火灾下轴心受压H型截面约束钢柱整体稳定设计

利用验证的有限元模型分析了轴向约束刚度比、轴力荷载比和钢柱长细比对火灾下轴心受压H形截面约束钢柱屈曲温度和破坏温度的影响,给出了其屈曲温度和破坏温度的计算方法。轴向约束刚度比对约束钢柱屈曲温度和破坏温度的影响可用指数函数表示,轴力荷载比和钢柱长细比对约束钢柱屈曲温度和破坏温度的影响可用多项式表示。采用有限元方法对计算公式进行了验证,设计公式计算结果与有限元分析结果吻合较好,且设计公式给出偏于安全的结果。     

变截面压杆弹性稳定的解析解

变截面压杆是工程结构中应用广泛的承力构件,当压杆所承受的荷载达到临界荷载时,整个结构就会失去稳定性.基于此,研究了变截面压杆弹性稳定的临界荷载解析解,推导了求解二阶线性齐次微分方程的摄动法.然后,采用该方法求出了变截面压杆微弯平衡状态下的微分平衡方程的解析解,结合边界条件得到了变截面压杆弹性稳定的临界荷载.最后,运用研究结果计算了变截面压杆的临界荷载(计算结果与其他文献基本一致).算例分析表明,该方法简便实用,且有良好的近似性.     

考虑剪切变形的轴心受压GFRP圆管临界荷载

为了考虑剪切变形对玻璃纤维增强复合材料（GFRP）构件屈曲荷载的影响,利用Engesser剪切变形理论,推导考虑剪切变形和初弯曲的临界荷载. 应用于GFRP圆管时,考虑材料各向异性特征对剪切系数及强度的影响. 对4根具有不同长细比的GFRP圆管试件进行轴压试验. 结果表明,GFRP圆管在截面强度估算时应综合考虑轴向纤维压缩破坏和环向基体拉伸破坏. 所推导的临界荷载计算式的结果和试验结果吻合良好.     

不等端弯矩作用下薄壁梁临界弯矩的计算分析

薄壁梁的弯扭屈曲分析是一个较为复杂的问题,在荷载作用下沿梁的弯矩为非均匀分布时,其屈曲方程的求解较为困难.根据梁柱杆端变形增量相关方程和改进后的CDC法,将薄壁梁的弯扭模型等效为拉弯模型,顺利的算出不等端弯矩作用下薄壁梁的临界弯矩,并提出建议公式.经计算与数值解比较,结果令人满意.     

集中荷载作用下FRP圆弧拱的面内非线性弹性失稳研究

本文开展了集中荷载作用下FRP圆弧拱的面内弹性失稳理论研究,基于能量变分原理建立了拱的非线性平衡方程,提出了FRP拱修正长细比计算公式,推导了拱失稳临界荷载解析解.通过有限元数值解验证了理论公式的正确性,着重分析了铺层角度、铺层厚度及矢跨比等设计参数对FRP拱失稳临界荷载的影响.研究结果表明,铺层方向显著影响拱的失稳临界荷载;对于单种角度铺层的截面,保证铺层总厚度不变条件下,仅增加铺层数量并不会引起失稳临界荷载量值的变化;拱矢跨比在1/10～1/3范围内变化时,失稳临界荷载随着矢跨比的增大而增大,且随着矢跨比的增加,增长速率逐渐下降.     

T形截面钢压杆整体稳定计算的折算长细比法

T形截面轴心压杆绕其对称轴发生弯扭屈曲.当压力作用于截面的剪切中心时,T形截面压杆仅发生弯曲屈曲或扭转屈曲.尽管T形截面压杆绕对称轴屈曲时,剪切中心加载时的屈曲荷载大于轴心加载时的屈曲荷载,但若其具有初弯曲、初偏心及残余应力等缺陷,当压力由形心移至剪切中心时,压杆的整体稳定设计承载能力将会降低.提出了一种T形截面压杆设计计算的新方法———折算长细比法,并将该方法与陈绍蕃提出的计算方法、现行规范中的计算方法以及有限元法进行对比后指出新方法合理、简捷,值得推广应用.     

钢筋混凝土受压构件防火性能的非线性分析

通过对Fourier热传导方程的数值求解，推导出了钢筋混凝土矩形截面在不同受火条件下温度场分布，将得到的温度数据结果自动传递到非线性有限元程序中，并采用考虑材料高温下徐变影响的钢材和混凝土随温度而不断变化的本构关系，对钢筋混凝土受压构件进行了受火时时间-变形全过程曲线的计算，分析了混凝土受压构件在受火时的各种力学性能变化以及截面尺寸，混凝土保护层厚度，钢筋布置等不同参数对钢筋混凝土受压构件的防火承载力的影响，得到了钢筋混凝土受压构件在受火时的破坏特征是由荷载、高温下材料强度的下降和温度场不均匀分布等因素共同作用下的突然失稳破坏，结果与现有欧洲结构防火规范吻合较好。     

新型冷弯翼缘闭合组合构件压弯力学性能

目的 分析冷弯翼缘闭合截面(DHF1、DGF2)构件在压弯荷载作用下的力学性能.方法 采用非线性有限元数值方法,应用大型有限元通用程序ANsYs对新型截面构件的力学性能进行模拟.结果 分析了新型截面构件在压弯荷载作用下的屈曲模式、变形特征、承载力、刚度等方面力学性能,新型冷弯截面构件具有截面平均应力高、相关曲线饱满、构件刚度大、弯曲变形小,板件不易局部屈曲等方面力学性能优势,DHF1、DHF2构件的单位承载力耗钢量最低分别为同截面参数C形构件的46.0%和44.2%.结论 所提出的新型冷弯翼缘闭合构件相关曲线饱满,适宜承受压弯荷载,并且具有多方面优良的力学性能,可以深入研究并合理推广使用.     

悬臂变截面压杆临界荷载及过屈曲分析

讨论了一端固定一端自由变截面直杆的临界荷载和过屈曲行为。首先，在Ｋｉｒｃｈｉｈｏｆｆ假设了建立了可伸长杆过屈曲问题的控制方程。然后利用常微分方程数值求解方法得到了数值意义上的精确解答，给出了临界荷载与截面变化参数之间的关系以及不同截面变化参数的变     

角钢轴压构件畸变与局部相关屈曲分析

采用ANSYS有限元软件,对冷弯薄壁加劲卷边角钢轴压构件的畸变与局部相关屈曲性能进行模拟分析。研究不同卷边宽度对构件的屈曲模式及临界荷载的影响,以及不同厚度对构件的畸变与局部相关屈曲临界荷载及经济系数的影响。结果表明:卷边宽度对构件的屈曲模式及临界荷载有较大影响,对比不同卷边宽度下各构件的临界荷载值,得出卷边宽度与肢长比在6/25左右较合理;板件厚度对于畸变与局部相关屈曲临界荷载有较大的影响,对比不同板件厚度下各构件经济系数的变化,得出板件厚度与肢长比在7/150左右较合理。     

Stability of axially restrained steel columns under temperature action

The in-plane elastic buckling of a steel column under thermal loading is investigated. The column is pinned at its ends, with two linear elastic springs that model the restraint provided by adjacent members in a structural assemblage or an elastic foundation. Across a section, the temperature is assumed to be linearly distributed. Based on a nonlinear strain-displacement relationship, the energy method is used to obtain the equilibrium and buckling equations. Then the buckling of columns with three different thermal loading cases is studied. The results show that the analytical formulas can be used to evaluate the critical temperature for elastic buckling. The thermal gradient plays a positive role in improving the stability of columns. Comparing these predictions with uniform temperature distribution over cross section, it can be shown that the buckling load is seriously underestimated. It can also be found that axial restraints can significantly affect the column elastic buckling loads. The critical temperature decreases with an increase of restraint stiffness. Furthermore, the effect of axial stiffness increases when increasing the thermal gradients and decreasing the slenderness ratio of columns.     

冷弯薄壁C形钢柱翼缘转动约束刚度简化计算

畸变屈曲是冷弯薄壁型钢构件的主要破坏模式之一,按翼缘模型计算其弹性畸变屈曲应力时需要确定腹板对翼缘的转动约束刚度.现有转动约束刚度计算公式较复杂,求解过程需要进行一次迭代.为了简化计算过程,提出了冷弯薄壁C形钢柱翼缘转动约束刚度简化计算方法.该方法在Lau和Hancock公式的基础上,结合我国《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018 2002）中关于腹板和翼缘局部屈曲系数的规定而导出的,并根据Lau和Hancock公式计算结果对其进行了修正.与有限条分析值对比表明：该方法可以准确、方便地计算转动约束刚度,能够应用于冷弯薄壁型钢C形截面柱的设计计算.     

CFST柱和RC柱偏压性能比较

为了研究钢管混凝土柱在偏压荷载下的力学性能,对已有的偏压荷载钢管混凝土柱进行了有限元模拟,并与试验结果进行了比较.在此基础上,分别模拟了同等条件下钢管混凝土柱和钢筋混凝土柱的受力性能,对比分析了它们的破坏形态、承载力、挠度变形等力学性能.研究结果表明:相同条件下,钢管混凝土柱比钢筋混凝土柱更具有延性,钢管混凝土柱轴力比钢筋混凝土柱高约25%,弯矩高约40%;最大荷载时,钢管混凝土柱跨中截面的挠度为钢筋混凝土柱的1.67倍,极限荷载时为2.30倍;钢管混凝土柱和钢筋混凝土柱承载力随着偏心率的增大而减小,与构件性质无关.长细比对构件破坏性质有明显影响.     

双箱型空腹圆弧钢拱平面内稳定性分析

为研究新型双箱型空腹圆弧钢拱的平面内稳定特性,采用理论推导与有限元数值模拟相结合的方法,研究其平面内弹性屈曲及弹塑性稳定承载力,分析剪力对拱截面破坏模式的影响,并建立了平面内稳定承载力的设计方法。首先,根据拱截面的剪力分布情况,研究了双箱型空腹圆弧钢拱截面整体剪切变形及弦腹杆剪切变形对平面内弹性屈曲的影响;推导出了考虑双剪切变形影响时,双箱型空腹圆弧钢拱的纯压弹性屈曲荷载公式。然后,参考轴心受压柱设计原理,引入稳定系数及正则化长细比,绘制了纯压状态下的稳定曲线。最后,分析了在几种常见荷载工况下,双箱型空腹圆弧钢拱整体破坏模式的稳定承载力设计公式。本文分析的拱结构新颖,所提弹性屈曲荷载公式计算结果与有限元分析结果十分吻合,同时采用轴力与弯矩的二项式验算了整体稳定承载能力。研究结果可供日后科研和实际工程设计参考,具有一定的现实意义。     

双肢组合截面轴心受压柱柔性支撑系统

为了研究由撑杆和连杆组成的柔性支撑系统,提出了简化的支撑系统设计方法,并给出了连杆设计流程图.考虑轴心受压柱和撑杆初始几何缺陷的影响,用解析法推导了支撑力和支撑刚度的计算方法.由于支撑作用在两肢立柱间连杆,引起支撑刚度减小,使得需要的支撑力增大.立柱抵抗失稳刚度增大或者撑杆长细比增大时,支撑作用于连杆时所需支撑力比直接作用于立柱时的增幅增大.结合实际工程,利用本文提出的设计方法得到的柔性支撑系统设计方案比原工程设计方案更为经济合理.     

In-plane elastic stability of fixed parabolic shallow arches

The nonlinear behavior of fixed parabolic shallow arches subjected to a vertical uniform load is inves- tigated to evaluate the in-plane buckling load. The virtual work principle method is used to establish the non-linear equilibrium and buckling equations. Analytical solutions for the non-linear in-plane sym- metric snap-through and antisymmetric bifurcation buckling loads are obtained. Based on the least square method, an approximation for the symmetric buckling load of fixed parabolic arch is proposed to...     

基于ABAQUS的钢管混凝土L形柱有限元分析

为了对钢管混凝土L形柱的力学性能和工作机理进行分析,将钢管对混凝土不均匀的约束作用简化为侧压相等的约束.考虑截面形状对侧向约束的影响,对Mander约束混凝土本构模型进行修正,建立了核心混凝土的本构关系.应用有限元软件ABAQUS对3个轴压短柱试件进行了模拟分析,并将计算结果与试验结果进行了对比,在此基础上探讨了构件中钢管对混凝土的约束机理.计算结果表明,该本构关系能较好地适用于对钢管混凝土L形柱轴压性能的非线性分析,钢管对混凝土的约束效应主要集中在L形截面阳角处.     

开口钢箱梁的顶推工法

针对传统的钢箱梁顶推施工中因箱体自重过大而导致局部屈曲的问题,提出了无顶板的开口钢箱梁顶推施工方案.基于ABAQUS软件分析了开口钢箱梁模型在顶推过程中的应力和应变,对跨中处梁段的弯曲失稳情况进行了后屈曲分析.结果表明,开口梁顶推过程中的应力和应变均在材料的允许范围以内,结构的稳定性能够得到保证;开口梁的顶推工法能够减小钢箱梁顶推过程中箱体的自重,通过调节支承的高度可以很好地解决最大悬臂段由于起拱现象导致的支承所受应力过大的问题.     

多跨系杆拱桥极限承载力影响因素

为求得多跨系杆拱桥的稳定系数和安全储备,建立了多跨系杆拱桥的空间有限元模型.通过特征值屈曲分析,得到了成桥状态各工况的稳定系数,并分析了横撑刚度和数量对稳定系数的影响.考虑材料非线性和几何非线性的极限承载力分析,得到了成桥状态的活载稳定系数和恒载稳定系数,并分析了风荷载、温度作用、荷载布置和初始缺陷对稳定系数的影响.分析结果表明,特征值屈曲分析可以提供结构极限承载力的合理估计,横撑刚度对结构稳定系数的影响较横撑数量的影响要大;极限承载力分析过程中主拱四分点部位和跨中部位首先进入塑性状态,静风荷载对结构稳定系数的影响较温度作用和初始缺陷的影响要大.