三角形空翼缘梁的极限承载力试验研究

在澳大利亚学者提出的空翼缘梁(HFB)的基础上,提出一种新型三角形空翼缘梁(THFB)。通过试验测试,对三角形空翼缘梁(THFB)和传统H型钢梁在承受集中荷载作用下的破坏过程进行了对比,发现两种梁的破坏模态存在明显差异,THFB在集中荷载作用下极易发生局部屈曲,传统H型钢梁则易发生整体失稳,且THFB比传统H型钢梁具有较好的抗弯扭性能。利用有限元软件ANSYS对试验试件进行有限元模拟,试验结果和有限元模拟结果吻合较好。基于所建的有限元模型对THFB进行参数分析,参数主要包括上翼缘板厚、上翼缘板宽、腹板厚和钢材屈服强度,得出了THFB梁的承载力随不同参数的变化规律。最后结合理论和有限元分析,验证了Eurocode 3提供的H型钢梁设计公式计算THFB极限承载力的适用性。研究结果表明:采用Eurocode 3提供的H型钢梁设计公式对THFB的极限承载力进行验算是安全的,但偏于保守。     

冷弯薄壁卷边槽钢组合工字梁极限承载力计算的有效宽度法

为了研究冷弯薄壁卷边槽钢组合工字梁的受弯性能,对三种截面形式共计9根卷边槽钢组合工字梁进行破坏性试验研究,建立有限元分析方法对试件进行模拟分析,有限元计算结果与试验结果吻合良好,验证了有限元方法的正确性。接着采用有限元方法对冷弯薄壁卷边槽钢组合工字梁进行大量参数分析,钢种和受压翼缘宽厚比对受压翼缘有效宽厚比的影响较大,梁的长度、腹板高厚比与板件厚度对梁受压翼缘有效宽厚比的影响小。最后在对典型截面梁构件进行参数分析的基础上,得出卷边槽钢组合工字梁受压翼缘板件的有效宽厚比计算表格与计算公式,提出计算冷弯薄壁型钢梁极限承载力的有效宽度法,并通过试验验证了有效宽度法计算梁极限承载力的正确性和适用性。     

工字梁的抗剪极限承载力

对工字梁腹板抗剪极限承载力的研究进行总结,对各种公式与文献中的试验结果进行对比,将拉力场理论和转向应力场理论的假定与ANSYS分析揭示的腹板应力发展变化规律进行对比,指出了假定和数值分析结果的不一致。提出了翼缘对腹板转动约束的合理参数,得到精度良好的考虑翼缘约束的腹板剪切屈曲系数。利用得到的屈曲系数,考虑翼缘抗弯承载力的贡献,提出新的工字梁抗剪极限承载力的计算公式。与现有试验数据和ANSYS非线性有限元分析结果的对比,证实建议方法离散性较小,适用范围广,尤其是对于通用高厚比较大的梁,较以往方法有了较大改进。     

钢筋混凝土带翼缘剪力墙承载力计算分析

利用非线性有限元软件ABAQUS对已有的钢筋混凝土带翼缘剪力墙模型试验进行模拟分析,通过与试验结果的比对验证了有限元模型的准确性,进而分别研究了轴压比、剪跨比、剪力墙长宽比、翼缘截面宽厚比、混凝土强度等参数对带翼缘剪力墙承载力的影响,得出了一些有价值的结论。     

型钢混凝土梁正截面承载力优化分析

通过对15个型钢混凝土梁构件(只改变内置型钢上翼缘宽度)的梁中单调加载试验进行有限元模拟,从有限元的计算结果以及理论分析得出,型钢混凝土梁构件内置型钢的上翼缘的宽度与下翼缘之比为0.7～0.8时,对核心区混凝土有高效约束,同时核心区的混凝土对内置型钢翼缘有有效的支撑,并且内置型钢、钢筋和混凝土都能充分发挥其力学性能,即达到最佳经济模式。     

矩形管截面塑性极限承载力相关关系

随着钢管加工制作工艺的发展,矩形钢管结构的应用也越来越普及.因此,对矩形钢管截面在复杂内力下的极限承载力相关关系的准确了解就显得很有必要.简述了矩形截面钢管极限承栽力的研究现状,对矩形管截面塑性极限状态下的弯矩-剪力相关关系进行了推导,并通过有限元参数分析,以截面高跨比和腹板-翼缘面积比为参数,分析了剪力对矩形管截面极限弯矩的影响.最后,给出了轴力、弯矩、剪力和扭矩共同作用下矩形管截面的极限承载力相关关系表达式,并绘制了可供结构设计使用的复杂内力下的极限承载力相关曲面.     

竖向荷载下现浇楼盖中的梁支座截面有效翼缘宽度

为了考虑梁板协同工作对梁受力性能影响,可将现浇楼盖中的梁按T形截面进行计算分析,其首要问题是梁截面有效翼缘宽度的取值。对带现浇楼板的连续梁在竖向荷载作用下的受力性能进行非线性有限元分析,并在用试验验证计算结果可靠性的基础上,分析了板厚、梁高、梁宽、梁跨、板宽、约束条件、荷载形式、纵向裂缝等因素对梁中支座截面有效翼缘宽度的影响。分析结果表明,上述因素对梁支座截面有效翼缘宽度均有一定影响,其中以梁高、梁跨和梁宽的影响较明显。最后,对现浇钢筋混凝土弱节点框架提出了竖向荷载作用下梁中支座截面有效翼缘宽度的建议公式。     

翼缘非等厚矩形钢管混凝土梁受弯性能研究

为了研究翼缘非等厚矩形钢管混凝土梁的受力性能,进行了7根钢管混凝土梁的四点弯曲试验,试件的变化参数为钢管上、下翼缘厚度和混凝土强度。结果表明,钢管上下翼缘厚度之比越小,承载力极限状态下的截面中性轴越靠下,表明参与工作的混凝土越多,组合截面承载性能越好;当上下翼缘厚度之比约为1/3时,通过提高混凝土的强度能有效增大构件的受弯承载力。采用有限元软件ABAQUS对受弯试验进行了全过程模拟,得到的结果与试验结果吻合。模拟分析还表明,优化后的翼缘非等厚矩形钢管混凝土截面不仅增大了钢管分担的弯矩,同时也增加了混凝土的工作面积,两者共同作用提升了构件的受弯承载力,当含钢率约为0.2时,承载力相较于等壁厚构件可提升15%以上。在平截面假定的基础上推导了翼缘非等厚矩形钢管混凝土组合截面受弯承载力的解析表达式,并探讨了对构件截面的优化问题,特别对含钢率较高的高强混凝土构件,优化截面的承载力提高效果显著。研究结果表明,翼缘非等厚矩形钢管混凝土梁具有良好的承载性能和变形性能。     

钢筋混凝土工字桥梁的建模与动力分析

本文设计了两种截面的钢筋混凝土工字梁,并对使用的两座预应力混凝土梁桥的动力特性进行了对比分析。两座桥的长度、宽度和主梁深度相同。然而,第一座桥使用了六个传统窄翼缘型工字梁,而第二座桥仅使用了四个宽翼缘型工字梁。桥梁对动荷载的响应是借助于复杂的有限元模型获得的。对桥梁进行了模态和时程分析,以确定两座桥梁的动态特性、行为和响应。获得了桥梁的动力特性和挠度,并对不同主梁和跨度的桥梁进行了比较。有限元模型的输出表明,虽然宽翼缘型工字梁梁数较少,但其挠度小于传统窄翼缘型工字梁的相应值。     

超高层建筑施工整体钢平台钢梁螺栓节点刚度影响因素研究

为研究模块化整体钢平台钢梁间连接节点刚度的影响因素,对8个不同构造的主次梁螺栓连接节点进行有限元数值模拟,并通过试验与有限元模拟结果进行对比验证。分析了螺栓规格、节点螺栓数量以及翼缘连接等因素对主次梁螺栓连接节点抗弯刚度的影响。研究结果表明:螺栓孔间隙减小、螺栓个数增加、翼缘连接设置可提高钢平台主次梁螺栓连接节点的抗弯刚度。根据数值模拟结果,对整体钢平台标准化以及主次梁螺栓连接节点构造提出建议。     

基于ANSYS的钢框架梁柱四角钢连接有限元分析

运用ANSYS对梁、柱四角钢的半刚性连接进行了有限元分析,得到了此类连接在单调加载下的应力、应力分布以及破坏形式。在分析中考虑了几何非线性、材料非线性和状态非线性的影响。有限元分析考虑了柱翼缘厚度、柱腹板厚度、顶底角钢厚度、腹板角钢厚度、梁高度和螺栓直径的影响,并进行了循环荷载分析,得出了此种连接的弯矩-转角曲线及相应的刚度退化曲线。     

钢-混凝土连续组合梁受力性能的有限元分析

为了分析钢-混凝土连续组合梁混凝土翼板的厚度、钢梁翼缘厚度、腹板高度和厚度等参数的变化对梁的应力和挠度的影响,利用ANSYS有限元软件,对两跨连续组合梁进行非线性瞬态分析,将计算结果和实测结果进行比较,验证了该模型的有效性。通过变换组合梁混凝土翼板的厚度,钢梁翼缘的厚度,腹板的厚度和高度,分析得出对梁的应力和挠度的影响强弱依次为：混凝土板厚,腹板高度,钢梁上下翼缘的厚度,腹板的厚度。     

梁板协同工作的设计方法探讨

以梁板协同工作为研究内容,分析了楼板作为翼缘对梁刚度和承载力的影响,并利用梁板顶面对齐的弹性楼板计算模型,进行了梁板协同设计的计算,使梁板协同工作的设计达到安全、合理、节能的效果。     

悬伸梁和双跨连续梁的整体稳定承载力试验研究

为了研究悬伸梁和双跨连续梁在集中荷载作用下的整体稳定性能,对两种单轴对称截面形式(上翼缘加强、下翼缘加强)、两种悬伸长度(1200mm、1600mm)共计5根悬伸梁,以及一种单轴对称截面形式(上翼缘加强)、三种相邻跨度之比(1∶0.48、1∶0.64、1∶1)共3根双跨连续梁进行了试验研究。在进行破坏试验前,对悬伸梁进行了三种荷载作用位置的弹性试验,对连续梁进行了三种加载比例的弹性试验,并利用Southwell法确定了临界荷载。试验研究结果表明:当最大弯矩出现在悬伸梁的简支跨且上翼缘受压时,上翼缘加强构件稳定承载力明显高于同尺寸的下翼缘加强构件;悬伸长度为1600mm的构件承载力明显高于悬伸长度为1200mm的构件承载力;荷载作用在简支梁段跨中时构件稳定承载力最低,荷载作用点离中间支座越近构件稳定承载力越高。双跨连续梁中,在等比例加载时,相邻跨度之比越大,构件稳定承载力越高。此外,对试验进行了有限元模拟,计算结果与试验结果吻合良好。     

波纹腹板多钢种混用悬臂梁整体稳定性能研究

提出一种波纹腹板多钢种混用悬臂梁,采用ABAQUS建立其有限元模型,分别研究翼缘屈服强度、翼缘宽度、翼缘厚度及初始缺陷对梁整体稳定性的影响。结果表明:随着翼缘屈服强度、宽度、厚度逐步增大,初始缺陷逐步减小,梁的整体稳定承载力均逐渐提高。在此基础上提出了波纹腹板多钢种混用悬臂梁整体稳定承载力的建议计算方法,采用两种修正几何参数的方法并与有限元结果对比,推荐使用修正抗扭惯性矩It的等效厚度法。     

基于修正软化拉-压杆模型的型钢#br# 混凝土深梁受剪承载力研究

为研究型钢混凝土深梁的受剪承载力,完成7组型钢混凝土深梁的静力试验和有限元分析,主要考虑剪跨比、型钢腹板高度及翼缘宽度等影响因素。试件的破坏模式为斜压破坏和剪切破坏。剪跨比对破坏形态有较大影响,较大的型钢腹板高度和翼缘宽度显著提高试件受剪承载力。在试验研究和有限元分析的基础上,考虑钢筋混凝土部分的软化效应、非软化混凝土与型钢翼缘的协调变形作用及腹板部分的受剪贡献,建立修正软化拉-压杆模型,并采用叠加原理推导型钢混凝土深梁受剪承载力实用计算方法。结果表明：修正软化拉-压杆模型能较好地反映型钢混凝土深梁的破坏特征和受力机制,文中提出的受剪承载力计算方法与试验数据吻合较好,对受剪影响因素考虑更加全面,能较好地预测型钢混凝土深梁的受剪承载力。     

翼缘削弱型节点钢结构的力学性能研究

对翼缘削弱型节点框架进行变形、平面内稳定承载力以及梁平面外屈曲等方面的综合分析。利用MATLAB数值语言编制有限元程序对框架进行变形分析;利用ANSYS有限元软件对框架结构进行特征值屈曲分析和非线性屈曲分析;在梁临界弯矩计算式基础上,采用梁单元对梁进行了平面外屈曲分析;将以上几方面的分析结果和普通节点框架的计算结果进行对比,详细阐述梁端削弱对翼缘削弱型节点钢框架的力学性能影响。研究结果表明:梁翼缘削弱会增大钢框架的侧向变形、降低钢框架的稳定承载力,导致梁更易发生平面外屈曲,在工程应用中要充分考虑梁翼缘削弱的影响。     

非对称钢梁截面组合框架梁端极限状态下有效翼缘宽度研究

针对工程中常用的上翼缘小而下翼缘大的非对称截面钢梁，为了得到对应的混凝土楼板的有效翼缘宽度，基于已有对于对称钢梁截面情况的研究与相应的公式，通过精细化有限元参数分析修正相关系数，在有限元软件MSC.MARC(2018)中建立精细化数值模型，识别出影响极限状态有效翼缘宽度的主要变量，包括钢主梁的上下翼缘宽度、钢横梁的上翼缘宽度。对数值算例结果进行回归分析，得出非对称钢梁截面组合框架梁梁端极限状态有效翼缘宽度的计算方法。结果表明：建议公式计算的正弯矩和负弯矩下的有效翼缘宽度均满足工程精度要求，与已有研究和规范公式对比，研究中的建议公式计算得出的相对误差和离散性均最小。     

预应力梁板体系的空间分析及有效翼缘宽度

结合一实际工程 ,建立了较精确的有限元模型 ,对有粘结预应力梁板柱体系进行空间分析 ,得出了结构的应力分布 ,并与现场实测结果进行了比较 ,两者吻合较好。按静力等效原理着重讨论了预应力梁支座截面和跨中截面有效翼缘宽度的合理取值 ,结果表明 ,预应力梁的有效翼缘宽度与结构受力的类型密切相关 ,在预应力等效轴向力作用下比等效横向力和等效集中弯矩作用下梁有效翼缘宽度大许多。另外还值得注意的是 ,在预应力等效荷载作用下 ,采用等代空间框架法分析将无法反映跨中截面板面的拉应力峰值。     

考虑边缘构件剪力墙抗震抗剪承载力计算

采用有限元程序VecTor2对矩形截面剪力墙、带端柱剪力墙和带翼缘剪力墙试件进行模拟试验对比,验证应用有限元程序VecTor2分析跨高比1. 0～1. 5的各种截面形式剪力墙构件抗震抗剪承载力的可行性。在此基础上,通过VecTor2软件对带端柱、带翼墙截面剪力墙抗剪承载力进行参数分析。分析结果与收集到的试验结果表明:在剪跨比为1和1. 5时,与矩形截面剪力墙相比,随着边缘构件的截面面积以及纵筋配筋率的增大,带边缘构件剪力墙的抗震抗剪承载力相应增加。利用收集到的国内外试验结果以及有限元分析结果,以边缘构件相对面积与纵筋率为变量,对带端柱以及带翼缘剪力墙的抗剪承载力进行了非线性回归分析,分别得到在具有95%保证率,针对带端柱和带翼缘剪力墙抗剪承载力计算式的修正系数算式。