薄壁钢梁稳定性计算的争议及其解决

在规范修订过程中,对钢梁的整体稳定性计算,有学者对《钢结构设计规范》(GBJ17—88)所依据的临界弯矩计算公式提出了质疑,并提出了新的计算公式。本文对规范所依据的公式和新提出的公式所依据的理论进行了对比,对新公式所依据的理论提出了疑问。为避免薄壁构件理论引入的各种假设带来思辨上难以解决的争议,本文采用ANSYS通用有限元程序的三维板壳单元SHELL63进行了6组共36根梁的整体失稳分析。有限元分析结果表明,采用板稳定理论求得的梁临界弯矩与《钢结构设计规范》(GBJ17—88)所依据的公式符合较好,而与新提出的公式比较相差较大。本文根据薄壁梁弯扭稳定理论,推导了考虑非线性正应变和剪应变的梁失稳过程应变能的变化公式,从而解释了考虑非线性剪应变的理论与ANSYS分析结果不符的原因,并对传统的稳定理论得到的结果进行了肯定。     

残余应力对等截面H型钢梁相关屈曲的影响分析

以有限元分析软件ANSYS为工作平台,基于非线性板壳有限元分析理论,采用大挠度弹塑性分析方法,对轻型门式刚架中H型钢梁相关屈曲性能进行了深入的研究,主要考察了残余应力对等截面H型钢梁相关屈曲性能的影响,获得到了一些有价值的结论。     

梯度材料薄壁钢梁的热弹性动力稳定性研究

研究剪力作用下梯度材料薄壁钢梁的动力稳定性,分析基于小变形和二阶非线性位移引起的中等旋转。钢梁承受外部轴向动力荷载。模型考虑了热弹性影响,推导了热量传导公式,用于计算钢梁横截面域的温度。采用Galerkin和Bolotin方法,详细地推导出控制方程和动力稳定的区域,以比例的形式评估并阐述了稳定区域,研究非稳定区的纵向振动影响。结果表明,荷载频率接近纵向自振频率的影响最大,并有更广的稳定区域。在分析中,也考虑了温度梯度、剪力弹性、轴向惯量、不同截面和不同梯度材料的影响。     

残余应力对T形闭口截面钢柱整体稳定性的影响

为研究残余应力分别对不同宽厚比、不同失稳形式以及不同长细比T形闭口截面钢柱整体稳定性的影响,文中应用ANSYS有限元软件进行非线性有限元分析,获得钢柱不同宽厚比时荷载下降率及不同长细比时荷载下降率曲线,进而分析残余应力对T形闭口截面钢柱承载力的具体影响,供实际工程项目参考.     

冷弯薄壁C形开孔钢梁承载力有限元分析

近年来冷弯薄壁型钢中的腹板开孔构件得到越来越多的应用,其承载力是工程设计和分析时首先需要解决的问题.选取净跨分别为3.5,5.5m的腹板开孔C形截面梁进行竖向静力均布荷载作用下的承载力分析,建立了有限元模型,通过对孔间距、孔洞大小、孔边距等开孔参数进行计算分析,总结了开孔参数对开孔梁极限承载力的影响规律,并提出开孔方式优化方案.结果表明:开孔梁的孔数和孔边距是影响开孔梁极限承载力和破坏形式的重要因素.开孔梁优化设计时应留足孔边距和避免靠近支座处的孔间腹板受压.     

变截面钢梁的整体稳定分析

变截面梁的整体稳定研究分析是目前国内外学者所追求的一个研究热点 ,国内对该热点的研究还较缺乏。本文采用直接能量变分法和有限元方法对变截面梁在弹塑性阶段的稳定极限问题进行研究分析 ,主要是为了推导出适用于变截面梁整体稳定分析的刚度矩阵方程     

具有初始应力和变形的薄壁组合梁的自由振动

研究了由静力外荷载而导致的结构初始平面内变形和剪切弹性对双向对称的薄壁组合梁动力特性的影响。分析采用了基于大位移和转角的几何非线性理论。采用里兹法(Ritzmethod)对控制方程进行离散,并采用一种分析法来获得结构的自振频率。研究中梁被施加以均衡的初始弯矩、分布荷载和集中荷载。数字结果表明:当短轴的弯曲刚度与长轴的弯曲刚度的比值较大时,由于初始位移的影响,传统的振动分析方法可能会导致不准确的预测。此外,对不同的层状叠合材料结构,对跨长和影响荷载作用点高度也进行了研究。     

气温骤降对薄壁混凝土结构温度应力的影响

采用有限单元法,对气温骤降时薄壁混凝土结构的温度场及应力场进行了仿真计算分析,结果显示,气温骤降会引起混凝土表面拉应力急剧增长,对施工期防裂十分不利,进一步论证了气温骤降时,对混凝土表面采取保温措施的必要性,该研究可为同类工程施工提供有益参考。     

轴向及弯曲荷载作用下薄壁梁柱构件的侧向屈曲

基于非线性稳定模型,推导出弯曲和轴向荷载作用下具有双向对称I型截面的简支梁柱构件的分析方案。设计中对一些具有代表性的荷载工况提供了一种独特紧凑的截面形式。分析中考虑了一阶弯曲分布,装载高度,预屈曲挠度效应和轴向荷载。通过采用壳单元的非线性有限元分析对建议的解决方案进行验证。所提议方法与非线性平衡方程计算结果能很好地吻合,证明古典线性稳定性的解决方案低估了这种构件在侧向屈曲稳定中的抵抗能力,尤其是大翼缘的I型截面。对轴力在超静定梁的抗侧向屈曲中所起作用进行数值研究,发现：当梁的轴向变形受到限制时会在梁中产生轴拉力作用,这导致了一些梁截面变形减小,梁呈现出无分叉的非线性性能。     

同时设纵横向加劲肋的梁腹板在复合应力作用下的屈曲分析

《钢结构设计规范》(GB50017-2003)对组合钢梁腹板的局部稳定作了较大改动,通过建立有限元模型并考虑多种几何参数及应力组合,对腹板的局部稳定进行了深入的研究,对新规范中梁腹板区格在复合应力作用下的局部屈曲相关公式进行了验证,重点分析了此相关公式的安全度。     

降低CFRP板加固梁界面应力集中方法的研究

粘接技术作为传统的焊接、铆接、螺栓连接等技术的替代已经被广泛地应用于土木工程中。为减少粘接层的应力集中,采用端部为楔形的CFRP板及保留板端溢出的胶水为工程中常用的方法。通过有限元对一般板端、板端楔形、板端反楔形及板端溢胶等情况进行了界面应力分析。结果显示,由于梁与胶层界面端部奇异点的影响,胶层底部和顶部的最大界面应力有很大差别;而板端溢胶能降低奇异点处的剪应力和正应力集中,并且使得应力的分布更平缓,这也造成板端溢胶情况的裂缝开展不在奇异点,而在溢出胶的斜面;板端正、反楔形均能降低应力集中,而反楔形的效果要好于正楔形;板端溢胶降低正应力的效果要好于板端楔形,但板端反楔形对降低剪应力的效果则要好于板端溢胶。这些结论与搭接头研究的结果一致,但加固梁的最大界面应力减小幅度要远小于搭接头。     

钢筋混凝土梁剪压破坏时剪压区混凝土的复合受力强度

根据７０根梁斜截面剪压破坏的试验资料，推算出梁剪压区的水平压应力σｘ和剪应力τｘｙ，并据此给出了剪压区混凝土压剪复合受力强度的计算公式。该式隐含了竖向压应力σｙ的影响，间接地考虑了斜截面上的骨科咬合力和受拉钢筋的销拴作用，且较为简单，可用于建立梁斜截面受剪承载力计算公式。     

滑移效应对钢-混凝土组合梁弯曲强度的影响及其计算

在采用栓钉等柔性抗剪连接件的钢-混凝土组合梁的交界面上存在相对滑移变形,它不仅使梁的挠度增大,而且还使组合梁截面的弹性抗弯强度减小,现行换算截面法尚未考虑这一不利影响.本文通过滑移效应对组合梁抗弯强度影响的试验和分析,建立了考虑滑移效应的弹性和极限抗弯强度计算公式.结果表明,考虑滑移效应的弹性弯矩计算值与实测值吻合较好.考虑强度极限状态时钢梁部分截面进入强化阶段的有利影响,滑移对极限抗弯强度的影响可以忽略不计,对于完全剪力连接和横向配筋率不小于0.6%的组合梁,按照简化塑性理论的等效矩形应力模型得到的极限抗弯强度计算值与实测值吻合良好.     

简支薄壁箱梁剪力滞后效应探讨

对工程实践中广为采用的单室薄壁箱梁竖向弯曲时由剪力滞后效应引起的纵向翘曲位移的函数形式进行了探讨,导出了均布荷载作用下剪滞系数的解析表达式;通过对不同跨宽比值、不同翼板宽度的简支单室钢箱梁桥的剪力滞后效应进行计算分析,研究发现,内外翼板宽度越悬殊,剪力滞后效应越显著;另外,跨宽比值小于3时箱梁的剪力滞后现象已经相当严重。     

轴压冷弯薄壁卷边角钢稳定系数研究

引用国外的试验结果,根据规范中轴心受压构件稳定承载力计算公式,反算出冷弯薄壁卷边角钢稳定性系数,得出φ--λ曲线,并利用数值方法拟合出一组计算公式。通过理论分析比较,建议的公式是简洁的、合理的。     

钢纤维混凝土梁抗剪强度简化计算试验研究

通过钢纤维混凝土梁和普通混凝土梁斜截面破坏的试验对比,分析了钢纤维混凝土梁斜截面破坏的机理,提出了其极限状态的传力机制和简化计算模型,推导出无腹筋钢纤维混凝土梁斜截面抗剪强度的简化计算公式,并用试验结果予以验证     

露天、超长混凝土薄壁结构裂缝原因分析

通过对某广场音乐喷泉环形半下沉式钢筋混凝土结构辅助用房的裂缝计算和有限元分析 ,从理论上研究露天、超长、薄壁钢筋混凝土结构温度裂缝产生的原因 ,为避免类似事故重复出现 ,提出相关的预防措施