带约束拉杆方形钢管混凝土柱的研究

为了改善方形钢管混凝土柱的受力性能,提出了带约束拉杆方形钢管混凝土柱这一新颖结构构件形式,经试验研究及对其力学性能进行分析研究,设置水平约束拉杆可以改善方形钢管混凝土柱的受力性能。这种新型结构具有较强的承载能力和抗变形能力,具有广阔的发展前景。     

矩形钢管混凝土柱管壁局部屈曲性能研究

对矩形钢管混凝土柱钢管壁的局部屈曲性能进行了分析研究。用有限条法计算出了各种应力梯度作用下管壁的局部屈曲临界应力σcr和局部屈曲系数k0 ,并将得到的屈曲系数代入到有效宽度统一法则中 ,得到了保证管壁不发生局部屈曲时板件的宽厚比、高厚比的限值表达式。分析结果与《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS1 5 9:2 0 0 4)中限值的比较表明 ,规程的规定限值是可靠的     

带约束拉杆方形钢管混凝土短柱压弯承载特性

通过对2个不带约束拉杆和8个带约束拉杆方形钢管混凝土短柱试件的拟静力试验,研究带约束拉杆方形钢管混凝土短柱压弯承载力。采用带约束拉杆方形钢管混凝土短柱核心混凝土的本构关系,利用有限条带法对反复荷载作用下试件的骨架曲线进行数值计算,计算结果与试验结果吻合良好。并利用该方法分析钢管屈服强度、截面含钢率、混凝土强度及拉杆约束系数等参数对N/Nu-M/Mu曲线的影响规律,在此基础上提出带约束拉杆方形钢管混凝土短柱压弯承载力的简化计算式。运用简化算式及国内外技术标准分析构件的压弯承载力,简化式与试验结果吻合较好,而CECS 159∶2004《矩形钢管混凝土技术规程》没有考虑约束拉杆的作用,对构件的压弯承载力评估不足。     

带约束拉杆方形钢管混凝土柱偏压性能

介绍了14个带约束拉杆方形钢管混凝土单向偏压柱试件的试验研究结果,研究试件在不同的含钢率、约束拉杆设置参数以及偏心率下的力学性能。研究结果表明约束拉杆有助提高方形钢管混凝土偏压短柱的承载力和延性。同时,利用国内现有规程GJB 4142—2000、DBJ 13—51—2003以及CECS 159:2004对试件承载力进行计算,规程计算结果总体上低估了带约束拉杆方形钢管混凝土偏压试件承载力试验结果。采用带约束拉杆方形钢管混凝土的本构关系,利用条带法对试件承载力进行数值计算,计算结果与试验结果吻合良好。利用该数值方法对带约束拉杆方形钢管混凝土偏压柱进行参数研究,分析约束拉杆约束系数、钢材屈服强度、混凝土强度、截面含钢率以及长细比等主要参数对N/Nu-M/Mu曲线的影响,在此基础上提出适合带约束拉杆方形钢管混凝土偏压柱承载力简化计算公式。该简化公式计算结果与数值计算结果基本吻合,且总体上偏于安全。     

带约束拉杆L形钢管混凝土轴压短柱的承载力计算

在试验的基础上,分析了带约束拉杆L形钢管混凝土短柱的受力机理,将带约束拉杆L形钢管混凝土短柱划分成一个方形和两个带约束拉杆的矩形钢管混凝土短柱,提出了轴压下带约束拉杆L形钢管混凝土短柱的承载力计算公式,并结合试验数据确定了计算公式中的参数。用建议计算公式对有关试件进行计算,计算结果与试验结果吻合良好。     

带约束拉杆方形钢管混凝土柱的设计方法与施工要求

基于对带约束拉杆方形钢管混凝土柱的试验和理论研究成果,提出带约束拉杆方形钢管混凝土柱的设计方法以及施工要求,供工程设计和施工人员参考.     

带约束拉杆方形钢管混凝土轴压短柱的承载力计算

在现有一般方形钢管混凝土轴压短柱承载力的主要计算方法的基础上,利用前期对在带约束拉杆方形钢管混凝土的本构关系的研究基础上推导出的带约束拉杆方形钢管混凝土轴压短柱的承载力计算公式,结合实际工程应用的需要进行简化。分别应用该公式、EC4(1996)规范及我国军用标准GJB(2000)的相关公式对带约束拉杆和不带约束拉杆的方形钢管混凝土轴压短柱试件极限承载力进行计算。计算值与试验值对比表明:对一般方形钢管混凝土轴压短柱试件,三者计算结果比较接近,均能较好反映试件的真实承载力;对设置了约束拉杆的试件,该公式由于考虑了拉杆的约束作用,给出的计算结果更为合理,EC4(1996)及GJB(2000)给出结果的均值与试验值接近,但离散性偏大。     

往复荷载下带约束拉杆方形钢管混凝土短柱应变特性

通过带约束拉杆方形截面钢管混凝土短柱在往复荷载下的试验,实测构件在往复荷载作用下塑性铰区约束拉杆和钢管壁表面的应变情况,分析了约束拉杆和钢管壁表面应变的发展规律。结果表明,塑性铰区约束拉杆和钢管壁的应变值随着位移角和循环次数的增加不断增大,加载方向约束拉杆的应变发展快于非加载方向,轴压比增加或约束拉杆间距增大,都使约束拉杆和钢管壁表面的应变值明显增加,表明约束拉杆的作用效应增强。钢管壁表面的纵向应变满足平截面假定。试件角部由于受到相邻钢板的约束作用钢管壁表面的应变发展较慢,约束拉杆限制了钢管壁的局部屈曲,并使约束拉杆设置处钢管壁表面的应变发展缓慢。带约束拉杆方形钢管混凝土短柱塑性铰的长度为其截面宽度的0. 43～1. 20倍。     

方形钢管混凝土局部屈曲有限元分析

应用通用有限元程序,对方形空钢管、方形钢管混凝土两种不同构件进行了特征值屈曲分析,研究了该两种不同构件的屈曲模式及临界屈曲应力,并与试验研究成果及理论分析结果进行了比较,结果吻合良好.     

带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱轴压性能的试验

针对约束拉杆对矩形钢管混凝土柱轴压力学性能的影响,对8个轴压试件进行试验,其中1个不设约束拉杆,7个设置约束拉杆。试验主要参数为约束拉杆直径和间距,钢管宽厚比,截面长宽比。试验结果表明:相对于方形截面试件,矩形截面试件设置约束拉杆后,在轴向压力作用下,试件的承载力提高幅度不明显,但对应于峰值荷载的竖向应变值随约束拉杆的加强相应增大,试件的塑性变形能力增大,延性提高。利用国内已有文献中关于矩形钢管混凝土承载力计算方法及EC4(1996)关于方形钢管混凝土计算方法,对带约束拉杆矩形钢管混凝土轴压试件承载力进行计算,发现计算结果比试验值偏低,计算方法偏于保守。     

带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱偏压性能的试验研究

对7个带约束拉杆和2个不设约束拉杆矩形钢管混凝土短柱进行偏心受压试验研究,主要研究偏心率、约束拉杆水平间距对矩形钢管混凝土短柱偏压性能的影响。试验研究结果表明,在偏心压力作用下,约束拉杆的设置有助于提高矩形钢管混凝土短柱的延性,延迟钢管的局部屈曲。带约束拉杆矩形钢管混凝土柱的偏压承载力随偏心率的增大而减小。在相同偏心率下,试件延性随拉杆水平间距减小而增大。     

带拉杆的方钢管钢筋混凝土柱受力性能研究

通过3个带拉杆方钢管钢筋混凝土柱的试验,其中1个为轴心受压(试件S-1)、2个为拟静力试验(试件S-2、S-3),考察试件的承载力、破坏模式、失效路径、滞回耗能能力、位移延性、强度及刚度退化特性.结果表明:试件S-1发生压缩变形;外钢壳对混凝土提供包裹约束作用;柱身混凝土内部的开裂膨胀,导致钢壳受到混凝土较大的扩张作用...     

高强度钢材箱形截面轴心受压短柱局部稳定试验研究

针对高强度钢材焊接箱形截面柱的局部稳定受力性能,对4个Q460钢材等边箱形短柱进行轴心受压试验。根据试验结果分析试件的局部屈曲应力、极限应力随板件宽厚比的变化规律,并将试件的局部屈曲应力、极限应力与我国、美国、欧洲钢结构设计规范以及陈绍蕃建议的相应设计方法和计算公式进行对比分析。结果表明,钢板的宽厚比越大,试件截面的利用率越低,局部屈曲后强度越富余;我国钢结构设计规范中对于试件的局部屈曲应力的计算公式不适用于等边箱形短柱;对于等边箱形短柱的极限应力,美国、欧洲钢结构设计规范和陈绍蕃建议的设计方法的计算结果较为接近,且均略高于试验结果,这3种设计方法都是可行的。进一步修改已有的计算公式,以适用于计算Q460高强度钢材等边箱形短柱的局部屈曲应力;建议采用陈绍蕃建议的设计方法,并进一步修改欧洲钢结构设计规范的计算公式,以适用于计算Q460高强度钢材等边箱形短柱的极限应力。     

顶推法施工中钢箱梁局部屈曲分析

以某钢箱梁顶推为工程依托,针对顶推过程中由于临时支架、钢箱梁本身线型误差、以及钢箱梁在吊装、焊接过程中的施工误差,导致箱梁与滑板之间的面接触变为点接触,甚至出现脱空的现象,致使支反力重分布,进而导致局部屈曲。采用三维精细有限元板壳模型模拟钢箱梁顶推施工过程,建立精细局部模型对支点处局部屈曲状态进行仿真分析,并建议在通过滑道的底板上增加平行及垂直于腹板的加劲肋。该建议被采纳实施后,取得了良好的施工效果,可供同类工程项目借鉴。     

带约束拉杆S-CFT轴压承载力公式

在已有的钢管混凝土统一理论基础上,本文结合已有的配置约束拉杆方钢管混凝土(S-CFT)轴压短柱试验结果,通过研究拉杆约束系数与构件极限承载力之间的关系,修正已有的方钢管混凝土构件轴压承载力计算公式,在公式中并入了约束拉杆的影响,得出带约束拉杆的方钢管混凝土构件轴压承载力计算公式,拓宽了统一理论计算公式的适用性,采用该公式计算的带约束拉杆的方钢管混凝土构件轴压承载力与已有的试验结果吻合良好。     

带腹板加劲肋高强薄壁钢柱局部稳定研究

为提高局部稳定承载力,提出了带腹板加劲肋的高强薄壁钢柱的截面型式,并对于不同截面型式的短柱试件进行了轴压试验。同时建立了有限元模型并与试验结果相验证,基于试验结果和有限元分析研究了试件的局部稳定。分析了现有直接强度法设计公式对于该类型截面柱的适用性。结果表明:直接强度法低估了腹板加颈肋的作用。     

460MPa级高强度钢材工字形截面轴心受压柱局部稳定有限元分析和设计方法研究

为研究标准屈服强度为460 MPa的高强度钢材工字形截面轴心受压柱的局部稳定受力性能,采用通用有限元软件ANSYS建立有限元模型,考虑残余应力和局部初始几何缺陷的影响,与已有的460 MPa高强度钢材工字形截面轴心受压柱试验进行对比分析,验证了有限元建模方法的正确性。利用经过验证的有限元模型,针对460 MPa高强度钢材工字形截面轴心受压柱的局部屈曲性能进行有限元参数分析,并将已有试验结果、有限元参数分析结果,与中国、美国和欧洲钢结构设计规范中的设计曲线进行对比,提出新的设计公式。结果表明:钢板厚度、钢板长宽比、局部初始几何缺陷幅值和残余压应力值对构件翼缘极限承载力的影响很小,但对翼缘局部屈曲承载力有较大影响;所提出的建议设计计算公式相对于中国、美国和欧洲钢结构设计规范中的设计计算方法,更加适用于460 MPa工字形截面轴心受压柱极限应力和局部屈曲应力的设计计算。     

一种基于有限元的薄壁杆件畸变屈曲分析方法

提出一种不需要假设屈曲模态变形纵向分布的薄壁构件畸变屈曲分析方法。该方法通过在ANSYS中施加约束,限定薄壁构件的屈曲模式,使之符合畸变变形特征,从而实现基于有限元的纯模态线性畸变屈曲分析。对有限元模型的约束在每个截面独立施加,且纵横向变形约束相互无关,其中纵向变形约束用以区分畸变变形和整体弯扭变形;横向变形约束用以区分畸变变形和局部变形。以轴压开口薄壁构件为例,对该方法的准确性做了对比分析,并讨论薄壁中面横向正应变对构件屈曲临界力的影响。