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。     

钢-混凝土组合箱梁的侧向屈曲

本文通过对组合箱梁侧向失稳形式的理论分析,提出组合箱梁稳定性分析的计算模型,采用能量法对钢一混凝土组合箱梁负弯矩区的侧向稳定性进行探讨,推导在等端弯矩作用下组合箱梁在弹性受力阶段时的临界失稳弯矩计算公式,确定箱型组合梁负弯矩区稳定设计的修正方法和建议意见,通过研究对比表明本文提出的计算公式比现行组合梁的稳定理论和计算方法具有更高的可靠性和经济性。     

负弯矩作用下腹板开洞组合梁抗剪性能试验研究

摘 要：通过对集中荷载作用下的腹板开洞钢-混凝土组合梁进行试验,研究在负弯矩作用下腹板开洞组合梁的抗剪力学性能。试验结果表明：负弯矩作用下的组合梁腹板开洞后,其刚度和承载力降低很大,洞口区域截面不再符合平截面假定;破坏形式为洞口区混凝土板的剪切破坏,同时洞口区的部分栓钉连接件出现了拔脱现象;另外,通过增加混凝土翼板厚度可以提高负弯矩区腹板开洞组合梁的承载力,增加纵向钢筋配筋率可以提高其变形能力。研究为负弯矩区腹板开洞组合梁的有限元分析和实际应用提供了试验数据。     

预应力组合梁负弯矩作用下梁端转动能力研究

对组合梁施加体外预应力,可有效提高截面的开裂弯矩,然而预应力的施加降低了板件的屈曲临界应力,减小了截面的转动能力.考虑局部屈曲的影响,对体外预应力组合梁进行了有限元非线性稳定分析,计算结果与试验实测值吻合,通过改变截面参数对27组组合梁在不同综和力比,不同翼缘宽厚比,不同腹板高厚比,不同剪跨比下的转动能力进行了计算,研究了影响转动能力的长细比参数,回归计算转动能力、计算参数和计算公式.研究表明:文中提出的长细比参数和公式与模拟结果相关程度高,形式简单,可以用来计算I、Ⅱ类组合梁的转动能力.     

复合荷载下简支梁的弹性弯扭屈曲

复合荷载作用下单向受弯简支梁的弹性临界弯矩对简支梁的稳定设计非常重要。文章基于总势能公式,围绕复合荷载作用下简支梁的弹性弯扭屈曲进行了研究,针对简支梁在复合荷载作用下的弹性临界弯矩计算公式适用范围有限的情况,通过采用瑞利—里兹法主要推导了单个集中荷载、满跨均布荷载和端弯矩单独作用以及组合作用下简支梁的弹性临界弯矩和对应参数的计算方法,并与现有的计算方法进行了对比分析。结果表明:推导的弹性临界弯矩计算公式在形式上与传统公式完全一致,但参数C1、C2、C3不再是简单荷载下的具体数值,而是通用计算公式,不仅可适用于简单荷载,也可适用于复合荷载;一系列的算例表明,文中所给公式的计算结果与传统计算方法所得结果最大偏差为5.5%,精度较高且适用范围广。     

波纹腹板H型钢梁腹板的屈曲强度（Ⅱ）

依据能原理分析计算承受弯矩作用的全波纹腹板Ｈ型钢梁的波纹腹板的屈曲强度，给出了波纹腹板的屈曲临界力公式。     

钢-混凝土连续组合梁负弯矩区裂缝宽度

为了完善钢-混凝土连续组合梁负弯矩区裂缝宽度设计的内容,在充分考虑混凝土开裂前后组合梁的受力状态和钢梁与混凝土接触面的相对滑移对裂缝宽度影响的基础上,根据钢梁和混凝土截面应力和应变的本构关系,推导出钢-混凝土连续组合梁负弯矩区裂缝宽度的理论计算公式,并进行了钢-混凝土组合梁裂缝宽度的试验研究.试验结果表明,在结构裂缝宽度容许范围内该理论公式计算结果与试验结果吻合良好.     

钢-混凝土组合箱梁底板局部屈曲失稳分析

针对钢-混凝土组合箱梁负弯矩区底板在受压状态下的力学性能,建立箱梁底板在受压作用下的局部稳定性计算模型.通过对一般箱梁底板在受压作用下的局部稳定性计算和对箱梁底板焊接栓钉并浇筑一定厚度的混凝土板的局部稳定性的计算进行对比分析.结果表明:在受压状态下现浇混凝土板可以有效防止发生局部屈曲失稳,降低箱梁底板的应力,提高弯矩区混凝土梁的极限承载能力.     

部分充填混凝土连续组合梁桥支座处截面极限强度的塑性理论分析

部分充填混凝土窄幅钢箱连续组合梁桥是钢箱．混凝土组合梁与矩形钢管混凝土结构结合的一种新型组合结构梁桥．基于一般钢箱一混凝土连续组合梁桥中支座负弯矩区因混凝土翼板开裂而导致抗弯强度、局部稳定性不足的特点,提出了一种部分充填混凝土窄幅钢箱连续组合梁桥,并对其中支座负弯矩区的正截面强度和支座截面抗剪性能进行了塑性理论分析．     

负弯矩区钢-混凝土组合梁腹板开洞处钢筋受力性能研究

为了解负弯矩区腹板开洞钢-混凝土组合梁的内部受力钢筋的力学性能,对多个腹板开洞组合梁试件进行了试验研究和有限元分析,研究重点是洞口区域混凝土板内的钢筋受力特点和规律.试验及分析结果表明：负弯矩作用下,腹板开洞组合梁的破坏发生在洞口区,而不是弯矩最大处,洞口区混凝土板裂缝开展迅速并最终断裂,洞口处发生了明显的空腹破坏,洞口四角出现了次弯矩;在次弯矩作用下,洞口区混凝土板内的受力钢筋一部分受压,一部分受拉,钢筋的抗拉作用并没有充分发挥,其中洞口左端的上层钢筋受拉最为明显,抗拉作用较好;在合适的位置添加附加钢筋可以限制洞口上方混凝土板的裂缝开展,能够有效的提高试件的承载力和变形能力,其中在距离中心轴65 mm处添加直径为8 mm的附加钢筋时,试件的承载力和变形能力的提高效果最好.     

组合框架梁负弯矩区有效翼缘宽度分析

采用有限元分析方法,考虑了宽跨比、板厚和抗剪连接程度等因素的影响,对静载作用下的组合框架梁负弯矩区的有效翼缘宽度进行了分析,并与我国规范GB50017-2003、欧洲规范EC4和英国规范BS5950计算结果进行比较.结果表明,按我国规范GB50017-2003方法计算组合框架梁负弯矩区有效宽度不够准确,尤其对负弯矩区弹性阶段的有效宽度取值偏高.而按欧洲规范EC4和英国规范BS5950的计算方法取值则偏于保守.     

组合梁负弯矩区截面抗剪强度试验研究

本文通过五根外伸梁及一根二跨连续的组合梁负弯区抗剪试验,解释了负弯区截面抗剪强度比塑性计算值有所提高的原因。并通过力比、剪力比的参数变化分析了负弯区截面的强度破坏情况及极限荷载、使用荷载限值。同时,还提出了负弯区强度破坏与局部屈曲破坏间的界线,连续梁负弯区极限抗剪能力对弯距调幅的影响等问题作了初步分析。     

浅埋偏压隧道洞顶上覆岩体安全厚度的确定

借助结构稳定理论中在均布荷载与集中力作用下的梁模型,建立了梯形荷载作用下的简支梁模型,并计算其挠曲线方程。将浅埋偏压隧道近似看成受梯形荷载作用下的简支梁,利用计算出的挠曲线方程计算出简支梁最大弯矩;由应力计算公式和强度条件,在弯曲应力不大于容许弯曲应力的条件下,可得到洞顶上覆岩体最小安全厚度。在浅埋偏压隧道开挖前,可通过最小安全厚度的计算判断设计的上覆岩体厚度是否符合安全要求,以避免工程事故的发生。     

集中荷载作用下弹性支撑矩形钢管混凝土翼缘工字形梁稳定性能研究

为研究弹性支撑刚度对矩形钢管混凝土翼缘工字形梁稳定性能的影响,开展了集中荷载作用下3根带有不同弹性支撑刚度的矩形钢管混凝土翼缘工字形梁的稳定性能试验,研究试验梁的位移及应变的变化规律,获得梁的失稳形式和稳定承载力。试验结果表明,整个加载破坏过程分为三个阶段,即弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段,3根试验梁均发生整体弯扭屈曲失稳。随着弹性支撑刚度增加,梁稳定承载力增大,验证了设置弹性支撑可有效地提高该梁的稳定承载力。在试验基础上,利用ANSYS有限元软件对该梁进行非线性屈曲分析,将获得的稳定承载力与试验结果进行对比,误差均小于5%,从而验证有限元分析方法的正确性。最后,研究了混凝土强度、上翼缘含钢率和腹板高厚比等参数对该类梁稳定性能的影响规律。研究表明,增大上翼缘钢管含钢率和减小腹板高厚比均可明显提高该类梁的稳定承载力,而增强混凝土强度对梁的稳定承载力提高较小。     

高强钢焊接薄腹工形截面双向压弯构件的稳定性

应用ANSYS有限元,分析了Q460高强钢焊接薄腹工形截面双向压弯构件的稳定性能,提出了可供实际应用参考的设计公式。分析中考虑的主要参数有腹板高厚比,构件长细比,翼缘宽厚比及荷载偏心率。结果表明,对受压为主的构件,腹板局部屈曲对构件稳定承载力影响较大,而对受弯为主的构件,这一因素对构件稳定承载力影响较小。有限元分析结果与现行规范方法计算结果比较表明,目前规范方法尚不能较好地计算高强钢焊接薄腹工形截面双向压弯构件的稳定承载力,因而提出了修正直接强度法,该法精度较好且偏于安全。     

负弯矩作用下预应力钢-混凝土组合梁的受力性能

为了研究负弯矩作用下预应力钢-混凝土组合梁的受力性能,对3根组合梁试件进行了单调静力试验,其中包括非预应力组合梁、体内预应力组合梁和体外预应力组合梁各1根.试验结果表明:负弯矩作用下,3根试件的破坏均始于钢梁的受压屈服,在达到极限承载力时钢梁均发生了屈曲;与非预应力试件相比,体内预应力试件的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载分别提高了120％、35.1％和18.7％;体外预应力试件的开裂荷载较非预应力试件提高了24％,但屈服荷载和极限荷载略有降低;施加体内预应力可以有效地提高组合梁的极限变形能力,但对延性不利;施加体外预应力对组合梁的延性有一定的提高作用.     

钢腹杆PC组合梁桥抗弯性能

为研究钢腹杆PC组合梁桥的抗弯性能,开展了钢腹杆PC组合梁模型试验,研究了钢腹杆PC组合梁混凝土顶底板应变与主梁变形等随荷载的变化规律,揭示了组合梁弯曲应变沿截面高度的分布规律,得到了组合梁的破坏模式;进行了钢腹杆PC组合梁有限元参数分析,探讨了主梁高跨比和偏载效应对钢腹杆组合梁抗弯性能的影响;提出了钢腹杆PC组合梁截面开裂弯矩、钢筋屈服弯矩和极限弯矩计算方法。研究结果表明：钢腹杆PC组合梁桥的破坏过程包括弹性阶段、开裂弹性阶段、弹塑性阶段和失效阶段。在弹性阶段和开裂弹性阶段,钢腹杆PC组合梁截面顶底板变形满足“平截面假定”。钢腹杆PC组合梁跨中截面的变形与应力随高跨比的增大而减小。对于自重较小的钢腹杆组合梁桥,偏载对组合梁变形与应力的影响较大,且变形与应力增大系数随高跨比的增大而增大。与有限元和试验结果相比,本文提出的钢腹杆PC组合梁开裂弯矩、钢筋屈服弯矩和极限弯矩的计算方法具有较高的精度。     

双箱型空腹圆弧钢拱平面内稳定性分析

为研究新型双箱型空腹圆弧钢拱的平面内稳定特性,采用理论推导与有限元数值模拟相结合的方法,研究其平面内弹性屈曲及弹塑性稳定承载力,分析剪力对拱截面破坏模式的影响,并建立了平面内稳定承载力的设计方法。首先,根据拱截面的剪力分布情况,研究了双箱型空腹圆弧钢拱截面整体剪切变形及弦腹杆剪切变形对平面内弹性屈曲的影响;推导出了考虑双剪切变形影响时,双箱型空腹圆弧钢拱的纯压弹性屈曲荷载公式。然后,参考轴心受压柱设计原理,引入稳定系数及正则化长细比,绘制了纯压状态下的稳定曲线。最后,分析了在几种常见荷载工况下,双箱型空腹圆弧钢拱整体破坏模式的稳定承载力设计公式。本文分析的拱结构新颖,所提弹性屈曲荷载公式计算结果与有限元分析结果十分吻合,同时采用轴力与弯矩的二项式验算了整体稳定承载能力。研究结果可供日后科研和实际工程设计参考,具有一定的现实意义。