Q460高强角钢轴心受压构件极限承载力试验研究

为研究Q460高强角钢轴压构件的受力性能,采用静力试验对试件破坏状态和稳定承载力进行分析,两端设置球铰、单刀口铰和双刀口铰支座,分析了不同铰接方式对构件受力性能的影响。结果表明,采用不同支座均能很好地反映杆件的受力性能;短构件的极限承载力由钢材强度控制,长细比变化对其影响很小,长细比等于30和45的试件以局部破坏为主,长细比等于60和80的杆件以整体弯曲失稳为主。比较试验和各规范理论计算结果发现,试验值显著高于中国DL/T 5154—2002杆塔技术规定计算值,与美国ASCE 10—97导则计算值吻合较好。     

高强单角钢两端偏心受压构件的屈曲性能分析

采用ANSYS有限元软件对Q460高强角钢两端偏心压杆进行了三维实体建模,有限元数值模拟分析,除考察了不同长细比,不同截面与初弯曲等模型参数之外,还考察了残余应力对高强单角钢稳定承载力的影响.由分析可知:构件绕平行于连接板的轴线发生弯曲变形,同时伴有绕角钢纵轴的扭转变形,残余应力对构件承载力影响小于5%.有限元分析的构件稳定承载力与实验值和理论值进行对比,结果表明:有限元值比试验值和美国<输电铁塔设计导则>(ASCE10-1997)高-8.89%～+11.1%a和-0.39%～+35.36%,有限元分析值和试验值吻合较好.因此.有限元分析结果是可靠的,可以通过有限元法分析两端偏心受压高强角钢的受力性能.     

单边连接高强单角钢压杆试验研究和仿真分析

为了研究单边连接高强角钢在输电铁塔中的受力性能,以48根Q460高强角钢为研究对象,对高强角钢双向压弯受力性能进行了静力加载试验研究.研究了压杆不同长细比时高强角钢的破坏模式、承载力、变形性能、截面应变分布等受力状态.试验表明,构件绕连接肢发生弯曲变形,同时伴有绕角钢纵轴的扭转变形,小长细比试件大多为局部屈曲,大长细比试件为整体屈曲.有限元数值模拟了实际试件的受力性能,结果表明:有限元分析的极限承载力结果偏大,美国ASCE规范值偏于保守,试验值处于美国规范值和有限元分析值之间,且靠近于有限元值.在模型试验和仿真试验的基础上,提出了单边连接高强角钢等效长细比公式.因此,试验结果可以为Q460高强角钢设计提供依据.     

跨中有支撑的等边单角钢压杆承载力试验研究

在输电铁塔工程中一些跨中有支撑的等边单角钢压杆被经常使用,国内《钢结构设计规范》以及《架空送电线路杆塔设计技术规定》提供了等边单角钢压杆的稳定承载力计算方法,但没有给出跨中有支撑的等边单角钢压杆的计算公式,常采用单角钢的计算公式进行计算,实际工程发现有些此类单角钢会出现过早破坏的案例.根据三种截面规格的六种长细比共计54根跨中有支撑的单角钢压杆的试验结果,得到了此类构件在不同长细比下的破坏模式以及极限承载力,结果表明:大长细比构件的失稳模式为绕平行轴失稳,极限承载力较《架空送电线路杆塔设计技术规定》(DL/T5154-2012)规范设计值低,偏于不安全;小长细比试件有时会发生局部失稳,极限承载力较《架空送电线路杆塔设计技术规定》(DL/T 5154-2012)规范值高,具有较高的安全裕度.     

单面螺栓连接单角钢压杆的承载力试验

根据70根角钢压杆构件的试验结果,并结合有限元分析模型考察了单面螺栓连接跨中有支撑的单角钢的极限承载力和不同长细比下的破坏模态,提出了提高该类构件承载力的构造措施,同时在查阅和比较各国多个相关规范和文献的基础上,对《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》（DL/T 5154—2002）的压杆稳定计算公式提出了修改建议。分析结果表明：小长细比构件易发生连接肢的端部局部失稳,大长细比构件则易发生弯曲整体失稳,构件沿最小轴和平行轴失稳宜采用不同的换算长细比公式;所得结果为今后的铁塔设计工作提供了理论依据。     

超高强度钢材焊接箱形轴心受压柱整体稳定的有限元分析

目的运用有限元方法分析计算超高强度钢材焊接箱形截面轴心受压柱整体稳定受力特性的准确性和可靠性,以及残余应力的影响.方法运用通用有限元软件ANSYS建立三维有限元模型,准确模拟构件的残余应力和几何初始缺陷,对11个超高强度钢材焊接箱形截面轴心受压柱的整体稳定受力特性进行了有限元分析,并与相应的试验结果进行对比.结果有限元计算得到的承载力与试验实测结果的平均误差〈4%,且标准差〈5%.残余应力的2种变化对整体稳定承载力的影响〈3%.结论建立的有限元模型能够准确地分析计算超高强度钢材轴心受压柱的整体稳定受力特性,为进一步运用该有限元模型对各种截面的超高强度钢材轴心受压柱的整体稳定受力特性进行分析计算提供了正确性依据.残余应力的变化对超高强度钢材焊接箱形截面轴心受压柱整体稳定承载力的影响较小,可能采用比普通钢材钢柱高的整体稳定系数.     

双角钢十字组合截面偏心压杆承载力研究

输电工程中输电塔主材通常采用双角钢十字组合截面的方式,其受力情况非常复杂。通过对12组双角钢十字组合截面偏心压杆的足尺试验和有限元分析, 考察了单节间和双节间压杆的受力性能和破坏模式, 并利用多参数有限元分析了宽厚比、长细比以及填板数量和布置方式等主要参数对压杆承载力的影响, 提出了其组合截面承载力计算方法, 并与试验和有限元所得的结果进行了比较。结果表明：基于偏心的双角钢十字组合截面压杆建议计算方法合理有效,具有较好的适用性。     

国内外输电线路设计规范风荷载取值标准的比较

以我国现行电力行业标准DL/T 5154-2002和DL/T 5092-1999关于风荷载的计算规定为基准,对国内外4套有代表性的输电线路设计规范风荷载的取值标准进行了分析比较,初步摸清了国内外规范风荷载标准值差异的定量数据.计算结果表明,我国输电线路铁塔结构的风荷载标准值普遍低于国外规范相同条件下的风荷载标准值,规范...     

输电塔单双角钢过渡节点计算方法

为有效提高结构承载性能,在输电塔单肢角钢主材的下部采用组合双角钢的方法,依托输电线路实际工程,选取输电塔中5个典型的单双角钢过渡节点,利用ABAQUS软件建立精细化有限元模型,通过数值模拟分析过渡节点的传力机理和承载力特性,开展不同偏心距的过渡节点受力分析,提出考虑弯矩调整系数和弯矩强化系数为主要控制参数的水平板厚度计算公式。     

水工钢筋混凝土柱塑性铰区抗剪承载力计算

针对地震作用下水工钢筋混凝土（RC）柱塑性铰区发生弯剪破坏的问题,研究水工RC柱塑形铰区抗剪承载力。借助美国PEER结构抗震性能试验数据库,整理了19根矩形截面和19根圆形截面弯剪破坏RC柱拟静力试验数据,通过统计分析评价中国水利行业《水工混凝土结构设计规范》（SL191—2008）与电力行业《水工混凝土结构设计规范》（DL/T 5057—2009）中抗剪承载力公式计算对保证弯剪破坏RC柱塑性铰区抗剪承载力的可靠性,之后考虑RC柱塑性铰区抗剪承载力随变形能力的增加而降低,引入以柱顶极限位移角为参数的修正系数对抗剪承载力公式进行修正,并验证修正后公式的可靠性。计算结果表明： “SL191—2008规范”和“DL/T 5057—2009规范”的抗剪承载力计算公式都偏危险;与“SL191—2008规范”相比,“DL/T 5057—2009规范”的抗剪承载力计算公式的偏差较小,但偏差的离散程度较大;相比矩形截面,两个水工规范中RC柱抗剪承载力计算公式对于圆形截面RC柱偏差都较小。考虑抗剪承载力随着墩顶位移角增加而降低的影响,修正后的抗剪承载力公式能够保证弯剪破坏RC柱塑性铰区抗剪承载力的要求,使得水工规范中的抗剪承载力公式适用于弯剪破坏RC柱塑形铰区抗剪承载力计算。     

高强Q690钢柱高温下轴心受压局部稳定设计方法

局部屈曲是钢结构构件的一种破坏模式,钢结构发生局部屈曲破坏时,屈曲应力小于钢材的屈服强度。为了研究高温下高强Q690钢柱的局部稳定性能,采用有限元软件ABAQUS建立有限元模型,模型采用其他学者完成的Q460钢柱轴心受压局部屈曲试验进行验证,考虑宽厚比、温度、初始缺陷、残余应力和翼缘与腹板之间相互作用的影响,对高强Q690钢柱进行参数分析。研究结果表明：宽厚比对局部屈曲有显著影响,宽厚比的增大导致试件极限承载力的降低;初始缺陷和残余应力对局部屈曲应力有较大影响,且试件的极限承载力随着温度的升高而明显下降。基于有限元分析结果提出了适用于高强Q690钢柱高温下的局部稳定设计方法和宽厚比限值,并与GB 50017-2017、Eurocode 3和ANSI/AISC 360-10中的设计方法进行了比较。     

低屈强比高强钢箱形柱抗震性能试验研究

钢结构的材料高强化是发展趋势，目前高强钢存在屈强比过高的问题，限制了高强钢在建筑结构中的抗震设计应用。对低合金高强度结构钢进行材性改良，研发出一种新型低屈强比Q620E高强钢。对此新型高强钢的抗震性能进行试验研究，根据壁板宽厚比等级设计截面尺寸不同的箱形截面柱，对轴压比为0.2和0.35的高强钢箱形柱进行低周往复加载试验。通过观察试件的破坏模式、提取滞回曲线和骨架曲线，从承载力、延性、耗能性能与损伤发展等方面对钢柱的抗震性能进行分析，并与Q690D普通高强钢柱抗震性能进行比较。试验结果表明，低屈强比高强钢柱具有良好的滞回性能和塑性变形能力；壁板宽厚比对构件承载力及延性影响显著；壁板宽厚比越大则刚度下降越快、损伤发展不连续；相较于Q690D普通高强钢，Q620E新型钢在力学性能与构件抗震方面均体现出较大的优势，可考虑在高强钢建筑结构中拓展应用。     

约束高强度Q460钢柱抗火性能试验

为获得高强度Q460钢柱的抗火性能,采用火灾试验炉对4个约束Q460钢柱进行抗火性能试验,试验采用恒载升温模式和ISO-834标准升温曲线,考虑了两个约束刚度和两个荷载比,测量了钢柱受火过程中的温度、轴向位移和跨中挠度,并得到了约束Q460钢柱的屈曲温度和破坏温度,采用约束钢柱的轴力放大系数方法计算了试件的破坏温度并和试验结果进行对比.研究表明:轴向约束刚度和荷载比对Q460钢柱的抗火性能影响较大,相同荷载比下轴向约束刚度大的钢柱破坏温度低,相同约束刚度下荷载比大的钢柱破坏温度低;轴力放大系数方法可以确定约束高强度Q460钢柱的临界温度.     

高强度Q460钢梁抗火性能研究（Ⅰ）——理论分析

为了得到高强度Q460钢梁高温下的抗火性能,采用有限差分法推导了高温下高强度Q460钢梁的截面温度计算方法并计算了温度分布,提出了钢梁各个组件温度的修正公式。基于常温下钢梁的整体稳定临界弯矩,根据Q460钢材的高温力学性能参数,分析得到了高强度Q460钢梁高温下临界弯矩和整体稳定验算参数;并利用等效刚度法考虑了温度不均匀分布的影响,研究了高强度Q460钢梁在不均匀温度下的极限承载力、临界温度和稳定系数。     

新型Q460高强度钢材在输电铁塔结构中的应用

为了研究Q460高强度钢材在输电铁塔结构中应用的可行性,结合国内外输电铁塔中高强钢的应用现状,介绍了Q460高强度角钢钢材的化学成分、力学性能,对高强角钢市场供货能力、使用技术经济性、高强钢设计技术参数的选取和焊接工艺等方面进行了研究分析.结果表明,输电铁塔结构中使用Q460高强角钢,既有明显的经济技术效益,又有利于节...     

500kV输电线路高耸塔高强钢相贯节点试验研究

以国家电网公司应用Q420高强钢首批输电线路试点工程(500kV汉江大跨越直线塔主材采用Q420钢管)为背景,对3种类型的K型相贯节点进行了足尺试验研究.试验表明,在主管轴力较高时,节点的破坏以主管的局部塑性变形破坏为主,节点的破坏很大程度是由节点域主管的变形来表现的;K3型节点加劲板的设置,能有效地将两支管上的力均匀传给主管,从而改善节点支管与主管相贯线区域的受力性能,这就是K3型节点的实测承载力较K2型节点提高了25%的原因.借用中国钢结构设计规范中的计算方法进行了比较和推析,发现对K型高强钢节点简单地套用现有的简化公式和计算公式不可取.     

高强度钢材Q460C断裂韧性低温试验

研究了高强度结构钢材低温下的断裂韧性特征。对厚度为14mm的Q460C建筑钢材进行了裂纹尖端张开位移δm低温下的试验研究,并进行了试件断口电镜微观分析。结果表明-40℃下的Q460C三点弯曲试件断口呈明显的脆性断裂机制。Q460C钢材的δm值随温度降低呈下降趋势,与Q235、Q345、Q390钢材低温下的δm值比较,Q460C的值最低,即断裂韧性相对较差。同时,还对试验结果进行了Boltzmann函数拟合分析,得到其韧脆转变温度及变化规律。结果表明:Q460C高强度建筑钢材的低温冷脆特征明显。     

高强度Q460钢梁抗火性能研究（Ⅱ）——理论验证

系列文章的第1篇已经对高强度Q460钢梁高温下的抗火性能进行了理论分析,给出了高强度Q460钢梁的温度分布和极限承载力、临界温度和稳定系数的计算方法。该文采用有限元分析对高强度Q460钢梁的温度分布和极限承载力进行了计算,并将计算结果与理论分析和试验结果进行了对比,验证了理论分析的正确性。对高强度Q460钢梁和普通Q235钢梁的抗火性能进行了对比,得到两者在抗火性能方面的区别。提出了高强度Q460钢梁抗火设计的简化方法,并通过一个算例演示了简化设计方法的使用。