为局部的强度破坏。     

Low cyclic fatigue performance of concrete-filled steel tube columns

Eight concrete-filled steel tubular(CFT) columns were tested subjected to cyclic loading under constant axial load. Experimental parameters included axial compression ratio, loading sequences, and strength of concrete and steel. The seismic performance of CFT columns and failure modes were analyzed. The test results show that different axial load ratios and loading sequences have effects on the load carrying capacity, ductility and energy dissipation capacity of CFT columns, as well as the failure modes of the CFT columns. The failure pattern can be categorized into two types: local buckling failure of steel tube in compression zone, and low cycle fatigue tearing rupture failure of steel tube. The seismic behavior was evaluated through the energy index obtained from each cycle.     

江阴魔方时代广场复杂梁柱节点承载性能试验研究

为研究大悬挑钢管混凝土梁柱节点的受力性能,制定了足尺试验和FEM数值模拟相结合的验证性研究方案.针对悬挑梁柱节点汇交杆件多、荷载大、内力复杂、加载困难等特点,设计了15 m×10 m×10 m的大型自平衡反力架加载系统,采用试验手段和FEM数值分析技术相结合的方法对节点的受力性能进行了研究.从理论和试验上研究了加强环式梁柱节点的工作机理、工作性能和传力机制,并将试验结果与FEM数值结果进行比较,验证FEM数值模拟的正确性.试验结果表明,该节点在1.3倍设计荷载下是安全的,并且仍具有一定的承载潜力;大悬挑的存在,致上柱偏心受压,有较大的水平位移,应用时应加强上柱刚度;梁上翼缘与加强环间有较大的应力集中,施工中应保证焊接质量;内加强环对节点受力性能的影响较小.