大型火力发电厂钢烟道结构的稳定性分析

针对目前大型火力发电厂烟道截面大、壁板较薄,易发生局部失稳的问题,以国内300 MW机组钢烟道为例,利用ANSYS软件,通过对7～21 m不同跨度、不设纵向加劲肋和设置纵向加劲肋的钢烟道进行屈曲研究,分析烟道壁板的屈曲模态,为防止钢烟道失稳提出设计建议.     

钢烟道及支架的整体计算和协同工作

采用与传统设计不同的设计方法,对钢烟道及支架进行不同工况的受力计算,采用STAAD-Ⅲ国际通用软件对钢烟道整体进行结构内力分析.合理布置钢烟道支座位置,正确分析钢烟道支座的受力特点,从而确定钢支架的结构最佳布置,最后得出钢烟道及支架的一般结论.为现阶段钢烟道系统的力学性能的分析开辟新的计算方法--建议钢烟道及其支架宜采用空间计算方法.     

斜跨钢拱桥索梁锚固区主梁腹板加劲肋优选

为了进行斜跨钢拱桥索梁锚固区主梁腹板内侧加劲肋的优选,以张家口某斜跨拱桥为研究对象,通过比选确定正确的计算单元和合理的计算梁段长度,采用有限元分析软件Ansys对锚箱式索梁锚固结构进行研究,并全面分析构造细节如加劲肋形式对锚固区各方面的影响。经分析得到腹板内侧焊接对应于锚固板和承压板的斜向加劲肋时,螺栓容易布置;焊接竖向加劲肋时,施工方便,二者都能满足分散应力的要求。     

四角燃烧锅炉水平烟道的冷态流场的数值模拟

直接将Ｋ－ε双方程湍流模型应用于大型锅炉水平烟道的三维冷态场计算，给出了流场计算的模型方程，且用壁面函数法来处理水平烟道的各受热面。用作者编制的计算机程序对某厂ＨＧ６７０／１４０型锅炉的水平烟道的冷态流场的进行了计算并与已有的试验结果进行了对比，结果较好，计算表明：Ｋ－ε双方程湍流模型能用于锅炉水平烟道的流场计算，其结果的在工程上具有重要的参考价值。     

钢梁支承加劲肋的计算长度

现行钢结构设计规范(GB50017-2003)规定梁的支承加劲肋计算长度取腹板高度.这相当于把支承加劲肋看作两端铰接且压力不变的轴心受压构件.计算长度的取值正确与否,将直接影响到支承加劲肋的稳定性验算.ANSYS有限元分析结果表明,端部支承加劲肋的计算长度系数位于0.43—0.7之间;中间支承加劲肋的计算长度系数位于0.73—1.0之间.因此,规范GB50017-2003对钢梁支承加劲肋计算长度取值偏大,致使支承加劲肋稳定验算偏于保守.最后通过数值拟合给出支承加劲肋计算长度系数的计算公式,供进一步修订规范参考.     

烟道、烟囱设计计算方法探讨

本文对现有文献中关于烟道、烟囱计算和参数选择方法进行探讨,提出烟道、烟囱优化设计计算和微机计算方法.     

外伸端板连接端板加劲肋设计及有限元研究

目的 为解决工程中使用的端板加劲肋设计不合理的问题．方法 从两方面推导和归纳了端板外伸加劲肋的强度设计公式：避免梁翼缘、加劲肋和端板之间应力传递不均；保证梁翼缘内外侧螺栓拉力的均衡．并考虑了三角形加劲肋较矩形板的折减．应用有限元软件ANSYS研究了节点弯矩转角曲线、螺栓拉力变化及梁翼缘内外侧螺栓拉力分配系数．结果 研究表明：工程中常用的端板加劲肋强度和刚度均较低，会过早屈服和屈曲；应用笔者设计的端板加劲肋能够有效提高节点抗弯力臂，延缓梁受压翼缘屈曲，将梁内塑性铰转移到加劲肋尾部．结论 ANSYS计算结果表明。端板加劲肋设计公式设计出的加劲肋较工程中常用的加劲肋能起到更好地加劲作用；并且该设计公式简单实用．     

帽形中间加劲肋纯压作用下加劲性能的有限条分析

用有限条程序对帽形中间加劲肋在单向均匀受压状态下的加劲性能进行了数值分析.文中详细分析了帽形肋条的刚度、形状尺寸和位置变化对中间加劲板件屈曲应力的影响,以及帽形中间加劲板件的充分加劲刚度的计算.在分析基础上,给出了帽形中间加劲肋合适尺寸的建议,得出了计算充分加劲刚度和考虑肋条位置偏移影响的公式.本文主要结论可供设计和修订设计规范参考.     

加劲肋对简支钢梁整体稳定性影响分析

运用有限元ANSYS程序,重点分析了在均布荷载下,横向加劲肋对钢梁的整体稳定承载力的影响。通过对横向加劲肋不同布置情况的钢梁构件的计算,将得到的钢梁整体稳定临界承载力数值与同条件下没设加劲肋时的钢梁承载力进行对比,得出了加劲肋与钢梁整体稳定承载力提高系数η的规律,提出了考虑横向加劲肋影响时简支钢梁在均布荷载作用下整体稳定性计算公式。     

外伸端板加劲肋对连接性能的影响

为考察外伸端板连接中不同端板加劲肋对节点性能的影响,采用接触问题的弹塑性大变形有限元分析方法,研究了钢梁柱外伸端板连接中不同长度和厚度的外伸加劲肋对节点刚度、承载力的影响,考察了端板变形和连接面受拉侧间隙的变化。研究发现,与梁腹板等厚的等边加劲肋会过早地拉剪屈服,受压侧加劲肋则过早屈服和屈曲。斜角为63.4°,加厚的加劲肋能增大节点的抗弯力臂,减小螺栓拉力,延迟梁受压翼缘的局部屈曲,并能够将梁端塑性铰移向加劲肋的尾部,从而明显提高端板连接节点的强度和刚度。     

不同构造端板连接中高强度螺栓受力特性研究

通过4个不同构造钢结构梁柱端板连接试件在单调荷载下的破坏试验,研究了不同构造端板连接中高强度螺栓的受力特性,给出了螺栓拉力一荷载、螺栓弯矩一荷载变化曲线以及螺栓拉力分布状态,研究了节点形式、端板加劲肋、节点域柱腹板加劲肋等因素对螺栓受力特性的影响．试验结果表明：受拉区螺栓同时承受拉力和弯矩、端板加劲肋和柱腹板加劲肋对螺栓拉力发展变化和分布状况影响较大;不同的节点计算模型适用于不同的节点构造．     

钢结构栓焊节点火灾行为的试验研究

对两个足尺钢结构栓焊节点的火灾行为进行了试验研究,通过对该类型节点在火灾下的破坏现象和破坏特征的观察分析,得出了栓焊节点在火灾下的破坏规律:接焊缝是抗火的薄弱环节,节点区域柱子的翼缘发生屈曲使节点在火灾下发生较大转角,从而为节点的抗火设计提供依据。     

钢骨混凝土梁中钢骨与混凝土间粘结性能的试验研究

在5根不同构造措施（蜂窝，焊接箍筋，支座加劲肋）的钢骨混凝土梁抗弯试验的基础上，分析了构造措施对钢骨与混凝土间粘结性能的影响，供有关理论研究和工程设计参考。     

带肋中空夹层方钢管混凝土柱轴压性能的试验研究

由于普通钢管混凝土柱容易出现局部屈曲等问题,近年来,出现了在钢管混凝土内设置加劲肋的新型组合柱的应用与研究,期望通过结构形式的变化改善钢管混凝土的力学性能。作者研究了不同加劲肋类型对钢管混凝土柱的力学性能的影响。本试验设计了单肋、三角形肋、方形肋3种加劲肋形式和不同长细比的中空夹层方钢管混凝土,对其进行了轴心抗压试验。采用数字图像相关法对试件进行了全场应变监测和分析,同时,研究和分析了加劲肋形式对其极限承载力、延性、局部屈曲、荷载位移的影响。试验结果表明,不同长细比试件产生局部屈曲的位置最容易发生在其长度的1/8处至端面范围内或者距离端面1/8处至3/8处范围内。相较于无肋中空钢管混凝土,带肋试件的延性明显提高,其中,采用三角形肋的试件的延性平均提高了76%,但其承载力有不同程度的下降。对试件的极限承载力进行了预测,计算结果与试验结果吻合较好。     

波浪腹板工形梁支承加劲肋设计方法研究

为解决波浪腹板工形梁支承加劲肋设计问题,进行了受力机理的研究,根据受力状态的不同对加劲肋进行分类,并采用ANSYS进行了有限元模型的数值分析;将波浪腹板对加劲肋的约束作用简化为等效约束长度的平腹板,将支承加劲肋转化为在腹板平面内失稳的轴压构件并计算其稳定性;通过参数分析,揭示了等效约束长度与腹板幅长比及腹板高厚比相关,进而建立了单侧与两侧约束情况下等效约束长度的计算公式。结果表明：与平腹板工形构件不同,波浪腹板工形构件的腹板面外刚度增大,但腹板沿构件轴向刚度变小,因而对加劲肋的面外约束不足,需要重新评估加劲肋在集中荷载作用下的稳定性计算;提出的波浪腹板工形梁支承加劲设计方法具有较好的安全性和经济性。     

加劲肋对外伸端板连接火灾下破坏模式的影响

为研究外伸端板连接节点火灾下的破坏模式及承压加劲肋厚度对节点耐火性能及柱稳定性的影响,研究了热力耦合作用下节点的响应.采用钢结构设计理论和非线性有限元分析方法研究了节点火灾下的破坏模式、承压加劲肋的失稳及加劲肋厚度对节点耐火性能及柱稳定性的影响.结果表明:火灾下节点的破坏模式为:首先在端板和柱翼缘承拉区发生弯曲大变形,之后承压部分局部失稳并最终导致节点丧失承载力;承压加劲肋厚度对节点耐火性能有较大影响,火灾下加劲肋受到不断加大的热应力作用,但其临界应力随材料刚度退化而不断降低,较薄的承压加劲肋易发生失稳并引发柱腹板局部屈曲导致节点失效.适当增加承压加劲肋厚度可防止加劲肋的屈曲并有利于柱火灾下的稳定.     

T型外部补强箱型节点加劲肋长度的确定

为研究T型加劲肋长度对箱型节点性能的影响规律并确定合理的加劲肋长度,对T型外部补强箱型柱—工字梁节点进行弹塑性分析.采用ANSYS有限元方法,分析了T型外部补强节点应力发展趋势,进行了加劲肋长度对箱形柱—工字梁节点性能影响的参数分析,根据节点的设计标准确定了T型外部补强节点合理的加劲肋长度.研究结果表明:采用T型加劲肋时,塑性铰外移到梁翼缘与加劲肋连接端部,节点初始刚度和极限承载力有很大的提高;节点的弯矩传递路径由梁翼缘中部逐渐向梁两侧的加劲肋传递,并通过加劲肋有一部分弯矩传递给柱,从而节点变形大大减小.增大加劲肋长度有利于梁端弯矩通过加劲肋向柱腹板传递,但加劲肋过长时,柱腹板承担过多的应力,梁柱翼缘连接处容易局部屈服,最终确定当加劲肋长度取腹板对角线与梁翼缘夹角在10°～15°时为合理的加劲肋长度.     

圆形烟风道支座与加固肋匹配特性

采用有限元数值计算的方法,对圆形烟风道的鞍式支座与环形加固肋的匹配问题进行分析,确定了鞍式支座与加固肋的最优匹配方式。试验结果表明:单纯使用鞍形支座,容易导致道体和支座接触区域的应力集中,最大应力值远超许用应力;在支座附近设置重肋,可以有效降低形变并提高屈曲系数,但是难以降低最大应力。将支座设置在重肋下方,不仅可以大幅度降低形变,屈曲安全系数也最高,同时能够大幅度减小支座与加固肋接触区的应力,可以满足长期使用的安全性要求。支座包角对应力集中和屈曲特性的影响较小。     

局部加强裂纹板的断裂研究

采用复应力函数理论和离散化数值解法相结合的方法,求解了拉伸载荷下局部加强裂纹板的应力强度因子,对结构的止裂性能进行了分析.通过对加强复板与裂纹板之间的横向和纵向剪切应力的大小和分布进行分析计算,研究了加强复板对裂纹的止裂机理,沿复板方向分布的纵向剪切应力在结构止裂中起主要作用.     

双平面T型方管加强节点的承载力性能研究

通过有限元软件ANSYS对双平面T型方管相贯焊接加强节点轴力和弯矩作用下的极限承载力进行了数值模拟研究,采用的加强方式在主管内部设置纵向加劲肋。研究结果表明这种加强方式对于双平面T型节点的单项承载力都有不同程度的提高作用,且提高幅度与几何参数有关。