考虑侧向支撑刚度影响的蜂窝钢梁临界弯矩计算研究

钢梁可通过设置侧向支撑并控制间距避免其发生整体弯扭屈曲,支撑刚度会对钢梁的临界弯矩产生影响。利用有限元方法研究了不同侧向支撑刚度下蜂窝钢梁临界弯矩。研究结果表明,随着侧向支撑刚度的增加,蜂窝钢梁临界弯矩亦逐渐增加;但当支撑刚度达到临界支撑刚度后,随着侧向支撑刚度的增加钢梁临界弯矩不变。根据参数分析结果,提出了根据支撑间距确定临界支撑刚度的简化计算公式。     

端弯矩作用下侧向支承钢梁的临界弯矩研究

为建立端弯矩作用下等间距布置侧向支承简支钢梁临界弯矩的计算方法，取两侧向支承点之间的各梁段为简支梁，分析了各梁段的端弯矩比例系数随支承钢梁端弯矩比例系数和侧向支承数量变化而变化的特征，取支承钢梁最大端弯矩所在梁段为两端简支的计算梁段，采用理论分析和数值模拟相结合的方法，揭示了纯弯工况和非纯弯工况下计算梁段与其他梁段的相关关系，得到了支承数量n=1～4时计算梁段临界弯矩系数C₁的数值和相关作用系数α的表达式，把支承钢梁临界弯矩的计算转化为计算梁段临界弯矩的计算。最后，分别采用系数C₁和α以及现行国家标准的临界弯矩计算方法计算了支承钢梁的临界弯矩，并与有限元数值进行对比，验证了系数C₁和α以及现行国标的临界弯矩计算方法的精度。研究表明，系数C₁和α在侧向支承钢梁临界弯矩的计算上具有较高的精度，而GB 50017—2017《钢结构设计标准》中的β_b系数和GB 50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》中的C₁系数，在纯弯工况下具有较高的精度，而非纯弯工况时...     

扭转支撑约束下双跨连续钢梁整体稳定分析

采用能量变分法,建立具有扭转支撑约束的双跨连续钢梁在均布荷载作用下整体稳定的总势能方程,侧向位移和扭转角的模态函数采用6项三角级数表达。通过引入无量纲弯矩等参数,推导得到具有扭转支撑双跨连续钢梁弹性整体稳定的临界弯矩,并通过1stOpt软件拟合出临界弯矩和扭转支撑门槛刚度的简化计算公式。通过与有限元分析结果进行对比,发现提出的临界弯矩计算公式具有较好的精度,可为双跨连续钢梁的实际工程设计提供参考。     

简支钢梁在跨中隅撑作用下受力性能研究

为了研究简支钢梁在跨中隅撑作用下的受力性能,提出两种跨中设有隅撑时简支钢梁的计算模型并推导相应的转动刚度计算式和临界弯矩计算式。以此为基础,建立了考虑隅撑对简支钢梁跨中扭转刚度影响的ANSYS有限元模型。有限元模拟结果与理论计算结果的比较表明:考虑隅撑对简支钢梁转动刚度的影响后,简支钢梁临界弯矩得到较大的提高。同时利用有限元模型分析结果绘出多组简支钢梁的转动刚度-临界弯矩关系曲线,分析不同截面类型与跨高比的简支钢梁在跨中隅撑作用下的受力性能。     

圆孔蜂窝梁的弯扭屈曲分析

为了对纯弯状态下圆孔蜂窝梁的弯扭屈曲进行研究,将蜂窝梁翼缘和腹板分离,采用有限元软件ANSYS对蜂窝梁开圆孔腹板进行侧向纯弯分析,由挠度-刚度关系反算侧向刚度,得出开孔腹板相对于实心腹板的刚度折减系数ky。考虑开孔腹板的径高比和距高比,经拟合给出了刚度折减系数ky的计算公式,用该系数对蜂窝梁的自由扭转刚度进行修正,代入实腹工字截面梁弯扭屈曲临界弯矩计算公式,得到蜂窝梁的相应计算公式。最后利用该公式分别对不同跨度、不同孔况的简支蜂窝梁在纯弯状态下的弯扭屈曲临界弯矩进行计算,并与有限元分析结果进行对比。分析结果表明,修正后的临界弯矩计算公式具有较高精度。     

水上基坑开挖对自身围护结构及临近桥桩的#br# 影响规律与改进措施研究

邻近线路深厚淤泥水上基坑项目在我国沿海城市地区日益增多,为确保基坑自身稳定性以及周围建（构）筑物正常使用,急需对围护结构变形及临近桥桩受力特性进行系统研究。文章结合某拟建大桥项目,根据不同水位差和不同开挖间距确定13种模拟工况,系统研究不同工况下基坑开挖对围护结构和临近桥桩的影响规律,重点分析围护结构侧向变形、临近桥桩弯矩和侧向变形。研究表明：随着水位升高围护结构侧向变形逐渐增大,最大侧向变形量达到91.2mm;随着水位差的增加,临近桥桩桩体最大弯矩和侧向变形均逐渐增大,但弯矩增大幅度呈逐渐减小的趋势;此外,随着开挖间距的增大,桥桩桩体的最大弯矩和最大侧向变形均逐渐减小,桩体最大正弯矩出现位置在标高19.5m处。文章结合最危险工况,优化施工方法,对比分析加支撑、加刚度和加支撑及加刚度3种加固方案,提出优先考虑加支撑及加刚度措施来加固深厚淤泥水上基坑开挖施工,研究成果以期可为类似工程提供参考。     

水上基坑开挖对自身围护结构及临近桥桩的影响规律与改进措施研究

邻近线路深厚淤泥水上基坑项目在我国沿海城市地区日益增多,为确保基坑自身稳定性以及周围建(构)筑物正常使用,急需对围护结构变形及临近桥桩受力特性进行系统研究。文章结合某拟建大桥项目,根据不同水位差和不同开挖间距确定13种模拟工况,系统研究不同工况下基坑开挖对围护结构和临近桥桩的影响规律,重点分析围护结构侧向变形、临近桥桩弯矩和侧向变形。研究表明:随着水位升高围护结构侧向变形逐渐增大,最大侧向变形量达到91.2mm;随着水位差的增加,临近桥桩桩体最大弯矩和侧向变形均逐渐增大,但弯矩增大幅度呈逐渐减小的趋势;此外,随着开挖间距的增大,桥桩桩体的最大弯矩和最大侧向变形均逐渐减小,桩体最大正弯矩出现位置在标高?19.5m处。文章结合最危险工况,优化施工方法,对比分析加支撑、加刚度和加支撑及加刚度3种加固方案,提出优先考虑加支撑及加刚度措施来加固深厚淤泥水上基坑开挖施工,研究成果以期可为类似工程提供参考。     

侧向支撑对腹板开洞钢拱平面外弹性屈曲的影响分析

腹板开洞钢拱通过设置侧向支撑可以阻止钢拱发生平面外弯扭屈曲,支撑刚度的大小会对钢拱屈曲临界荷载产生影响.采用有限元方法分析了不同荷载、拱脚条件、支撑类型和位置对钢拱平面外屈曲稳定的影响.研究表明：在刚性支撑情况下,钢拱屈曲临界荷载随支撑刚度增大而增大,铰支钢拱屈曲半波随支撑数量的增加而增加,当支撑数量为n时,会出现n＋1个屈曲半波.两种支撑类型共同工作时,在侧向刚度支撑足够的情况下,扭转支撑对钢拱平面外屈曲临界荷载的影响有限.当侧向支撑刚度达到临界支撑刚度时,其屈曲临界荷载不再随支撑刚度的增大而增大.     

多侧向支撑梁的完全支撑刚度的FEM分析

文章分析了多侧向支撑梁的完全支撑刚度临界值.首先介绍了含有侧向支撑的薄壁构件有限元法,推导了侧向支撑带来的附加刚度矩阵,再介绍了单侧向支撑梁的临界支撑刚度的理论分析,然后利用编制的有限元程序对多侧向支撑粱的临界支撑刚度进行了算例求解.     

纯弯曲蜂窝梁弯扭屈曲的有限元分析

为了研究蜂窝梁纯弯状态下的弯扭屈曲,笔者利用有限元软件ANSYS对两种不同截面的H形钢梁在纯弯曲时的弹性弯扭屈曲临界弯矩进行了分析,对所得到结果与理论公式计算的结果进行了比较,结果吻合的较好,这表明所选单元及计算方法的正确性。根据这一结果,笔者认为蜂窝梁在纯弯曲时的弹性弯扭屈曲临界荷载也可以采用该软件进行模拟分析。然后,对开孔率相同跨度不同以及跨度相同度开孔率不同的蜂窝梁进行了计算,并对计算结果与原型钢进行了比较分析。分析结果表明,蜂窝梁的弯扭屈曲临界弯矩略高于原型钢钢梁,其值随着开孔率的逐渐增加而降低,但是开孔率的影响并不十分明显。     

受约束蜂窝钢梁在火灾中大挠度变形的数值研究

使用有限元法研究受约束蜂窝钢梁(CSB)在火灾中的大挠度变形。对一种新型的多边形开孔形状的蜂窝钢梁进行研究。有限元模型所给出的承载力通过了实心腹板约束钢梁在火灾高温下的数值结果的验证。蜂窝钢梁的研究参数包括扩张比、腹板开孔大小、腹板开孔形状、腹板开孔位置以及对钢梁的弹性轴向约束。介绍端部反应力的发展、跨中挠度以及高温下受约束蜂窝钢梁临界区域的弯矩。为了让受约束蜂窝钢梁的轴向刚度小于实心腹板钢梁的轴向刚度,火灾中受约束蜂窝钢梁的热伸长所造成的压力要小于实心腹板钢梁的压力。且将较低温度下进入悬链作用阶段的受约束蜂窝钢梁与实心腹板钢梁相比较。结果表明:腹板开孔的大小、形状和位置对火灾中受约束蜂窝钢梁的悬链作用的影响很小。     

纯弯曲蜂窝梁弯扭屈曲的有限元分析

为了研究蜂窝梁纯弯状态下的弯扭屈曲，笔者利用有限元软件ANSYS对两种不同截面的H形钢梁在纯弯曲时的弹性弯扭屈曲临界弯矩进行了分析，对所得到结果与理论公式计算的结果进行了比较，结果吻合的较好，这表明所选单元及计算方法的正确性。根据这一结果，笔者认为蜂窝梁在纯弯曲时的弹性弯扭屈曲临界荷载也可以采用该软件进行模拟分析。然后，对开孔率相同跨度不同以及跨度相同度开孔率不同的蜂窝梁进行了计算，并对计算结果与原型钢进行了比较分析。分析结果表明，蜂窝梁的弯扭屈曲临界弯矩略高于原型钢钢梁，其值随着开孔率的逐渐增加而降低，但是开孔率的影响并不十分明显。     

连续开孔实腹梁整体稳定性计算方法

为研究腹板开孔H型钢梁在纯弯荷载作用下的整体稳定性,采用翼缘和腹板刚度分离的方法,从理论上推导出带有连续正方形孔洞的H型钢梁的抗侧刚度、自由扭转刚度和翘曲刚度计算方法,得到其弯扭屈曲临界弯矩表达式。利用有限元软件ABAQUS对相同截面不同跨度的H型钢实腹梁在纯弯荷载作用下的弯扭屈曲临界弯矩进行分析,并将有限元模拟结果和规范计算结果进行对比。采用经验证的有限元模型对带有连续正方形孔洞的H型钢梁进行分析,并将有限元模拟结果与推导公式的计算结果进行对比。以现有规范为基础,推导出带有连续正方形孔洞的H型钢梁的弯扭屈曲临界弯矩实用计算公式。结果表明:连续开孔梁实用计算公式具有较高的精确度。     

塑性设计中钢梁临界侧向长细比的研究

在钢梁塑性设计中,当钢梁侧向长细比达到临界值时,需要设置侧向支撑以防止其平面外整体弯扭失稳,保证产生塑性铰的截面具有足够的转动能力。在实际工程中,钢梁真正需要的转动能力一般较低,而GB 50017—2003《钢结构设计规范》要求较高的转动能力标准致使计算公式获得的临界侧向长细比过小。为此,建立非线性有限元模型,对钢梁进行数值分析,计算结果与他人试验结果吻合良好。通过对钢梁端部弯矩比、腹板高厚比、翼缘宽厚比、残余应力分布和平面外边界条件5类影响参数的分析,并采用合理的转动能力标准,提出除翼缘宽厚比外涉及4类参数的临界侧向长细比简化计算公式。与GB 50017—2003的公式相比较,所提出的公式更加合理、符合实际。     

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。     

非弹性屈曲下蜂窝钢梁的弯矩梯度因子

蜂窝钢梁的抗弯承载力受局部和整体失稳影响。使用有限元法研究混合屈曲模式下蜂窝钢梁的非弹性性能,建立一个考虑弯扭或畸变屈曲和横截面局部化变形之间相互作用的三维的非线性有限元模型,并根据现有研究文献中的可用结果进行验证。研究包括受三种不同荷载(跨中荷载、均布荷载和端弯矩)作用的简支梁,通过参数分析,从而评估不同几何参数对蜂窝钢梁非弹性稳定性的影响。这些参数包括钢梁横截面尺寸、翼缘宽度和厚度、腹板高度和厚度、开孔的形状和间距。介绍模拟研究中考虑各种尺寸的不同屈曲模式所对应的弯矩梯度因子。研究结果有望帮助更深入地研究蜂窝钢梁的性能,并准确预测弯矩梯度因子和这种特殊钢梁的抗弯承载力。     

狗骨式钢梁侧向支撑合理位置分析

借助有限元分析软件,采用两种侧向支撑的设置方案对狗骨式钢梁进行非线性屈曲分析。探讨侧向支撑间距对狗骨式钢梁稳定承载力的影响,以及狗骨式钢梁翼缘削弱处侧向支撑的影响。结果表明:侧向支撑并非越多越好,应合理控制其间距。按现行规范设置狗骨式钢梁的侧向支撑能够满足结构承载力要求,而不必非在翼缘削弱处设置侧向支撑。     

门式刚架梁隅撑设计的强度要求

研究了受到檩条和隅撑侧向支撑的梁的弯扭失稳问题。首先对檩条-隅撑体系对梁提供的侧向支撑刚度进行了推导,然后考虑檩条位置和隅撑支撑作用的特点,对梁的弯扭失稳临界弯矩与支撑刚度的关系进行了有限元分析,考虑梁的初始侧移和初始扭转,研究了使梁的临界弯矩达到屈服极限时隅撑中的内力,这个内力即是对隅撑的强度要求。通过4个算例表明,侧向支撑力小于下翼缘屈服轴力的1%,远小于《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS 102∶2002)中规定的支撑力。     

狗骨式钢梁侧向支撑合理位置分析

借助有限元分析软件,采用两种侧向支撑的设置方案对狗骨式钢梁进行非线性屈曲分析.探讨侧向支撑间距对狗骨式钢梁稳定承载力的影响,以及狗骨式钢梁翼缘削弱处侧向支撑的影响.结果表明:侧向支撑并非越多越好,应合理控制其间距.按现行规范设置狗骨式钢梁的侧向支撑能够满足结构承载力要求,而不必非在翼缘削弱处设置侧向支撑.     

三角形空间管桁架平面外稳定有效算法

三角形空间管桁架的平面外整体稳定是工程设计中必须考虑的问题。根据实腹式简支梁的弹性稳定临界弯矩公式,导出三角形空间管桁架梁的临界荷载的简化计算公式,其中包括三角形立体桁架的侧向抗弯刚度、自由扭转刚度和翘曲刚度的等效简化公式推导。在满足工程设计计算精度要求下,提出了一种简便可行的稳定验算方法。