考虑腹板屈曲后强度的钢梁设计方法

提出了按考虑腹板屈曲后强度的方法设计钢梁时，钢梁试选截面的设计方法。算例表明，用该建议的方法设计，初选截面一次就能通过截面验算，并且一般能得到用钢量较少的优良截面。     

工形截面纯弯曲梁翼缘腹板的相关屈曲 

考虑截面部分塑性及残余应力的影响，对焊接工形截面纯弯曲梁板件的相关屈曲进行了有限元分析。结果表明：翼缘对腹板屈曲的嵌固系数与截面几何多数及塑性开展深度有关，并非定值。试验结果基本上验证了理论分析。对工形截面梁腹板屈曲的嵌固系数提出了较精确的计算公式。     

工形截面纯弯曲梁翼缘腹板的相关屈曲

考虑截面部分塑性及残余应力的影响，对焊接工形截面纯弯曲梁板件的相关屈曲进行了有限元分析。结果表明，翼缘对腹板屈英的嵌固系数与截面几何参数及塑性开展深度有关，并非定值。试验结果基本上验证了理论分析。对工形截面梁腹板屈曲的嵌固系数提出了较精确的计算公式。     

钢-混凝土连续组合梁腹板局部屈曲分析

对连续组合梁负弯矩区钢腹板的稳定性进行了研究,分析了负弯矩区钢梁腹板在弯曲、轴向压力和剪切作用下的力学性能,提出了组合梁腹板在各种荷载作用下的局部稳定性简化计算模型,建立了非均匀受压、纯剪和弯剪复合受力状态下的临界屈曲应力计算公式;分别计算了钢梁腹板在非均匀受压和纯剪状态下的弹性屈曲系数,并根据偏心受压与剪切作用下的相关方程计算了钢梁腹板在复杂应力状态下的弹性屈曲系数;基于屈曲分析结果,提出了组合梁在弹性受力阶段钢梁腹板不设横向加劲肋的高厚比限值。结果表明：采用该方法确定的钢梁腹板高厚比更具合理性,且计算过程简单,结果偏于安全。     

冷弯薄壁C形钢柱翼缘转动约束刚度简化计算

畸变屈曲是冷弯薄壁型钢构件的主要破坏模式之一,按翼缘模型计算其弹性畸变屈曲应力时需要确定腹板对翼缘的转动约束刚度.现有转动约束刚度计算公式较复杂,求解过程需要进行一次迭代.为了简化计算过程,提出了冷弯薄壁C形钢柱翼缘转动约束刚度简化计算方法.该方法在Lau和Hancock公式的基础上,结合我国《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018 2002）中关于腹板和翼缘局部屈曲系数的规定而导出的,并根据Lau和Hancock公式计算结果对其进行了修正.与有限条分析值对比表明：该方法可以准确、方便地计算转动约束刚度,能够应用于冷弯薄壁型钢C形截面柱的设计计算.     

考虑翼缘约束的工字形截面腹板的弹性屈曲

利用有限元方法（FEM）分析了非均匀受压的单块矩形板的弹性屈曲,总结了非均匀受压简支矩形板屈曲系数的各国规范计算公式;在此基础上,改变有限元模型的边界条件,提出了非均匀受压的非加载边固支矩形板的屈曲系数公式.对考虑翼缘嵌固约束作用的工字形截面腹板,指出了翼缘嵌固作用与传统转动弹簧约束的不同,引入翼缘自由扭转刚度和腹板抗弯刚度比值作为无量纲参数,得到了精度良好的考虑翼缘约束作用的非均匀受压腹板的屈曲系数计算公式.验证了传统的弯曲和剪切应力作用下弹性屈曲的相关公式在翼缘弹性嵌固条件下的腹板屈曲问题中的适用性.     

混合钢梁及其极限承载力研究

为全面了解混合钢梁的力学性能,作者采用数值分析的方法,研究了混合钢梁的受力过程、抗弯和抗剪极限承载力;分析了腹板屈服强度的影响,得到合理的腹板、翼缘板屈服强度比;推导出弹塑性变形计算公式;用量纲为一的坐标系统分析弯扭屈曲临界弯矩,确定了弹塑性区段的回归方程和起终点相对长细比界限值,解决了混合钢梁弯扭屈曲的计算问题;指出混合钢梁腹板抗剪利用屈曲后强度的可行性,对比了试验资料与现行各抗剪算法,推荐采用AASHTO 2004方法计算抗剪承载力,并对AASHTO 2004端腹板段抗剪计算提出了考虑腹板宽高比影响的修正计算式;通过有限元数值分析,提出了适用于混合钢梁的计入弯矩影响的剪力计算式.基本解决了混合钢梁设计中涉及的计算问题.     

纵向加劲肋对钢梁腹板弹塑性屈曲承载能力影响的研究

对工字钢梁腹板在纯弯作用下的弹塑性屈曲承载力能力进行了理论计算和试验研究,并进行了对比分析,着重研究了纵向加劲肋刚度对腹板屈曲系数影响,对现行的有关条款进行了讨论。     

上翼缘受侧向支撑的固端钢梁整体稳定分析

采用ANSYS有限元程序对受混凝土板刚性约束的两端固定H型钢梁进行非线性屈曲分析,分别研究了钢梁在高度变化和下翼缘宽度变化两类情况下梁负弯矩段的侧扭屈曲对梁整体稳定的影响,结果表明上翼缘有刚性侧向支撑的两端固定H型钢梁存在部分屈曲后强度,钢梁在屈曲后承载力能继续提高,构件未发生过度变形前可充分利用钢梁的部分塑性,提高其设计承载力;另外下翼缘宽度变化对两端固定梁整体稳定影响较大,梁截面较高同时下翼缘又比较窄时,负弯矩段的侧扭屈曲会使钢梁发生过度变形,对下翼缘无侧向支撑的H型钢梁设计时仍需考虑其整体稳定性.     

加强环式钢管混凝土柱-钢梁节点的刚性分析

用有限元软件ANSYS对内加强环式钢管混凝土柱-钢梁节点的刚性进行研究.分析结果表明,在所有的影响因素中,对节点刚度影响最大的是梁的截面高度,而梁腹板的厚度对节点刚度几乎没有影响.最后建立节点的M-θ曲线表达式,以供设计应用.     

简支组合扁梁有效宽度的影响因素分析

组合扁梁将钢梁内嵌于混凝土楼板之中,不仅能够较大程度的降低结构层高,改善钢结构的防火性能,而且能够满足建筑上对大空间的无柱要求,在多层钢结构建筑中有广阔的应用前景。组合扁梁有效宽度的选取将直接影响其承载力和刚度的计算,更是组合扁梁工程应用的设计基础。本文通过建立简支组合扁梁的有限元模型,分析了组合扁梁的跨度、梁间距、翼缘板厚度等因素对组合扁梁有效宽度的影响并对进一步的研究提出了建议。     

圆钢管柱H型钢梁外加强环式节点性能有限元分析

应用有限元软件ABAQUS建立了7组圆钢管柱H型钢梁外加强环式节点分析模型,建立了包含梁翼缘宽度和厚度、梁腹板厚度和高度、圆钢管柱壁厚、外环板宽度、轴压比等参数的节点承载力和刚度评价公式。利用OpenSees软件模拟一组试验试件,试验试件中的节点参数选用已有的承载力和刚度评价公式,通过分析结果与试验结果的对比,验证了节点评价公式的正确性以及节点建模的可行性,该方法可以应用到钢框架节点设计研究中。     

左右梁高不同外加强环式钢框架节点力学性能

为了研究左右梁高不同的圆形钢管柱-H型钢梁外加强环式框架异形节点的力学性能,利用非线性有限元软件ABAQUS建立了三维空间外加强环式钢框架异形节点有限元模型,并进行弹塑性有限元分析.对比分析了不同几何参数对外加强环式钢框架节点的承载能力及初期刚度的影响.结果表明:随着左右梁高度比的增加,节点域的承载力降低,初期刚度增加;增加柱壁厚度和梁翼缘厚度,导致节点域的承载力增加;随着轴压比的增加,节点域的承载力随之降低;柱壁厚度、梁翼缘板厚度以及轴压比对节点域的初期刚度影响较小.     

基于HFWT体系的钢—混组合梁的承载力试验研究

基于HFWT体系的钢—混组合梁是一种新型的梁—桁混合体系(HFWT)的组合桥梁结构。文章通过设计制作了2片不同厚度的试验梁,通过两点对称静力加载试验测试了试验梁的荷载—挠度关系、交界面处混凝土板与钢梁的相对滑移、桁架应力、跨中截面的应变分布变化,分析了试验梁的破坏形态、变形特点和承载性能。研究结果表明:混凝土板厚大的试验梁其刚度稍大,而且延性更好。     

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。     

T形钢连接梁柱半刚性节点初始转动刚度计算公式

为了确定T形钢连接半刚性节点的初始刚度,分析T形钢连接梁柱节点的变形特征.以节点处与梁端受拉侧翼缘相连的T形钢为研究对象,将T形连接件翼缘受力视为简支梁,建立T形钢连接节点在弹性阶段的初始转动刚度计算模型,推导初始转动刚度的计算公式.采用数值模拟和已有试验数据,对所推导公式进行对比分析.结果表明,节点的初始转动刚度主要取决于T形钢连接件的翼缘厚度、T形钢翼缘上螺栓的位置和梁的高度,通过推导公式所得的初始刚度大于数值模拟和试验所得刚度.为了更加准确地预测节点初始转动刚度,引入刚度修正系数,分别采用修正后的刚度公式和已有的计算公式计算案例.结果表明,修正后的刚度公式能够更好地符合试验结果.     

波纹腹板H型钢梁顶底角钢半刚性节点研究

运用有限元软件ANSYS对波纹腹板H型钢梁顶底角钢半刚性节点进行静力荷载下的数值模拟,分析不同角钢厚度和梁高对半刚性节点受力性能的影响。结果表明:增加角钢的厚度,节点的初始转动刚度和抗弯承载力呈增长的趋势,但随着进入塑性变形阶段其增幅逐渐减小,当角钢的厚度增加到一定的程度时,对节点的初始转动刚度和抗弯承载力影响不大;增加角钢的厚度,节点的延性会降低;增加梁截面高度可以有效的提高节点的初始转动刚度及抗弯承载能力。     

结构变量对轿车前保险杠防撞梁的影响

提高燃油经济性已成为新车开发中的一个核心问题,其中改进燃油经济性的重要策略之一就是减轻汽车质量。为了尽可能达到轻量化的目的,分析了保险杠防撞梁的结构变量对其扭转刚度的影响,对保险杠防撞梁的截面高度、厚度的增加以及撑条的增多对其扭转刚度的影响进行了详细的研究和比较.分析结果表明,增加截面高度是提高保险杠防撞梁扭转刚度的最有效方法.此外,为了验证轻量化潜在的可行性,对由传统钢材和高强度钢制成的2种保险杠防撞梁的碰撞能力进行了分析比较.所得的分析结果为保险杠的防撞设计提供了理论依据,对保险杠的设计及结构优化具有参考价值.     

内置高强芯柱的方钢管混凝土柱-钢梁端板-螺栓连接节点的抗震性能

为研究内置FRP约束UHPC高强芯柱的方钢管混凝土柱-钢梁端板-螺栓连接节点的抗震性能,基于“强柱弱梁”目标设计制作5个端板-螺栓连接节点试件,通过拟静力试验研究节点的破坏机理,并分析柱轴压比、FRP管厚度和有无芯柱对节点抗震性能的影响,对比钢梁更换前后节点的性能。试验结果表明：所有试件均在梁端形成塑性铰破坏;该破坏模式下,节点具有较高的承载力、耗能能力和较好的延性;内置芯柱时,试件承载力提高但延性降低;随着FRP管厚度增加,节点初始刚度和耗能能力均得到提升;相比原试件,更换梁试件的耗能能力、延性和初始刚度均有所降低。变形分析结果表明：节点域组合柱以受弯变形为主,两侧钢梁主要承担节点域的剪切变形。依据初始刚度判定该节点属于刚性节点。     

插入式钢次梁节点试验与有限元分析

近年火力发电厂引入了1种新的钢一混凝土组合结构,即型钢直接插入混凝土主梁作为次梁承担荷载。根据某实际工程,采取1：2缩尺模型,设计2组4个节点,对600mm和900mm不同混凝土梁高,有无锚筋情况进行试验研究。研究表明：该节点形式下钢梁端部的最大约束弯矩约为60kN·m;锚筋对结构无明显影响;当梁高较小时混凝土主梁发生剪切破坏,当梁高较高时,钢次梁发生受弯破坏。对该结构进行有限元参数分析,结果表明：混凝土主梁高700mm为2种破坏临界值;抗剪键刚度、楼板厚度对结构承载力有明显影响;锚筋尺寸对结构影响不大;插入端部翼缘宽度对结构有一定影响,但规律不明显。