新型插盘式脚手架的试验和数值模型研究

为研究一种新型插盘式脚手架的力学性能,对三跨两步脚手架体系进行足尺试验研究,得到其极限承载力、破坏模式及顶层节点的荷载一位移曲线.这种新型脚手架的承载力显著高于传统扣件式脚手架,破坏模式为单根竖杆的屈曲破坏.采用通用有限元软件ANSYS对试验中的脚手架体系建立三维杆系计算模型,考虑材料的弹塑性及结构的几何非线性,进行非线性极限承载力分析;并引入转角弹簧和轴向弹簧单元分别模拟梁柱节点半刚性以及支撑与节点的连接刚度,通过改变弹簧单元的刚度对整个结构进行参数分析,得到与试验结果较吻合的数值分析模型.试验和数值分析结果对比研究表明:支撑连接刚度对结构的极限承载力和抗侧刚度影响显著;但梁柱节点的半刚性对其影响不大,为计算简便,梁柱节点可按铰接处理.     

新型承插式脚手架极限承载力的研究与应用

以市场上新出现的一种无自由端承插型键槽式脚手架为研究对象,借鉴碗扣式钢管脚手架和门式脚手架的计算方法,运用轴心受压构件理想状态下的屈曲理论对该脚手架体系的极限承载力进行了有限元理论计算分析。有限元模型为一个双排6步3跨的脚手架支撑体系,通过特征值屈曲分析其4种失稳形式及其极限承载力大小,在此基础上再通过调整立杆步距、纵距、横距及剪刀撑和水平加强层的设置参数,研究其对该脚手架体系极限承载力的影响,最后得出该新型脚手架极限承载力的影响因素。     

新型插盘式脚手架的计算理论与设计公式

本文在试验研究的基础上得到了新型插盘式脚手架的相关计算参数,考虑脚手架立柱的初始弯曲,根据边缘屈曲准则推导了立柱承载力的设计计算公式。计算和分析表明:试验结果、数值计算结果与本文提出的设计公式所得结果间吻合很好。本文工作为新型插盘式脚手架的推广运用提供了实用的设计计算公式。     

新型带悬臂梁段栓-焊拼接节点力学性能研究

以提出的新型带悬臂梁段栓-焊拼接节点的试验数据为基础,从节点极限承载力、破坏模式、各部件应力分布及塑性区扩展等方面进行非线性有限元模型校验,基于校验后的模型研究了几何、材料及荷载等参数对节点初始刚度及极限弯矩的影响,并提出了节点设计方法。有限元分析结果表明,单向荷载作用下,法兰板的厚度对节点初始刚度的影响较大,当板厚大于20mm时,节点初始刚度和极限承载力显著增加;往复荷载作用下,连接法兰板的螺栓孔周围出现了明显的应力集中现象,随着荷载的增大,高强度螺栓由摩擦型转为承压型;该类型节点力学性能良好,符合工业化装配式钢结构体系设计要求。     

某单层肋环型球面网壳结构的稳定分析

从实际工程出发,运用有限元模型,以单层球面网壳结构在不同荷载分布形式下的屈曲模态为基础,考虑初始缺陷、荷载分布形式和失跨比等影响下的非线性屈曲,分析结构的稳定承载力。结果表明:在竖向满跨均布荷载作用下,结构屈曲模态呈反对称分布,表现为整体竖向屈曲;当初始缺陷为结构跨度的1/300时,结构的稳定承载力最低,与无缺陷结构相比下降了30%左右;荷载的半跨分布和反对称分布使结构的稳定承载力下降了30%和44%左右;稳定极限承载力随着矢跨比的增大而相应的增大。     

初始缺陷对矩形钢管混凝土柱壁板屈曲后强度的影响

为了研究焊接残余应力和几何初始缺陷对矩形钢管混凝土柱壁板屈曲后强度的影响,采用有限元软件ABAQUS进行参数分析,参数包括壁板的屈服强度、宽厚比、几何初始缺陷取值大小、是否施加几何初始缺陷和焊接残余应力,并考虑两者耦合作用,给出考虑焊接残余应力和几何初始缺陷后的矩形钢管混凝土柱壁板有效宽度计算公式,并与试验数据进行比较。结果表明:建立的有限元模型能较好地模拟壁板的局部屈曲和屈曲后行为,焊接残余应力和几何初始缺陷都会降低壁板屈曲后强度,且焊接残余应力的影响较大; 不同强度等级的钢材都需要考虑焊接残余应力和几何初始缺陷的影响,对于屈服强度大于460 MPa的高强钢材,当宽厚比大于65时,可以忽略几何初始缺陷的影响; 给出的有效宽度计算公式可以较为准确且偏保守地预测矩形钢管混凝土柱壁板屈曲后强度。     

树状形三分叉铸钢节点在偏心荷载下的力学性能研究

树状形三分叉铸钢节点在许多重要公共建筑中有大量应用。为研究树状形三分叉铸钢节点在偏心荷载下的力学性能,采用有限元方法对该节点进行参数分析,考虑节点材料非线性和几何非线性的影响,研究各几何参数对节点极限承载力的影响规律以及节点的破坏模式。结果表明:在偏心荷载作用下,节点的破坏形式主要为主、分管相交处局部屈曲、分管端部变形过大以及主管鼓曲变形过大。管径比、主管厚径比、厚度比以及分管间相贯处外倒角半径对节点承载力影响显著,主、分管夹角对节点极限承载力有一定影响,主、分管间相贯处倒角半径和分管间相贯处内倒角半径对节点极限承载力基本无影响。得出了节点最优几何参数。     

基于板柱连接特性的防屈曲钢板墙结构数值分析

在防屈曲钢板墙新型结构体系研究的基础上,采用数值分析方法分析了板与柱不同连接形式(开缝、半刚接、刚接)下结构位移荷载曲线、骨架曲线,分析对比了不同边柱的刚度系数对三种防屈曲钢板墙承载力的影响,结果表明:当边柱刚度系数为50.88时,刚接板比半刚接板的极限承载力提高约3%;当边柱刚度系数为22.17,35.11时,半刚接板的极限承载力却高于刚接板。     

波浪腹板工形构件抗剪承载力设计理论及试验研究

波形腹板工形构件主要有三种波形形式,即梯形、三角形与正弦波浪波形等。在总结前人对梯形腹板抗剪承载力研究成果的基础上,对波浪腹板工形构件的腹板抗剪性能进行系统研究。针对波浪腹板的屈曲特性提出弹性剪切屈曲荷载的计算公式,给出计算公式的适用范围。基于弹塑性大挠度有限元分析研究波浪腹板的弹塑性屈曲性能以及屈曲后行为,揭示其抗剪承载力极限状态以及缺陷敏感性,提出弹塑性屈曲荷载的实用计算公式,建立波浪腹板抗剪承载力设计方法。进行6个波浪腹板短梁试件的抗剪承载力试验,揭示波浪腹板的抗剪极限状态与初始屈曲及屈曲后性能之间的关系。试验结果与有限元结果吻合很好,推荐的设计公式合理。     

新型叠层橡胶隔震支座的承载特性研究

提出了一种可以减小支座拉应力,增大极限变形能力的新型变截面叠层橡胶隔震支座,根据体积相等的原则建立新型叠层橡胶隔震支座和普通叠层橡胶隔震支座两种有限元模型,通过理论推导给出了变截面橡胶隔震支座屈曲应力随水平位移的关系,研究了新型支座竖向反力分布、屈曲应力及极限剪切变形等承载特性,指出:在相同的竖向荷载与水平位移的条件下,新型支座的最大拉应力减小了30%以上;新型支座的有效承压面积在剪切变形前期保持稳定,后期一直大于普通支座;普通支座要比新型支座更易进入屈曲状态;新型支座的极限水平位移大于普通支座。