支座约束及荷载分布对薄壁深梁应力的影响

薄壁深梁的应力精确计算是个复杂的力学问题。该文在以往研究工作的基础上，运用弹性力学中的半逆解法并考虑了弯剪耦合效应，引入合理的无量纲参数，推导出不同支座约束及不同荷载分布作用下工字形截面深梁的应力计算公式。通过对无量纲翘曲正应力的分析指出：支座约束越强，翘曲正应力越大；线性分布荷载变化率越大，翘曲正应力越大。薄壁深梁的...     

Q460高强钢焊接工字形截面单伸臂梁整体稳定性能与设计方法研究

为研究Q460高强钢焊接工字形截面单伸臂梁的整体稳定性能以及完善规范中关于此类构件的设计方法,进行了6根集中荷载作用下Q460高强钢焊接工字形截面单伸臂梁的整体稳定性能试验,测量了试件的初始几何缺陷和截面残余应力。试验结果表明：当单伸臂梁整体失稳的控制梁段位于简支跨时,单伸臂梁的整体稳定承载力随伸臂长度比的增大而减小,截面高宽比较伸臂长度比对单伸臂梁整体稳定承载力的影响更大。在试验基础上,运用有限元程序创建考虑初始几何缺陷和残余应力的有限元模型对试验进行模拟,模拟结果与试验结果吻合良好;基于试验验证的有限元模型,分析荷载形式、荷载比例、简支跨长度、伸臂跨长度和截面高宽比等因素对Q460高强钢焊接工字形截面单伸臂梁整体稳定承载力的影响规律。基于特征值屈曲分析结果,回归出单伸臂梁的弹性屈曲临界弯矩计算公式,并通过对试验结果和有限元参数分析结果的回归提出了Q460高强钢焊接工字形截面单伸臂梁的极限弯矩计算公式。     

集中力作用下深梁弯剪耦合变形应力计算方法

深梁受力机理及影响因素之多决定了深梁计算的复杂性。由于存在纵向纤维挤压和截面的翘曲,深梁不能简单的应用材料力学细长梁的纯弯应力计算公式。虽然,深梁计算理论中已经有了各种各样的方法,包括级数解法及差分法、有限元法,但应用上,这些理论过于复杂。从弹性力学半平面体受集中荷载作用的计算理论出发,将深梁跨中及支座处的局部看作是一半平面体受集中力作用,并考虑到集中力产生的弯曲应力的影响,应用迭加原理推导出了深梁的应力计算公式,为工程设计提供简单正确且易于实现的计算方式。     

不锈钢焊接截面简支梁非线性变形性能研究

为研究不锈钢梁非线性变形性能,对5根不锈钢焊接工字形截面梁开展三点弯曲加载试验。建立了考虑不锈钢材料非线性、构件几何初始缺陷和截面焊接残余应力的有限元模型,根据试验结果对数值模型的准确性进行验证。基于验证的有限元模型,对中国CECS 410《不锈钢结构技术规程》和Real-Mirambell建议的不锈钢梁挠度计算方法进行分析。在此基础上,根据平截面假定和不锈钢应力–应变关系曲线,提出不锈钢梁截面屈服弯矩M_0.2的简化计算公式;考虑截面焊接残余应力对梁初始变形刚度的不利影响,提出针对不同材料牌号梁变形刚度的折减系数建议取值,对CECS 410和Real-Mirambell的挠度计算方法进行修正。分析结果表明,修正公式能够准确合理地计算不锈钢焊接工字形梁的挠度。     

简支槽形梁考虑空间受力的理论解

该文在综合考虑槽形梁的整体弯曲、局部弯曲、剪力滞效应和主梁扭转作用的基础上,用势能驻值原理导出了简支槽形梁在均布荷载作用下的解析解。通过与有限元计算结果的对比,验证了理论解的正确性和适用性。通过算例分析发现:随着高宽比或宽跨比的增大,局部弯曲对道床板纵向正应力的贡献增大;算例采用的截面尺寸剪力滞效应非常明显,槽形梁的宽跨比对道床板的有效宽度系数影响显著;是否考虑主梁扭转对最终的计算结果影响不大。     

高强钢焊接构件工字形横截面残余应力试验及统一分布模型研究

为研究不同强度等级高强钢焊接工字形截面残余应力的变化规律,采用分割法对960MPa钢材试件进行测量,得到了残余应力分布。将试验结果与大量其他强度等级(包括235MPa、345MPa、460MPa以及690MPa)钢材焊接工字形截面的残余应力进行对比分析,研究了残余拉应力和残余压应力随钢材强度的变化规律。研究结果表明,焊缝和翼缘焰切边附近残余拉应力与截面几何尺寸无明显相关性,且呈现随钢材强度增大而增大的变化规律,并始终低于钢材强度;翼缘和腹板的残余压应力与钢材强度无明显关系,但随板件宽厚比及板厚的增大而明显减小。基于这一规律及大量试验数据,提出了不同强度等级钢材焊接工字形截面残余拉应力和压应力的计算方法,确定了分布范围,制定了统一分布模型,为不同强度等级高强钢结构的研究提供了基础条件。     

超高性能混凝土梁正截面受弯承载力理论研究

基于64组超高性能混凝土（ultra high performance concrete, UHPC）抗压性能试验数据,分别建立了峰值压应变ε₀、立方体抗压强度f_cu与轴心抗压强度f_c之间的关系以及弹性模量E_c与立方体抗压强度f_cu的关系;基于复合材料力学,建立了受拉区UHPC等效拉应力;基于平截面假定,建立了UHPC梁正截面受弯承载力计算公式,推导了受压区等效矩形应力图形参数、计算公式,并结合UHPC受压本构确定等效矩形应力图形参数。通过28根试验梁的相关数据,验证UHPC梁正截面受弯承载力计算公式及等效矩形应力图形参数取值的可行性。研究结果表明,等效矩形应力图形参数取值较为合理,梁正截面受弯承载力计算值与试验值吻合良好。     

1／2特征弯矩性质及其应用

1／2特征弯矩等于直杆两端的转角组合,且与杆的侧移无关。参考弯矩图解法用此特征弯矩简化剪力静定杆的分析和其它相关分析。只用一个未知量就能计算常见单跨n层无剪力分配刚架,且计算简单。也能计算荷载引起的已知杆端转角超静定杆的弯曲变形与剪切变形的跨中弯矩。     

基于整体-局部弯曲模型的钢-混凝土组合梁界面滑移及其效应分析

提出了具有界面滑移的钢-混凝土组合梁截面弯矩由不考虑滑移的整体梁承担整体弯矩和自由滑移的叠合梁承担局部弯矩的整体-局部弯曲模型。基于Bernoulli梁理论和抗剪连接件线性剪力-滑移模型,建立了截面弯矩及剪力分配的计算方法,得到了整体-局部弯曲模型计算界面滑移及考虑界面滑移的截面应力和梁弯曲挠度的公式,并给出了集中荷载作用下简支组合梁的栓钉剪力及界面滑移计算公式。     

波形钢腹板组合工字梁的振动特性

为分析波形钢腹板组合工字梁的弯曲振动频率及其动力反应特性,综合考虑剪切变形、转动惯量、剪滞翘曲应力自平衡和腹板褶皱效应等多重因素的影响,对组合工字梁上、下翼板设立2个不同的纵向翘曲动位移差函数,基于能量变分法和Hamilton原理建立该类结构的弹性控制微分方程和自然边界条件,获得相应广义位移的闭合解,结合数值算例计算了不同边界条件下组合工字梁的固有频率,详细分析了剪力滞效应和翘曲应力自平衡对组合工字梁振动特性的影响。研究结果表明：该闭合解计算结果与ANSYS有限元值吻合良好,且计算精度明显提高;剪力滞效应降低了组合工字梁的竖向刚度,其影响随频率阶数的升高而增大,随跨宽比的增大而减小;与简支组合梁相比,两端固支组合梁的频率值受剪力滞效应的影响更大;翘曲应力自平衡对组合工字梁自振频率的贡献值小于5%,对翼板动应力幅值的影响可达10%以上;在进行该类结构动力特性分析时平截面假定不再适用。     

无粘结CFRP筋部分预应力混凝土连续梁试验与分析

制备了9根两跨无粘结CFRP筋部分预应力混凝土连续梁,并完成了每跨三分点加载试验。考察了在加载过程中的开裂、中支座控制截面非预应力筋屈服、跨中控制截面非预应力筋屈服、极限破坏状态等阶段的受力特征,获得了无粘结CFRP筋在设计用承载能力极限状态和真实承载能力极限状态下的应力增长规律,基于试验结果提出了在这两个状态下的中支座两侧等效塑性铰长度计算公式,提出了分别以中支座控制截面综合配筋指标为自变量和以中支座控制截面相对塑性转角为自变量的弯矩调幅的计算公式。      

变截面梁的应力计算及其分布规律研究

为了合理计算预应力混凝土变截面箱形梁的剪应力,客观反映其应力分布状况,首先推导了任意变截面梁剪应力计算的一般公式,在此基础上,考虑箱形梁的梁高、底板厚度、腹板厚度沿跨度的变化,导出了变截面箱形梁的剪应力实用计算公式。应用导出的公式,结合矩形及箱形变截面悬臂梁算例,分析了变截面梁的应力分布状况。研究结果表明,变截面梁横截面上的最大剪应力并不发生在截面重心轴处,而是在重心轴以下区域或梁底缘处;变截面箱形梁的底板受有很大剪应力作用,为了合理设计变截面箱形梁,不应采用薄底板,而且应加强其配筋及构造处理。     

考虑组合作用的钢-混凝土组合梁抗剪承载力

针对当前规范和各学者有关钢-混凝土组合梁抗剪承载力公式都未考虑钢梁翼缘抗剪贡献导致计算结果误差较大的现状,笔者采用合理的材料本构关系,通过ABAQUS有限元软件建立考虑栓钉受力特征的组合梁足尺有限元模型进行抗剪性能研究。在验证现有试验结果的基础上通过参数分析,确定了组合梁界限剪跨比,揭示了剪切荷载作用下组合梁栓钉内力重分布规律,以及钢梁与混凝土翼板组合作用规律与抗剪荷载分担比例。基于叠加原理提出了考虑混凝土板和钢梁腹板与翼缘抗剪贡献的工字钢-混凝土组合梁抗剪承载力计算公式。对比结果显示该文提出的抗剪承载力计算公式的精度比GB 50017?2017建议公式以及其他学者建议公式的精度高。     

新的k_(h_0)-法计算双筋梁

介绍一新的钢筋混凝土双筋梁的计算方法和算例,该法是在单筋梁的计算公式基础上推导而得。受压区混凝土压应力分布仍然采用矩形加抛物线。计算公式形式与单筋梁的相同,简洁明了。在计算钢筋面积时,无须将弯矩分解成两部分,即混凝土受压合力与对应的钢筋拉力组成的力偶矩和受压钢筋与对应的受拉钢筋组成的另一个力偶矩。受拉钢筋总面积可直接求得。在事先制成的计算表格中已自动排除了超筋,即无须验算受压区的最大高度,受拉和受压钢筋的应变均能大于其屈服应变。     

钢筋活性粉末混凝土简支梁受弯力学性能试验与计算

活性粉末混凝土（RPC）与普通混凝土（OC）相比，具有超高的强度、高韧性和优异的耐久性，其构件承载力与刚度计算方法必然不同于普通混凝土构件。该文对4根钢筋活性粉末混凝土简支梁开展受弯性能足尺试验，获得了梁的开裂弯矩、极限弯矩及荷载-跨中位移曲线，揭示了RPC简支梁受弯变形特征与破坏模式，推导了钢筋RPC简支梁的开裂弯矩与正截面受弯承载力计算公式。结果表明:钢纤维RPC极限压应变为4394 με~5200 με，开裂应变为690 με~820 με，均远大于普通混凝土；由于添加了钢纤维，公式推导时必须考虑RPC拉区拉应力的影响，推导所得开裂弯矩、正截面受弯承载力及刚度公式计算值与试验值吻合较好，计算公式具有较高的精度，可用于钢筋RPC梁的设计计算。     

S型悬臂梁柔度性能的计算与分析

基于线弹性和小变形假设理论,以卡氏第二定理为理论基础,推导了S型悬臂梁x向、y向和z向柔度的解析计算公式,利用有限元方法对柔度解析式进行校验。通过定义柔度比函数,比较了倒角S型悬臂梁、直梁S型悬臂梁和圆弧S型悬臂梁的柔度性能。结果表明:S型悬臂梁各柔度计算公式的相对误差均在10%以内,理论分析与仿真结果基本吻合,验证了S型悬臂梁各柔度解析式的正确性。当倒角S型悬臂的γ=0.2时,圆弧S型悬臂梁的x向和z向柔度最大,直梁S型悬臂梁的y向柔度最大。当α=18,β=6时,直梁S型悬臂梁的y向柔度最大,圆弧S型悬臂梁的z向柔度最大;倒角S型悬臂的参数0.2≤γ≤2.2时,圆弧S型悬臂梁的x向柔度最大;倒角S型悬臂的参数γ>2.2时,倒角S型悬臂梁的x向柔度最大。本文的研究内容为S型悬臂梁的工程设计和应用提供了理论基础。     

早龄期混凝土路面板非线性温度场下温度应力的计算

给出了一种早龄期混凝土路面板非线性温度场下温度应力的解析计算方法。模型将路面板厚度方向的非线性温度分成平均温度、线性温度和非线性温度三个分项,每一分项温度引起应力分别计算,最终总应力为三部分应力的叠加。此外,由于徐变对温度应力发展具有很大影响,因此该文也对混凝土徐变对板内温度应力的影响进行了分析。模型预测结果表明:在非线性温度分布下,温度应力沿板厚也是非线性分布的,温度变化产生的最大温度应力可能出现在路面板厚度方向的任何高度上,这依赖于沿板厚方向的温度分布特征。混凝土徐变会显著的降低路面板内的温度应力。