H型钢简支梁受扭正应力计算方法探讨北大核心CSCD

为使H型钢简支梁受扭正应力计算方便,通过对理论计算公式的分析,提出了抗扭特别截面模量Wt'的概念,并且在计算中引入H型钢简支梁截面模量Wx和抗扭特别截面模量Wt'的比值n1来简化公式。针对我国热轧H型钢简支梁的特点,以及常用跨高比下n1值的分析,提出了n1在各种情况下的估算公式和适用范围。通过验证说明n1值的估算公式是可以满足H型钢简支梁受扭正应力值的估算需要。最后通过对我国常用热轧H型钢简支梁的n1值计算,说明其数值大小是在一定范围之内,设计人员可根据此值,对H型钢简支梁受扭正应力计算有更直观的认识。     

考虑不同残余应力分布的热轧Ⅰ型钢轴向构件的切线模量

提出各种残余应力分布下热轧I型钢截面有效切线模量的计算公式。因为存在残余应力,即使在均匀轴向应力作用下,横截面也会逐渐屈服。在弹塑性阶段,能够采用构件的有理正切模量得到其结构响应历史。在这项研究中,基于力学平衡的一般原理,推导出弹塑性阶段热轧I型钢构件的有理正切模量方程。为用于工程实际,给出传统热轧I型钢构件残余应力分布下的切线模量方程。利用壳单元模拟钢轴向构件,对其进行了一系列材料非线性分析,通过数值方法对所提出的公式进行了验证,并将所提出的公式与目前最常用的CRC切线模量方程进行了比较。对比研究表明,所提出的公式无需使用复杂的壳单元模型,能够以最简单的方式,精确分析轴心受压构件的弹塑性性能。     

剖分T型钢压杆弯扭屈曲稳定系数φ_b取值探讨

《钢结构设计规范》(GB 50017—2003)中梁的整体稳定系数φb计算公式比较复杂,在计算压弯构件弯扭失稳承载力时,提供了相应的简化计算公式。修订的新规范对梁的整体稳定计算做出了较大调整,但计算公式仍较为复杂。而且修订的新规范仅对工字形和H形截面构件提供了简化公式,未对T型截面构件做出说明。通过对均匀弯曲的剖分T型截面受弯构件整体稳定系数计算公式推演,结合相关文献中各种φb计算公式的分析对比,提出合理的剖分T型钢压杆弯扭屈曲稳定系数简化公式。利用简化公式计算多根剖分T型钢压杆的整体稳定承载力,并对比有限元软件ANSYS分析结果,验证简化公式的正确性。     

莱钢产轧制H型钢构件受力性能的理论与试验研究(Ⅳ)H型钢构件轴心受力性能的理论分析

对国产轧制H型钢截面构件进行了轴心受压承载力的理论研究。通过有限元方法 ,对国产轧制H型钢轴心受压构件的极限承载力进行了弹塑性和几何非线性的有限单元法理论分析 ,同时考虑了热轧型钢的残余应力和构件的初始缺陷。计算了 114根国产轧制H型钢轴心受压构件的极限承载力 ,得出国产轧制H型钢轴心受压构件极限承载力的主要公式。提出了便于设计人员应用的轴心受压修正公式。     

钢-混凝土组合梁的受扭试验与分析

为了研究钢-混凝土组合梁的抗扭性能,完成了4根不同配箍率的组合梁纯扭试验,借助结构分析软件,采用三维8结点实体单元的有限元模型,对组合梁纯扭试件在弹性阶段的变形、截面应力分布情况进行了分析。试验和分析结果表明:受扭承载力主要由混凝土翼板提供,翼板的截面尺寸是影响极限承载力的主要因素,其中翼板厚度对组合梁受扭承载力的影响更为显著;而配箍率对组合梁受扭承载力的影响并不大。其它条件相同时,当配箍率为0.54%左右时,组合梁受扭承载力将达到最大。提出了组合梁弹性抗扭刚度计算公式和开裂扭矩计算公式;本文采用变角空间桁架模型,并结合已有的试验成果,提出了可供设计参考的极限承载力计算公式。公式计算结果与试验值吻合良好。     

波形钢腹板H型截面梁抗剪性能理论研究

在前人研究波形钢腹板H型截面梁抗剪承载力成果的基础上,总结归纳了2种形式波形钢腹板在局部屈曲、整体屈曲和合成屈曲3种情况下的临界应力计算公式,通过对不同计算公式的比较提出了推荐公式.利用大量的数值计算分析,分别找出影响2种波形钢腹板H型截面梁极限抗剪承载力的因素,并得出2种不同波形钢腹板H型截面梁极限抗剪承载力计算的等效转换条件.结合前人的试验数据和本文的数值计算结果,提出了剪切稳定系数的实用计算公式.结果表明:波形钢腹板H型截面梁的波高、平子面板宽度、波幅、波长应合理设置,过大或过小都将削弱钢梁的极限承载力;提出的剪切稳定系数的实用计算公式与数值分析结果和试验数据拟合较好,并且计算简便,便于实际工程设计应用.     

莱钢产轧制H型钢构件受力性能的理论与试验研究(Ⅱ) H型钢构件偏心受力性能的理论与试验研究

利用有限元法对国产热轧H型钢柱在偏心荷载作用下的强轴平面内稳定承载力进行了系统的研究 ,分析过程中考虑了不同截面形式、残余应力等因素的影响 ,并把有限元计算值和按《规范》[1 ] GBJl7 1988计算的理论值进行了对比。通过计算发现规范结果偏保守 ,同时通过试验验证了上述结论 ,最后对《规范》公式提出修正     

型材允许偏差对钢结构设计的影响

对我国现行国家标准、行业标准、企业标准中,针对常用钢制型材生产加工精度的相关规定进行简要介绍。并根据结构设计特点,讨论钢板厚度允许偏差、热轧型钢截面允许偏差、冷弯型刚截面容许偏差对截面模量等设计参数的影响。提出考虑加工精度偏差的钢构件净截面系数建议值,并提出钢结构设计中有必要根据需要提出钢制型材加工精度要求的建议,为合理控制用钢量提供参考。     

受弯钢构件整体稳定性的计算

本文对新订《钢结构设计规范》(GB 17—88)中受弯构件(梁)的整体稳定性计算理论和方法,以及由能量法求得的侧扭屈曲的临界弯矩 M_(cr)公式作了简要讲述。分析了影响整体稳定性的因素和对有关应用问题进一步作了说明。文中对一般焊接工字形截面简支梁的整体稳定系数ψ_b 计算式的简化和规范附表1.1中各整体稳定等效弯矩系数β_b 值的确定,作了较为详细的论述;对非弹性整体稳定系数ψ′_b 与ψ_b 的关系进行了论证;并对其他截面如轧制普通工、槽钢简支梁,箱形截面简支梁和应用于压弯构件面外整体稳定性验算公式中的整体稳定系数和规定作了介绍。     

热轧H型钢组合柱轴压承载性能研究

热轧H型钢组合柱是由热轧H型钢与钢板焊接拼合而成,并在内部灌注混凝土形成钢-混凝土组合截面构件。为研究热轧H型钢组合柱的轴压承载性能,完成了3个热扎H型钢组合短柱轴压试验,得到了试件在轴压荷载下的破坏形态、荷载-位移关系曲线和荷载-应变关系曲线等。建立了经试验验证的精细化有限元模型,并以钢材强度、混凝土强度和长细比为关键参数进行分析。研究结果表明:热轧H型钢组合柱的延性很好,但是试件端部H型钢外伸翼缘由于约束较弱,所以轴压荷载作用下先行屈曲;试件截面中部腹板拼接焊缝处钢板的宽厚比较大,易出现局部稳定问题;采用的有限元模型可准确模拟试件在轴压荷载下的破坏形态、荷载-位移关系等。在混凝土强度等级C20~C90、钢材强度等级Q235~Q420范围内,基于试验和有限元分析结果,提出钢-混凝土组合构件的轴压短柱承载力和中长柱的稳定承载力计算公式,公式计算结果与试验值及有限元分析值吻合较好。     

H型型钢混凝土压扭构件极限扭矩的计算初探

以叠加原理为基础,对H型型钢混凝土受扭构件极限扭矩的计算公式进行了推导,探讨了H型型钢混凝土受扭构件在压扭作用下极限扭矩的计算,并对不同轴压比作用下构件的受力性能进行了分析,经公式计算值与试验值的比较,得出构件极限扭矩计算值与试验值基本吻合,验证了公式的正确性.     

高强混凝土梁抗弯疲劳性能的试验研究

本文通过对11根配有新Ⅲ级钢(20MnSiv)的高强混凝土简支梁的静载和等幅疲劳荷载试验,分析研究了受弯构件的疲劳特性,给出了压区混凝土应力,纵向受拉钢筋应力的计算方法及钢筋的疲劳强度设计值,得到了作为控制梁的疲劳承载能力极限状态的S-N曲线,并提出高强混凝土受弯构件在等幅疲劳荷载作用下正截面疲劳设计方法.     

绕弱轴弯曲钢框架单元的非弹性二阶分析

框架单元常受绕横截面弱轴的弯矩作用,如空间框架单元、绕弱轴屈曲的压杆等。在某些组合截面柱中,绕弱轴方向的弯矩最大。建立简化模型,研究受轴压且绕弱轴弯曲时钢框架单元的二阶非弹性性能。建立了受轴压且绕弱轴弯曲时工字钢、H型钢的塑性强度公式及切线模量经验公式。切线模量公式可用于计算切线刚度,进而求得内部恢复力。这些公式可用于分析钢构件,并考虑欧洲规范ECCS中提到的残余应力,借助有限元程序,采用这些公式,分析平面框架的非弹性二阶性能。与纤维模型相比,新建立的模型的相关性更好。结果表明:新模型准确度高,能节约大量迭代计算时间,     

热轧H型钢在民用建筑中推广应用瓶颈及对策分析

热轧H型钢具有很多优势,在钢结构中应用前景非常可观,但是目前热轧H型钢的产品规格一直无法适应民用建筑的设计要求.从民用建筑的特点入手,分析了民用建筑对构件尺寸、结构经济性的要求,总结了国内常用设计习惯,梳理了热轧H型钢在民用建筑中的使用瓶颈.通过总结分析,提出在民用建筑中推广热轧H型钢应从构件类型和使用类型入手,适应设计人员的设计习惯,根据民用建筑设计特点细分热轧H型钢产品级次,优化型钢截面.对于重型热轧H型钢和高强热轧H型钢还应进行进一步的基础研究,明确设计方法,引导其在民用建筑中使用.     

剖分T型钢压杆的弯扭屈曲试验研究

《钢结构设计规范》(GB50017—2003)提出对单轴对称截面钢压杆的弯扭屈曲需做单独验算。本文通过27根剖分T型钢压杆的试验,并借助有限元分析软件对剖分T型钢压杆的弯扭屈曲进行了几何非线性及材料非线性的有限元分析,分析时考虑了残余应力、几何缺陷的不利影响,在此基础上对规范(GB50017—2003)计算值、本文试验值、有限元计算值做了分析比较。研究结果表明规范(GB50017—2003)中单轴对称截面压杆的弯扭屈曲计算公式是安全可靠的。     

Q460高强钢焊接工字形截面简支梁整体稳定性能与设计方法研究

为研究Q460高强钢焊接工字形截面简支梁的整体稳定性能,对跨中无侧向支撑的3个双轴对称和6个单轴对称焊接工字形截面简支梁进行了整体弯扭屈曲试验。实测了试件的截面残余应力和初始几何缺陷,并分析其整体弯扭屈曲变形特征和稳定承载力。建立考虑残余应力和初始几何缺陷的有限元模型对简支梁受力进行了模拟,模拟结果与试验结果吻合良好,基于试验验证的有限元模型计算了大量不同截面尺寸和跨度的Q460高强钢焊接工字形截面简支梁的整体稳定承载力。将试验和有限元参数分析结果与GB 50017—2017《钢结构设计标准》、JGJ/T 483—2020《高强钢结构设计标准》、欧洲规范EN 1993-2005和美国规范ANSI/AISC 360-2016的简支梁整体稳定系数公式的计算结果进行比较,结果表明GB 50017—2017和ANSI/AISC 360-2016的计算结果偏于不安全,EN 1993-2005的计算结果过于保守,JGJ/T 483—2020的计算结果偏于安全且最为接近。最后,在JGJ/T 483—2020的简支梁整体稳定系数计算公式基础上引入增大系数,并根据截面高宽比的不同,取用不同的长细比指数对该公式予以修正,修正后的公式更适用于Q460高强钢焊接工字形截面简支梁的设计计算。     

钢筋混凝土简支梁受弯实验研究

通过对五根钢筋混凝土简支梁受弯破坏过程的实验,分析了混凝土简支梁在集中荷载作用下的基本受力性能与规律,并研究了简支梁的破坏形态特征,结果表明:根据实验测得数据计算梁的跨中最大位移比规范计算所得的值略小;纵向受拉钢筋应力在未屈服前随荷载的增大呈线性增长关系;梁在正截面受弯破坏过程中,混凝土未开裂前其应变沿截面高度的变化规律基本符合平截面假定。     

电阻应变计与振弦式应变计应力对比试验

简支梁在对称的竖向荷载作用下,截面的上部处于受压状态,下部处于受拉状态。本文通过对试验实测值、理论计算值和大型通用有限元分析软件ABAQUS的模拟值进行对比分析,验证在受弯作用下,梁截面的应力分布规律和振弦式应变计应用在梁截面应力监测的合理性。     

大坪正洞右线双根H175型钢临时横支撑施工技术

新建兰渝铁路木寨岭隧道穿越木寨岭高山区,主要以二叠系下统的板岩为主,实测隧道水平地应力处于极高地应力状态,大坪正洞右线兰州方向施工以来,变形量一直较大,出现了初期支护侵限,二次衬砌开裂现象。为控制围岩变形,采取拱部和边墙范围径向注浆加固围岩,H175型钢临时横支撑,H型钢可明显提高钢架承载力和抗扭性能;监控量测数据反映单根H175型钢横支撑不能有效抵抗变形,遂采用双根H175型钢横向支撑。双根H175型钢比单根的抗扭截面大,架立后能直接承受荷载,从而有效地遏制了围岩变形,增强了支护结构的稳定性,增加了施工安全性,最终为围岩应力重分布和二次衬砌的施作争取了时间。     

热浸锌部分消除热轧H型钢残余应力研究

热轧H型钢由于轧制过程中,由于其各部位冷却速度不同产生的残余应力对结构延性不利。为考察热浸锌对热轧H型钢内部残余应力的消除作用,本文热轧H型钢为研究对象,利用ANSYS有限元软件对H型钢热浸锌过程中温度场与应力场的变化情况进行了数值模拟,得到了热浸锌前后H型钢内部残余应力的变化情况。数值分析结果表明:热轧H型钢经过热浸锌处理后,可以在不增加额外投资的条件下部分消除H型钢的残余应力。