混凝土圆柱的轴压极限承载力分析

本文利用侧限混凝土的本构关系,对采用螺旋箍筋的混凝土圆柱在单调轴压荷载作用下进行极限状态分析,并提出了极限承载力和极限变形的计算方法。     

轴压圆柱薄壳的屈曲分析

通过对大量的试验数据进行数理统计分析,提出了计算轴心受压圆柱壳屈曲应力的经验公式,该式表明在其他因素相同的情况下,屈曲应力与壳体厚度t1.5成正比,而经典理论则认为屈曲应力与厚度t成正比.通过圆柱壳在自重作用下的屈曲试验和有限元分析,验证了该经验公式的正确性.非线性有限元全过程分析显示,圆柱壳在其荷载位移全过程曲线上存在一个近似水平的后屈曲承载力"平台"(Plateau),与之相应的是在壳壁上形成了一个局部"凹陷"(Dimple),而试验得到的平均屈曲应力约等于平台对应的后屈曲应力.由此发现,试验或经验公式所得到的实际上是圆柱壳的后屈曲应力,而并非其初始屈曲应力.承受局部轴向压力的圆柱壳,在压力作用点附近亦形成一个与后屈曲承载力平台对应的局部凹陷.同上述凹陷一样,这类凹陷需要一个近似常量的压力来维持其不稳定的后屈曲平衡.给出了该作用力的计算公式,且它与t2.5成正比,从而亦间接证明了后屈曲应力或经验公式确定的应力与t1.5成正比的关系.对以往试验现象作出了合理解释,提出的两个计算屈曲应力和局部屈曲荷载的公式具有理论意义和实用价值.     

薄壁圆钢管混凝土柱轴压极限承载力分析

为了研究薄壁圆钢管混凝土柱轴压极限承载力是否适用CECS:2012《钢管混凝土结构技术规程》提供计算式,制作了不同壁厚(t=0.92、1.42、1.92 mm)、不同高度、不同钢管强度的9根圆钢管混凝土柱构件进行试验研究;试验结果表明薄壁圆钢管混凝土柱依然有很好的承载力及延性;对构件极限承载力对比发现,试验结果与按构件实际强度计算结果基本吻合,表明薄壁圆钢管混凝土柱轴压极限承载力依然适用《规程》提供计算式,且按《规程》提供计算式偏于保守,并根据试验结果对薄壁圆钢管混凝土柱的极限承载力取值进行了建议。     

轴压圆钢管混凝土柱的极限分析

本文利用侧限混凝土的本构关系 ,对钢管混凝土圆柱在单调轴压荷载作用下进行极限状态分析 ,并提出了极限承载力和极限变形的计算方法     

考虑初始缺陷的冷弯矩型管轴压极限承载力研究

运用ANSYS通用有限元软件包,综合考虑初始几何缺陷、残余应力、冷弯效应等因素,分析了壁厚大于6mm的冷弯矩型管轴心压杆的极限承载力,得出其稳定系数,并与《钢结构设计规范》、《冷弯薄壁型钢结构技术规程》的计算结果进行对比,提出了冷弯中厚壁矩型管轴心压杆稳定系数的初步确定方法。     

金属薄壁圆柱壳轴压试验研究

对在轴压作用下充液的金属薄壁圆柱壳屈曲前沿柱壳不同高度的轴向和径向应变以及上端液体的内压变化进行了研究,找出了轴向和径向应变的变化规律,试验发现：轴压和内压基本呈线性规律;径向应变变化以中点上下基本对称,轴向应变变化大致呈均匀分布。     

冷弯薄壁型钢拼合截面柱轴压承载力计算

为了研究冷弯薄壁型钢拼合截面柱的轴压承载力,对各国有关冷弯薄壁型钢拼合截面柱的轴压试验进行了ANSYS有限元模拟分析,有限元计算结果与试验结果吻合良好,从而验证了有限元方法的正确性。采用有限元方法分析了构件截面形式、截面尺寸以及长细比对冷弯薄壁型钢拼合截面柱拼合效应的影响,提出了冷弯薄壁型钢拼合截面柱轴压承载力的简化计算方法。分析结果表明:随着长细比的增大,拼合截面柱的拼合效应随之增大。对于主要通过螺钉将腹板进行拼合的构件,当翼缘宽厚比一定时,随着截面宽高比的增大,腹板拼合的整体性增强,从而使拼合效应增大,而截面面积的改变对拼合效应的影响则不是很明显。     

残余应力对局部轴压焊接圆柱壳承载力的影响

焊接钢圆柱薄壳广泛应用于钢筒仓和钢油罐结构中,屈曲通常是该结构的设计控制条件,圆柱薄壳的屈曲在大多数荷载工况下对焊接几何缺陷十分敏感.现有研究标明,焊接残余应力可少量提高均匀轴压圆柱壳的稳定承载力,但对于局部轴压荷载下圆柱薄壳中残余应力的效应,相关的研究很少.采用施加收缩应变法,建立了分别考虑焊接几何缺陷以及考虑或不考虑焊接残余应力焊接圆柱薄壳的数值分析模型,研究了含有周向焊缝、竖向焊缝以及砌砖式焊缝(patterned welds)的局部轴压焊接圆柱壳屈曲行为,通过比较考虑/不考虑残余应力圆柱薄壳的计算结果,得到残余应力对局部轴压圆柱壳承载力的影响.     

大型薄壁钢管构件的轴压稳定分析

采用非线性有限元方法对大直径薄壁钢管构件在轴压荷载下的受力性能进行了综合分析,考虑多种因素对大直径薄壁钢管轴压稳定承载力的影响。通过分析及参照相关规范提出了大直径薄壁钢管构件轴压稳定承载力的建议计算公式。     

非对称荷载作用下具有初始几何缺陷的单层球面网壳的稳定极限承载力研究

为了研究非对称(半跨均匀)荷载对具有初始几何缺陷(节点偏差)的单层球面网壳稳定性的影响,采用N阶特征缺陷模态法模拟节点偏差,利用有限元软件ANSYS对矢跨比分别为1/3、1/4、1/5、1/6和1/7的K8型单层球面网壳进行了荷载-位移非线性全过程分析。通过对网壳结构施加全跨缺陷、半跨缺陷、全跨荷载、半跨荷载不同组合作用的方法,可以判断结构对非对称荷载的敏感程度以及非对称荷载与初始几何缺陷对结构相互影响的关系。分析表明:单层球面网壳在施加半跨缺陷和半跨荷载组合下的最不利缺陷模式均出现在前3阶,此状态下网壳的稳定极限承载力极低;矢跨比为1/5的K8型单层球面网壳结构受半跨缺陷影响较大,其稳定极限承载力下降最为显著;单层球面网壳结构全跨缺陷的最不利分布模式受荷载布置方式的影响较小;在非对称荷载作用下,初始几何缺陷的分布模式对单层球面网壳结构的稳定极限承载力影响较小。     

初始缺陷对薄壁方钢管混凝土轴压力学性能的影响分析

考虑初始缺陷的影响,采用通用有限元软件ABAQUS对薄壁方钢管混凝土轴心受压构件的力学性能进行分析,并将计算结果与试验结果进行比较,结果表示二者基本吻合。在此基础上,对不同参数条件下初始缺陷对薄壁方钢管混凝土轴心受压构件力学性能的影响进行分析。     

考虑初始缺陷的结构非线性屈曲承载力分析

应用非线性稳定分析的基本原理,采用Newton-Raphson法结合弧长控制法计算结构的平衡路径,并以柱子为例,具体计算了3种不同初始几何缺陷下,构件非线性屈曲承载力的具体数值,分析了实际工程中对构件初始缺陷进行严格控制的必要性.     

圆钢管混凝土轴压长柱极限承载力的稳定系数法

为完善圆钢管混凝土轴压长柱极限承载力的计算理论,对比分析了中国国家标准GB50936—2014和CECS 28:2012中轴压短柱极限承载力的N0计算公式,并把GB 50936—2014中基于套箍系数的N0计算公式改写成统一的形式,提出了基于正则长细比的轴压长柱的稳定系数计算式,并通过36个试件的对比,对计算式的精度和适用范围进行了分析。研究表明,现行国标GB 50936—2014中基于套箍系数的N0计算公式更为精确,基于N0计算公式和本文的稳定系数,可以计算得到更为精确的轴压长柱的极限承载力。     

单柱轴压构件承受侧向力的极限承载能力分析

结合轴压构件约束混凝土对极限承载能力的贡献，运用大型通用程序ANSYS模拟计算构件的极限承载能力，并进行了约束和非约束混凝土两者的极限承载能力的研究。     

初始缺陷对装配式铝合金房屋极限承载力影响分析

装配式铝合金房屋的极限承载力受初始缺陷的影响明显。文章分析了材料、制造、安装及使用情况等因素,发现初始几何缺陷为该类房屋的主要初始缺陷;随后进一步通过对比计算确定了几何初始缺陷的合理限值,并基此建立了装配式铝合金房屋的有限元数值模型,采用一致缺陷模态法分析了风荷载和雪荷载等控制工况下初始缺陷对装配式铝合金房屋结构承载力的影响程度。     

钢管RPC短柱轴压承载力极限平衡法分析

钢管RPC结构是一种承载力极高延性优良的新型结构,钢管对RPC的约束效果与普通钢管混凝土有差别。为建立适合于钢管RPC短柱轴压承载力计算公式,收集相关文献数据,基于极限平衡理论选用不同的核心RPC约束强度准则对钢管RPC短柱轴压承载力进行了计算分析。结果表明:极限平衡理论可用于钢管RPC短柱轴压承载力计算,但其计算精度依赖于RPC常规三轴强度屈服准则;钢管对RPC的强度约束效果相比普通混凝土弱,现阶段采用极限平衡理论求解钢管RPC短柱轴压承载力时,建议核心RPC采用k=3的线模型屈服准则,而高围压的核心RPC屈服准则还有待进一步的研究与探讨。研究成果可为钢管RPC柱的工程设计和相关规范修订提供理论依据。     

钢骨混凝土轴压柱抗火极限承载力计算

提出了在标准火灾升温作用下钢骨混凝土轴压柱极限承载力与变形的计算方法,通过试验对计算方法进行了验证。在此基础上,对混凝土强度、钢骨强度、钢骨含钢率、截面尺寸和受火时间等承载力影响参数进行了计算分析,并分别给出了拟合计算式,可供钢骨混凝土柱抗火设计参考。     

截面尺寸对轻骨料柱极限承载力影响分析

通过建立三个不同截面尺寸的轻骨料混凝土柱模型,借鉴轻骨料本构关系,在有限元软件的辅助下,模拟三个模型在轴心荷载作用下的极限承载力,然后对三个模型的极限承载力与理论值对比分析,验证了规程的合理性,并为轻骨料柱轴压下,极限承载力计算进行了更进一步的说明。     

方钢管混凝土短柱轴压极限承载力研究

采用统一强度理论,对方钢管混凝土短柱的核心混凝土有效约束区和非有效约束区进行受力分析,通过方钢管的宽厚比对方钢管与核心混凝土间的约束效应进行控制,提出了方钢管混凝土短柱轴压极限承载力的计算公式,并对其影响因素进行了分析。然后将其推广到不同截面形式的钢管混凝土短柱轴压极限承载力的计算中,将计算值与试验值进行对比,验证了公式的合理性。该研究为钢管混凝土短柱承载力的研究提供了一定的理论依据。