均布荷载下简支波浪腹板H形截面钢梁弹性整体稳定性研究

采用能量法研究简支波浪腹板H形截面钢梁的弹性整体稳定性,推导了满跨均布荷载作用下简支波浪腹板H形截面钢梁的弹性临界弯矩公式,通过引入波浪腹板H形截面钢梁的等效翘曲惯性矩和绕虚轴等效惯性矩,得到均布荷载作用下简支波浪腹板H形截面钢梁的弹性临界弯矩表达式与普通H形截面简支钢梁形式相同。采用有限元方法对均布荷载作用下简支波浪腹板H形钢梁进行模拟分析,与本文公式计算结果对比验证了所提公式准确有效。均布荷载作用下不同参数简支波浪腹板H形截面钢梁的有限元分析表明,简支波浪腹板H形截面钢梁的弹性临界弯矩大于平腹板H形截面钢梁;随着波浪腹板波幅的增大、翼缘宽度和翼缘厚度的增大,简支波浪腹板H形截面钢梁的整体稳定临界弯矩增大。     

工字形截面楔形梁的弹性稳定分析

采用摄动法研究了钢结构中常见的工字形截面楔形梁的弹性稳定,并求得工字形截面楔形梁发生弹性失稳时的屈曲模态,利用此屈曲模态函数,即可得到确定工字形截面楔形梁屈曲载荷的特征方程.     

弹塑性工字形钢梁换算截面法的适用性

采用换算截面法将弹塑性工字形钢梁换算成纯弹性工字形钢梁来解决其弯扭屈曲的问题。应用ANSYS有限元软件,分别对弹塑性工字形钢梁和换算截面后的纯弹性工字形钢梁进行了弯扭屈曲分析。分析显示,两种截面的临界弯矩值相差很小,说明在对弹塑性工字形钢梁进行弯扭屈曲分析时,换算截面法非常适用。换算后的工字形钢梁为纯弹性的,有助于简化弹塑性工字形钢梁弯扭屈曲问题的分析过程。     

Pasternak地基上Timoshenko梁内力与变形的有限差分法

针对Pasternak弹性地基上Timoshenko梁的内力和变形,建立梁的挠度微分方程,应用有限差分方法得到挠度的递推公式,根据地基梁两端点的边界条件,迭代求得梁上任意一点的挠度,再根据梁截面挠度、转角、弯矩、剪力的关系,求得Pasternak地基上常截面和变截面Timoshenko梁上任意一点的内力与变形。算例验证结果表明：常截面Timoshenko梁的内力与变形的有限差分解与解析解的相对误差低于0.6%,变截面Timoshenko梁内力与变形的有限差分解与幂函数逼近解、三角级数解非常接近,满足工程应用精度要求。Pasternak弹性地基上Timoshenko梁的有限差分法适用于各种跨高比的弹性地基梁,通过调整参数可适用于Pasternak弹性地基、Winkler弹性地基和Timoshenko梁、Euler梁的四种组合计算。     

箱形截面扭转刚度的计算方法分析

在工程应用中,采用箱形截面承受外力偶的作用,在极限状态设计中要对箱形截面的扭转角及扭转剪应力进行校核,但箱形截面的抗扭刚度采用经典的弹性力学解析解比较困难。采用有限元软件ANSYS和弹性力学薄膜比拟计算方法及材料力学简化计算方法分别针对矩形截面及箱形截面的抗扭转刚度进行了分析性对比,并绘出相应的曲线图,相应提出了三种计算方法的使用性范围,同时给出了相同厚度条件下ANSYS及弹性力学解析解计算扭转刚度比值δ随a/b的变化曲线,对工程的应用具有指导性意义。     

变截面悬挑梁倾斜度与危险截面的关系

通过弹性理论分析,提出变截面悬挑梁以根部作计算截面的条件,即倾斜度的初步判别式.     

冷弯槽钢受弯时长细比限值试验研究

非弹性设计方法与弹性设计方法相比,其截面的允许荷载值较大,这是由于屈服应力沿截面高度进行了重新分布。塑性设计方法使得截面的塑性能力和塑性铰的转动特性得到充分发挥,从而使结构设计更为经济合理。冷弯槽钢在农业和轻工/商业中广泛用于门式刚架结构,塑性设计方法对这类结构非常适用,然而目前仅采用弹性设计方法对其进行设计。为突破设计规范的限制,对冷弯槽钢的非弹性弯曲能力进行了试验研究和数值分析,以建立相应的设计准则。设计准则采用热轧钢分类方法,将截面分为紧凑型、非紧凑型及细长型(根据澳大利亚规范),或1,2,3,4级(根据欧洲规范)。澳大利亚规范所预测的超过弹性极限范围的冷弯槽钢弯曲能力精确可靠。     

卷边槽钢开孔轴压构件弹性屈曲荷载

采用理论和有限元方法分析腹板开孔冷弯薄壁型钢截面轴压构件弹性整体弯曲失稳、弹性畸变屈曲以及弹性局部屈曲的受力性能以及屈曲荷载。在理论分析的基础上提出了计算腹板开孔卷边槽形截面构件弹性整体弯曲失稳、弹性畸变屈曲以及弹性局部屈曲荷载的近似简化方法,简化方法计算结果与有限元分析结果对比表现出较高的精度,表明建议弹性屈曲荷载计算方法可用于开孔构件整体稳定承载力以及屈曲稳定系数的计算,能够代替复杂的有限元方法进行开孔构件弹性屈曲荷载的简化计算,易于用于工程设计。     

高强钢焊接箱形柱力学性能研究(Ⅱ)：二阶非弹性分析

高强钢的焊接残余应力分布和普通钢材的有较大差异,现有的切线模量和刚度退化函数不适合用于高强钢焊接箱形截面的二阶非弹性分析。而精炼塑性铰模型通过切线模量和刚度退化函数可合理考虑残余应力的影响和塑性渐进发展,达到与塑性区模型相近的精度。基于此,提出适合高强钢焊接箱形截面的二阶非弹性分析方法。通过稳定函数考虑单元二阶效应,基于杆端部转动引起的构件弯曲及其导致的轴向应变,考虑弯曲效应。在精炼塑性铰模型中,采用高强钢焊接箱形截面的残余应力统一分布模型,通过截面分析法构建不同强度等级的焊接箱形截面切线模量计算公式。同时,分析轴力和弯矩共同作用下的渐进屈服对箱形截面刚度退化的影响,从而建立可模拟截面塑性发展的刚度退化函数。结合塑性铰的产生与发展对平衡微分方程解的影响,建立梁柱单元的弹塑性刚度矩阵。结果表明,所提出的二阶非弹性分析方法可准确分析高强钢焊接箱形截面轴压构件的力学性能,可应用于高强钢框架结构设计,为二阶非弹性分析方法的工程应用提供参考。     

钢—混凝土组合梁的弹性设计理论分析

结合钢—混凝土组合梁截面的几何特征,首先将截面进行了换算,然后进行了组合截面的应力计算、复杂应力强度验算、组合梁的挠度计算,为组合梁的弹性设计奠定了基础。     

Y形截面轴压构件的稳定承载力

Y形截面构件作为一种新型截面代替双角钢或四角钢截面作为输电塔主材构件首次被运用于糯扎渡送电广东±800kV直流输电线路工程中,但目前由于缺乏该种类型截面的理论和试验研究,限制了其推广应用。运用经典弹性理论和切线模量理论分别分析了3种Y形截面构件在弹性和弹塑性范围内的屈曲性能和稳定承载力,并利用ANSYS软件有限元分析对理论结果进行验证。此外将有限元结果与按《钢结构设计规范》(GB50017—2003)中a类和b类曲线计算得到的稳定承载力比较,提出了Y形截面的设计方法。     

体外预应力混凝土连续梁的弯矩重分布试验研究

进行了3根体外预应力混凝土两跨连续梁受力全过程试验。试验表明,自加载至受拉区混凝土开裂前,连续梁处于弹性阶段,边支座、中支座反力、跨中截面和中支座截面弯矩的实测值与采用弹性理论计算值接近。受拉区混凝土开裂后至非预应力受拉钢筋屈服,边支座反力及跨中截面弯矩实测值开始向大于弹性理论计算值的方向偏离;而中支座反力及中支座截面弯矩实测值则向小于弹性理论计算值的方向偏离。当梁内受拉非预应力筋屈服后,边支座、中支座反力的实测值以及跨中截面弯矩和中支座截面弯矩实测值与弹性理论计算值的偏差进一步增大,这种偏差在试验梁破坏时达到最大。3根试验梁中支座截面弯矩重分布值分别为12.8%、16.9%及14.6%。试验实测值还与4个不同设计规范的弯矩重分布计算值进行了比较。结果表明:采用美国ACI 318-95规范及中国GB 50010-2010规范计算的中支座截面弯矩重分布值均小于试验实测值;除一根编号为B5的梁外,加拿大A23.3-M84规范的预测值与试验值最为接近;而英国BS8110规范则偏于不安全。实际设计中,可按中国规范公式来计算体外预应力混凝土连续梁的弯矩重分布,但必须合理确定体外预应力筋的极限应力。     

剪切作用下冷弯槽钢的弹性屈曲

研究与腹板平行的纯剪切荷载作用下包含翼缘和卷边的整个槽钢截面的弹性屈曲,并给出了解决方案。采用样条有限条法(SFSM)对纯剪切作用下的薄壁槽钢进行弹性屈曲分析,以获得截面的弹性屈曲载荷(Vcr)。利用剪切屈曲载荷计算用于截面设计的腹板的剪切屈曲系数(KV)。主要变量为翼缘宽度、构件长度和卷边尺寸。边界条件为两端简支。根据分析结果绘制交互作用曲线,可作为设计指南,使得设计人员不用样条有限条法(SF-SM)软件也能够预测弹性屈曲剪切系数(KV)。给出了不同的翼缘宽度、构件长度和卷边尺寸下构件的典型屈曲模态。包括局部屈曲和翼缘屈曲,畸变屈曲和截面扭曲。     

变截面门式刚架结构的有限元分析

论述了变截面梁单元有限元线弹性分析方法,以及不同类型梁单元（等截面梁单元、普通位移模式变截面梁单元、积分位移模式变截面梁单元）对变截面刚架内力分析的差异。在大量算例分析的基础上,给出两段变截面梁（远端铰接）等效转动惯性矩的计算公式,供设计人员参考。     

钢筋混凝土异形柱分析时平截面假定适用范围

选取剪跨比和弯扭比这两个影响平截面假定成立的主要参量,以截面应变误差及柱顶侧向位移误差作为平截面假定成立的定量判定依据,分别从截面层次和构件层次上对处于弹性阶段的异形柱平截面假定的适用性进行了探讨,得出了不同受力情况下平截面假定适用的最小剪跨比。     

钢异形柱弯扭相关屈曲研究

用弹性薄壁柱理论,推导了开口任意截面柱弯扭屈曲相关方程,并由此简化到单轴对称截面、双轴对称截面经典方程。进而研究了L形柱轴向受压的承载力即φ-λ曲线,以便工程设计应用。     

腹板开洞工字形截面拱的平面外弹性屈曲性能分析

用ANSYS有限元软件模拟分析了腹板开洞工字形截面圆弧拱在径向均布荷载作用下的平面外弹性屈曲性能。计算了在不同孔洞半径、孔洞间距、矢跨比、高厚比等参数下的屈曲荷载。得出腹板开洞工字形截面拱的平面外屈曲荷载随着孔洞半径的增大而减小,随着孔洞间距的增大而增大,通过研究孔洞的优化截面和弹性屈曲荷载,从中发现可以通过一种修正的弹性屈曲荷载建立优化准则来评价开洞拱的结构效率,孔洞半径在腹板高度的25%到35%之间时,结构的效率最高。     

钢骨混凝土梁挠度的计算与分析

本文根据5个不同截面尺寸、不同钢骨含钢率的钢骨混凝土梁的抗弯性能试验,对5个试件的挠度进行了全截面弹性工作阶段、纵筋和钢骨弹性工作阶段、极限荷载阶段的分析和计算.同时对由叠加法计算钢骨混凝土梁的公式按三个阶段进行了修改、补充,给出了综合影响系数α、截面塑性发展系数β的取值.     

轴心受压等肢角钢绕截面最小轴弯曲屈曲特性研究

为了研究轴心受压等肢角钢绕截面最小轴弯曲屈曲特性,建立了一种分析方法。基于压杆无应力态下弧长不变原理求得压杆弧长状态方程。在弹性受压阶段,基于压杆中点力矩平衡微分方程求得应力-挠度相关方程。在弹塑性受压阶段,基于角钢压杆中点截面应力分布列出力与力矩平衡方程,从而导出应力-挠度-截面弹性区高度的相关方程;基于压杆中点应变所产生的曲率与轴线函数微分所求得的曲率相等关系求得截面弹性区高度表达式。最后,通过上述基本方程的联立求解,求得角钢压杆在弹性及弹塑性受压阶段的本构关系方程。利用所提出的本构关系方程,研究等肢角钢轴心压杆的屈曲特性。研究结果表明:此方法合理准确,能够有效预测等肢角钢轴心压杆的屈曲特性。     

弹性支承梁自振频率分析

由等截面直梁自由振动微分方程及其通解和边界条件,得到竖向弹性支承梁的频率方程,分析了弹性支承刚度对频率的影响,得出一些有意义的结果。