内压与局部轴压共同作用下钢筒仓屈曲性能研究(Ⅱ):屈曲应力计算方法

采用有限元方法研究了考虑内压影响的局部轴压作用下钢筒仓屈曲应力。考察了内压、局部轴压分布角及径厚比等因素对钢筒仓屈曲应力的影响。将内压与局部轴压作用下钢筒仓屈曲应力的分析结果与现有规范中关于内压与均匀轴压作用下钢筒仓屈曲应力的计算结果相比较,发现现有规范公式不能准确计算内压与局部轴压作用下钢筒仓的屈曲应力。在参数分析的基础上,提出了相应的考虑内压影响的局部轴压作用下钢筒仓屈曲承载力计算公式。经验证,该公式与有限元分析结果吻合较好。     

均布与局部轴压作用下薄壁钢筒仓屈曲性能研究

均布与局部轴压共同作用下钢筒仓屈曲性能与仅均布轴压作用筒仓的屈曲性能有显著区别。采用有限元非线性屈曲分析方法,考虑环向焊缝几何缺陷,对均布与局部轴压作用下钢筒仓的屈曲性能进行了研究。分析参数包括均布轴压比、局部轴压分布角、仓体径厚比、缺陷幅值等。研究表明,局部轴压屈曲承载力随均布轴压比、缺陷幅值、局部轴压力分布角和径厚比的增加而降低。在有限元参数分析的基础上,提出了考虑均布轴压力影响的局部轴压临界屈曲应力计算公式,该计算公式与有限元分析结果基本吻合。     

考虑内压影响的薄壁钢板筒仓屈曲承载力研究

一定程度的内压会降低薄壁钢板筒仓对缺陷的敏感性,提高其弹性屈曲承载力;但内压过高时,筒仓会出现弹塑性强度破坏或弹塑性屈曲破坏,其承载力反而降低。我国现有《粮食钢板筒仓设计规范》（GB50322-2011）给出了考虑内压影响的屈曲承载力计算公式,但该公式只适用于计算内压较低时筒仓的弹性屈曲应力,对高内压下筒仓弹塑性破坏时采用该公式将得到不安全的结果。采用有限元方法对轴压和水平内压作用下有初始缺陷的筒仓进行了参数分析,分别讨论了内压大小、材料强度和径厚比等对筒仓屈曲应力的影响,提出了筒仓在轴压和均匀内压作用下的弹性屈曲应力和弹塑性屈曲应力计算公式,并对《粮食钢板筒仓设计规范》公式进行了修正。经验证,该计算公式与有限元分析结果基本吻合。     

温度作用下大直径钢筒仓热力耦合屈曲分析

落地式钢筒仓仓壁直接支承于混凝土环梁基础上,这种仓壁与基础的连接方式会使温度作用下筒仓根部产生显著的温度应力和变形,并对筒仓的屈曲性能产生影响.按照欧洲规范EN 1993-1-6推荐的5种壳体屈曲分析方法,分析太阳辐射作用下产生的非均匀温度场对大直径落地式平底圆柱钢筒仓稳定性的影响;并与均匀温度作用和无温度作用时筒仓的...     

考虑局部屈曲的矩形钢管混凝土轴压承载力计算方法

基于已有的试验研究与理论分析,给出了矩形钢管混凝土中钢管不出现局部屈曲时的最大宽厚比限值,同时提出大宽厚比下矩形钢管混凝土中考虑钢管屈曲的承载力计算方法。通过回归分析给出了矩形钢管混凝土轴压短柱、轴压中长柱的承载力简化计算公式,简化计算结果和大量试验结果进行对比,用试验结果验证了简化计算结果的正确性。同时,采用CECS、DBJ、EC4、LFRD及AIJ规程计算了矩形钢管混凝土承载力并和试验结果进行对比,对比结果表明:欧洲EC4规程、DBJ规程及简化计算结果与试验结果较为接近,所提出的简化计算公式不仅适用于普通宽厚比下矩形钢管混凝土承载力计算,且适用于大宽厚比下考虑局部屈曲时承载力计算,实现了普通壁厚和薄壁矩形钢管混凝土承载力计算公式的统一。     

柱段试验与钢压杆的局部-整体相关屈曲

首先介绍了柱段试验的功能和注意事项,强调它不同于短柱试验的特点。其次分析柱段试验提供数据的利用。试验既可显示残余压应力的峰值,也可给出在板件相互约束条件下的局部屈曲稳定系数。对于板件宽厚比超限的柱段,现行的杆件屈曲后强度计算方法给出的承载力高于试验值,应该视为正常现象,否则将不适用于实际应用的压杆。改变这类状况的方法不是对系数取值的修改,而是需要把有效屈服强度系数和杆件长度相联系。最后提出宽厚比超限压杆的相关屈曲法。和试验资料进行对比表明此法比有效屈服点法或有效截面法有很大改进,可以推荐应用于工程设计。     

铝合金轴压构件屈曲荷载计算方法

铝合金轴压构件在建筑工程中有着广泛应用,但由于其材料弹性模量低,稳定问题比钢结构更加突出。文中对铝合金轴压构件进行屈曲分析,提出屈曲模式。采用解析法分析并结合现有轴压构件的各种屈曲理论,给出适合铝合金轴压构件的屈曲荷载计算公式,介绍有限样条法在构件屈曲分析中的应用,并用其验证所提出的各项屈曲荷载计算公式的正确性。     

基于纵筋屈曲约束构造的RC柱轴压性能试验研究

在地震往复荷载作用下柱端塑性铰区常出现纵筋屈曲破坏的现象,为有效减缓RC柱端部纵筋屈曲破坏,开发了一种纵筋屈曲约束构造,进一步通过6组RC柱轴压静力试验,研究分析了不同纵筋屈曲约束构造形式、屈曲约束长度等对RC柱轴压力学性能的影响,考察钢筋混凝土柱的轴压性能及其破坏模式。研究结果表明：所提出的纵筋屈曲约束构造能在纵筋屈曲变形时提供较大的横向约束,可显著减缓纵筋屈曲破坏;套管长度范围内纵筋的无粘结构造可减小纵筋局部应力;RC柱纵筋屈曲约束构造可有效提升受压RC柱的极限承载能力和延性性能。     

钢管混凝土梁柱节点域轴压非线性屈曲分析

通过对钢管混凝土外加强环式节点的有限元分析,得到了节点域在梁端弯曲荷载和轴向压力作用下的屈曲现象,指出当轴压比超过0.6后,外加强环式节点有屈曲现象发生,这一点应引起设计人员足够重视。     

高温贮料作用下钢筒仓稳定性能研究

筒仓内装入高温贮料后,作用于仓壁上的贮料荷载会受到高温作用的影响而产生附加温度侧压力.如果仓内存有冷料时,会在新入仓的高温贮料和仓内原有冷贮料间形成竖向温差,因此产生径向位移差.为使竖向温差处仓壁变形连续且协调,该区域的仓壁内力会显著增大.本文对上述高温贮料作用下钢筒仓的稳定性能进行研究.首先分析不同温度工况作用下筒仓...     

蜂窝式轴压构件腹板局部稳定问题研究

运用有限元分析软件ANSYS得出实腹式构件在轴心压力作用下的腹板弹性屈曲系数，验证有限元模型建立的准确性。然后运用ANSYS软件计算蜂窝式构件在轴力作用下腹板弹性屈曲系数，研究其随参数变化的趋势。     

基于有限元法的工字形轴压组合钢梁屈曲分析

对于钢结构中的工字形轴压组合钢梁,利用有限元法分别进行了特征值屈曲分析和非线性屈曲分析,并将分析结果与材料力学中的计算结果进行比较,从而验证了有限元分析的正确性。     

初始扭转轴压杆弹性弯曲屈曲性能研究

初始扭转杆在工程设计中有着广泛的应用.通过对初始扭转轴压杆弹性弯曲屈曲性能的研究表明,初始扭转轴压杆弹性弯曲屈曲位移在两截面主轴平面上相互耦合.初始扭转角使得强轴对压杆绕弱轴的屈曲位移产生"抵抗"作用,从而提高了杆的弹性弯曲屈曲临界荷载.同时,提出基于初始扭转轴压杆弹性弯曲屈曲变形后的位移曲线是平面位移曲线的假定,提出需进一步验证分析.     

冷弯C型或Z型钢截面轴压时的局部屈曲和畸变屈曲

采用解析法研究翼缘-卷边截面的畸变屈曲,采用翼缘和卷边并联抵抗弯曲荷载的模型,提出卷边截面的等效抗弯刚度计算公式。采用解析法分析了Z形和C形截面轴压时的屈曲,得到了局部屈曲和畸变屈曲的临界应力、屈曲系数及其对应的半波长。并提出了精度良好,大部分情况下是略偏安全的计算公式。     

初始扭转轴压杆弯曲屈曲性能有限元验证分析

通过对初始扭转轴压杆弹性弯曲屈曲性能的研究表明:初始扭转轴压杆弹性弯曲屈曲位移在两截面主轴平面上相互耦合.初始扭转角使得强轴对压杆绕弱轴的屈曲位移产生"抵抗"作用,从而提高了杆的弹性弯曲屈曲临界荷载.以有限元法对初始扭转角不同的轴压杆进行参数分析表明,弹性弯曲屈曲变形后,其位移曲线是一条空间曲线,随着初始扭转角的增加,屈曲后位移曲线偏离同一平面的幅度变大.     

环向加劲钢筒仓在均匀内压作用下仓壁等效厚度研究

加劲肋通常作为增强筒仓仓壁强度和稳定性的措施,但目前对于如何确定筒仓加劲肋间距及尺寸的设计方法尚不明确。合理设置加劲肋,能起到提高筒仓强度承载力的作用,相当于增加了仓壁厚度。本文用数值方法研究了设置环向加劲肋的钢筒仓在均匀内压作用下的应力分布规律,提出环向加劲肋有效间距的概念,通过参数分析研究了加劲肋尺寸和筒仓几何特征对环向加劲肋有效间距的影响,提出有效间距的实用计算公式。在有效间距公式的基础上,推导出了更准确的均匀内压作用下环向加劲钢筒仓的仓壁等效厚度公式,对《粮食钢板筒仓设计规范》(GB50322-2011)中仓壁折算厚度的计算方法提出修正意见。     

长距离钢顶管屈曲失效机制与稳定分析及控制措施研究

以镇江大港水厂一期取水长距离顶管为背景工程,利用有限元屈曲分析及弹塑性分析相结合的方法,建立了数值计算模型,获取了长距离顶管在不同荷载作用下的屈曲模态及极限荷载,并进一步研究了管长、壁厚及摩擦因数的影响.研究结果揭示了不同荷载作用下顶管屈曲模态,明确了不同荷载组合下顶管极限承载力受管长、壁厚以及摩擦因数等因素影响规律,...     

PBL加劲型矩形钢管混凝土轴压柱局部屈曲性能分析

为研究开孔钢板连接件（PBL）加劲肋对矩形钢管混凝土轴压柱局部屈曲性能的影响,用能量法推导钢管屈曲系数计算公式,引入PBL和加劲肋相对刚度计算式并分析二者对屈曲模式的相互作用关系,讨论了PBL加劲型钢管的极限屈曲模式及其极限屈曲系数、最大相对宽厚比限值。结果表明:PBL加劲肋可明显改善钢管局部稳定性,钢管屈曲系数k随着PBL加劲肋刚度增加而增大,直至达到极限屈曲系数42.68;PBL连接件可减小板件纵向屈曲的波长,而加劲肋的影响作用与之相反;设置PBL加劲肋后,钢管的最大相对宽厚比限值可达184,并且板件屈曲后强度随宽厚比的变化曲线下降趋势减缓,强度值随着PBL刚度增加而逐渐提高。     

内填料石钢管混凝土中长柱轴压性能试验研究

为研究内填料石钢管混凝土(SCFST)中长柱的轴压性能,对12根内填料石钢管混凝土中长柱进行单调轴压试验,研究内填料石尺寸、钢管壁厚和长细比对SCFST中长柱受力性能的影响。试验结果表明：内置料石提高了SCFST中长柱的承载力,且增幅随料石尺寸的增大而提高,最大增幅达87%;内填料石尺寸相同时,SCFST中长柱承载力随钢管壁厚的增大近似呈线性增长;随着长细比的增大,SCFST中长柱破坏形态逐渐从轴压破坏转变为压弯破坏,承载力逐渐降低。根据试验结果,对GB 50396—2014中CFST柱相关设计模型用于预测SCFST中长柱承载力的可行性进行评估,预测结果与试验结果误差为-18%～24%,不能较好预测SCFST中长柱的承载力。