波纹腹板工字钢与混凝土组合梁抗弯承载力的理论分析与试验研究

波纹腹板工字钢与混凝土组合梁是一种新型的组合构件。设计了两种不同截面的组合梁进行试验研究,并对其抗弯承载能力进行了理论分析。分析结果表明,抗剪连接件在波纹腹板工字钢梁与混凝土翼缘板共同工作时起到了重要的作用;波纹腹板工字钢与混凝土组合梁受弯时,波纹腹板弯曲正应力几乎为零,弯矩主要由混凝土板和工字钢梁翼缘承担;波纹腹板工字钢与混凝土组合梁较普通的波纹腹板梁具有较大的延性,在达到弹性范围的屈服强度之后仍具有一定的承载能力,并且其抗弯承载力也较普通波纹腹板工字钢梁有较大的提高。     

开孔补强波纹腹板钢梁受弯承载力性能研究

研究波纹腹板H形钢梁开孔后经钢套筒补强后的受弯性能。设计完成了两个试件的受弯承载力试验,得到了试件的荷载-位移曲线、极限荷载和破坏形态等。采用ABAQUS有限元软件对其进行数值模拟,并对其受弯承载力进行了理论分析,提出了受弯承载力的计算式。研究表明,波纹腹板H形钢梁开孔后经过补强仍具有较好的抗弯变形能力,并且具有较好的塑性性能;开孔后经过补强的波纹腹板梁在弯矩作用下腹板上几乎不存在弯曲正应力,认为截面弯矩完全由上、下翼缘承担;其抗弯承载力可采用理论公式进行设计。     

波纹腹板H型钢梁受弯承载力性能研究

为研究波纹腹板H型钢梁的受弯性能,首先对其进行理论分析,得出波纹腹板H型钢梁的承载力完全由上、下翼缘提供,腹板不承担弯曲正应力,并提出受弯承载力的理论计算式。设计完成2个试件的受弯承载力试验,得到了试件的荷载-位移曲线、极限荷载和破坏形态等。试验结果证明了所提出理论分析模型的正确性,并验证了所提出的承载力计算式是安全合理的。为了进一步验证理论分析模型,同时支持参数分析,采用有限元方法对波纹腹板H型钢梁的受弯性能进行数值模拟。有限元方法和试验得到极限弯矩等结果较为接近,试验梁的破坏弯矩超过理论塑性弯矩20%以上。通过参数分析可知：稠密腹板波形及较小的翼缘宽厚比能够提高极限弯矩;腹板高厚比对极限弯矩无显著影响。     

波纹腹板H型钢组合梁抗弯性能

为研究波纹腹板H型钢组合梁的受弯性能,制作4根试件进行抗弯试验,并借助有限元软件进行辅助分析。试验结果表明,波纹腹板H型钢组合梁具有较好的塑性变形性能,截面上应力分布基本符合平截面假定,钢梁腹板基本不承受弯曲正应力,腹板上剪应力均匀分布。试验得到的极限破坏弯矩可以达到理论塑性弯矩的150%以上,钢梁腹板局部承压强度高,加载点不需要设置加劲肋。结合试验结果,按照组合梁简化塑性理论,给出了多种情况下,波纹腹板H型钢组合梁抗弯承载力的设计表达式。     

波纹钢腹板Ⅰ型梁的弯矩梯度校正因子和弹塑性弯扭屈曲

波纹钢板具有抗剪能力强(没有加劲肋)、焊接工艺少、耐疲劳性好等优点。为了充分利用这些优势,研究人员试图用波纹钢板作为Ⅰ型梁的腹板。弯扭屈曲是这类Ⅰ型梁设计的主要方面。然而,波纹钢腹板Ⅰ型梁的弯扭屈曲仍需进一步研究,特别是在非均匀弯曲等负载条件下。利用有限元分析,研究了线性弯矩梯度下波纹钢腹板Ⅰ型梁的弯扭屈曲强度。结果显示,波纹钢腹板Ⅰ型梁中波纹周期数不同,其屈曲性能也不同。此外,给出了波纹钢腹板Ⅰ型梁弯矩梯度校正因子的简易方程。基于普通Ⅰ型梁的设计方程以及考虑初始缺陷和残余应力的弹塑性有限元分析,讨论了波纹钢腹板Ⅰ型梁的弹塑性弯扭屈曲强度。     

波纹腹板H型钢梁柱半刚性外伸端板连接性能研究

为研究波纹腹板H型钢梁柱半刚性外伸端板连接的性能,采用有限元软件ANSYS,对外伸端板连接进行单向静力加载模拟,得到弯矩-转角曲线和端板应力云图,分析连接受力特性;分别调整端板厚度和梁腹板高厚比,分析其对弯矩-转角曲线的影响。结果表明:随着弯矩的增加,弯矩-转角曲线由线性特征转变为非线性特征,连接刚度逐渐降低;端板厚度和梁腹板高厚比对连接的初始刚度及抗弯承载力均有显著的影响。     

新型外包波纹钢-混凝土组合梁受弯性能数值分析研究

提出了一种新型外包波纹钢-混凝土组合梁,为了研究这种新型组合梁的受弯性能和破坏机理,通过ABAQUS软件建立了新型外包波纹钢-混凝土组合梁在正弯矩作用下的数值分析模型。剖析了新型组合梁在正弯矩作用下的破坏机理,并进行了这种新型组合梁受弯性能的参数分析,研究了钢材强度、混凝土强度、预应力筋直径、波纹腹板厚度和底部钢板厚度等参数对外包波纹钢-混凝土组合梁抗弯承载力的影响。参数分析表明:钢材强度越大、预应力筋直径越大、底板厚度越大,新型组合梁的极限弯矩越大。基于参数分析提出了新型组合梁抗弯承载力计算方法。研究结果可为建立新型外包波纹钢-混凝土组合梁的设计方法提供参考。     

波纹钢腹板体外预应力组合梁弯曲性能分析及试验研究

波纹钢腹板体外预应力组合梁作为一种新颖高效的桥梁结构正在引起广泛关注。在对波纹钢腹板的抗弯性能进行理论分析与试验验证的基础上 ,合理简化计算模型 ,建立了受弯条件下波纹钢腹板体外预应力组合梁全过程非线性分析的计算方法和计算程序。分析中计入了材料非线性的影响 ,能综合考虑不同加载方式、不同截面形式、不同转向和布索形式多种情况 ,并能计算从加载到破坏各个阶段下混凝土、钢筋、预应力索的应力和梁的挠度。最后对四片波纹钢腹板体外预应力简支梁进行了弯曲破坏试验 ,并与全过程非线性分析程序计算结果进行了对比分析 ,同时结合试验对普通非预应力钢筋对梁极限状态下力学性能的影响进行了探讨和分析。     

火灾下轴向约束波纹腹板梁悬链线效应分析

火灾下受约束钢梁大变形阶段的悬链线效应,考虑了轴向拉力对钢梁抗弯承载力的贡献,可提高钢梁的耐火极限。波纹腹板梁通过波折提高了腹板平面外刚度,可以采用更大的高厚比,在抗弯承载力基本不变的情况下,大幅度降低了材料用量。但波纹腹板梁轴向刚度小于相应的平腹板梁,其悬链线效应与平腹板梁有较大的差别。利用验证的有限元模型对受约束波纹腹板梁和平腹板梁悬链线效应的受力机理进行了分析,探讨了波纹腹板梁与平腹板梁中腹板对轴向承载力和抗弯承载力的贡献。对比研究了两种梁在悬链线效应方面的异同。由于波纹腹板梁的轴向刚度较小,其产生的轴向压力比相应的平腹板梁小,在相同荷载作用下,波纹腹板梁更早地进入悬链线效应阶段。     

焊接楔形波纹腹板工字钢梁整体稳定性能研究

建立焊接楔形波纹腹板工字钢简支梁在不等端弯矩作用下的平衡微分方程,并采用有限积分法编写程序求解,提出楔形波纹腹板工字钢简支梁在不等端弯矩作用下临界弯矩的建议公式。将拟合公式计算结果与ANSYS特征屈曲分析进行比较,表明ANSYS特征屈曲分析与弹性理论吻合较好。利用ANSYS特征屈曲分析,拟合得到楔形波纹腹板工字钢简支梁和悬臂梁在6种典型荷载工况(集中荷载和均布荷载分别作用于上翼缘、剪心、下翼缘)下弹性临界弯矩的实用设计公式。在此基础上,通过ANSYS弹塑性稳定分析提出并验证楔形波纹腹板H型钢梁弹塑性稳定极限承载能力计算公式。最后进行5根楔形波纹腹板工字钢悬臂梁在自由端上翼缘单点加载的整体稳定试验,并将试验结果与ANSYS弹塑性分析结果及实用设计公式的计算结果进行对比,验证ANSYS有限元分析的合理性以及实用设计公式的可靠性。