正弦波纹腹板工字钢梁的挠度理论计算与分析

正弦波纹腹板工字型截面构件是一种具有良好的刚度、强度、稳定性的新型构件.文章采用虚功法原理计算正弦波纹腹板工字型截面梁的挠度,给出了正弦波纹腹板工字型截面梁在两端简支和两端固支情况下在跨中集中力和均布荷载作用下的梁的挠度计算公式;采用有限元方法分析了正弦波纹腹板工字型截面梁在荷载作用下的位移,并和文章推导的挠度计算公式进行了对比.结果表明：正弦波纹腹板工字型截面梁在计算挠度时需注意剪应变引起的梁的变形;同时,理论公式计算值和有限元计算数值解吻合较好.     

单点加载翼缘纵向变厚度工型截面简支梁变形解析解法

目的研究采用纵向变厚度(LP)钢板作翼缘的翼缘纵向变厚度工型截面简支梁的变形,推导单点加载时其变形计算公式,解决该类梁的弹性变形问题.方法运用基于变形体虚功原理的单位荷载法和直接积分方法推导不同跨度、截面尺寸和翼缘厚度变化率下跨中挠度计算公式,并讨论剪切变形的影响;运用通用有限元软件ANSYS的BEAM188和SHELL181两种单元进行对比验证.结果考虑剪切变形的理论计算结果与BEAM188单元计算结果相差不超过0.5%,与SHELL181单元计算结果相差最大为3%,计算结果十分接近,验证了理论解的正确性.结论与传统等厚度工型截面梁相比,采用此种翼缘变厚度工型截面梁,使构件截面设计更加合理,在承载力相同的情况下,可大大减少钢材用量;且可降低剪切变形影响;建议采用此种翼缘纵向变厚度工型截面梁行结构优化设计.     

基于欧拉与铁摩辛柯理论的简支梁挠度分析

欧拉理论在计算梁挠度时只计入了弯矩引起的变形,铁摩辛柯理论考虑了剪切变形引起的梁的附加挠度.为了分析它们对简支梁挠度的影响情况,给出了其主要推导过程和挠曲线方程,同时结合弹性力学解进行数值对比分析,得到不同跨高比下两种理论对梁挠度的影响程度和基本应用范围.     

一种计入剪力滞及剪切变形效应的箱梁自振频率计算方法

由于剪力滞效应及剪切变形的存在,箱梁的弯曲振动频率按照初等梁理论计算往往存在较大的误差.综合考虑箱梁的剪切变形及剪力滞效应,利用能量变分原理分析简支箱梁的自由振动,推导出考虑剪力滞效应及剪切变形的简支箱梁的各阶自振频率的解析解,较以前只能计算振动基频有所推广.验证算例计算表明本文方法理论推导正确,计算精度较初等梁理论大大提高.最后对剪力滞效应及剪切变形对箱形梁自振特性的影响进行了讨论,发现考虑剪力滞效应以及考虑剪切变形均使简支箱梁的振动基频降低,且对于箱梁的高阶振动频率降低程度尤为明显;而箱梁的宽跨比是影响其降低程度的最重要因素.     

钢筋混凝土短梁挠度的研究

分析了钢筋混凝土简支短梁和连续短梁实测荷载-挠度曲线的特征,剪切斜裂缝的出现引起钢筋混凝土短梁荷载-挠度曲线的明显转折,剪切刚度和剪切变形对钢筋混凝土短梁的挠度有较大影响.斜裂缝出现后,箍筋和水平腹筋对钢筋混凝土短梁的剪切刚度有较大影响,从而对钢筋混凝土短梁的挠度产生较大影响.对钢筋混凝土短梁,只考虑弯曲变形按现行设计规范计算所得挠度与试验实测挠度误差显著,剪切效应对钢筋混凝土短梁挠度的影响不可忽略.     

分解等截面直梁弯曲变形和剪切变形的试验方法

提出能够准确分解等截面直梁弯曲变形和剪切变形的试验方法. 基于小变形理论,在梁的弯曲变形可以由梁段上缘、下缘附近纵向纤维长度变化表征的假定下,推导采用实测梁段上、下纵向纤维长度变化计算弯曲挠度的方法,获得弯曲变形对上、下纵向纤维端点对角线长度变化的影响. 在梁的剪切变形只引起梁段对角线长度变化的假定条件下,推导利用实测梁段对角线长度变化计算剪切挠度的方法. 在非对称荷载条件下,确定实测截面转角引起挠度的计算方法. 上述弯曲挠度、剪切挠度和截面转角引起的挠度合并构成目标截面基于变形分解的推算挠度. 推算挠度完全独立于目标截面的实测挠度. 完成4个钢筋混凝土等截面梁试件的荷载试验,实测了剪跨长度范围上缘、下缘附近纵向纤维的长度变化、对角线长度变化和截面转角. 在各级荷载下,利用实测数据计算得到的荷载点截面推算挠度与实测荷载点挠度吻合良好,验证了该变形分解方法的可靠性.     

蜂窝梁的挠度影响因素分析

对蜂窝梁的扩张比,孔的类型,蜂窝梁的高跨比和剪跨比四个因素对挠度的影响进行分析比较,并与等截面实腹式梁的挠度进行对比,得出蜂窝梁的扩张比,高跨比对挠度影响较大,并指出蜂窝梁扩张比的合适范围及挠度扩大系数α值的变化规律.     

考虑剪切变形影响时变截面梁的挠度计算

选择合适的挠曲线方程和转角方程,采用能量法计算了变截面梁在考虑剪切变形影响时的挠度.该方法原理清晰,计算简便,精度较高,而且适于编程电算,对工程设计人员具有一定的参考价值.算例计算结果还表明,对于两端固定的变截面梁,当其截面尺寸较大和计算长度较小时,剪切变形对梁挠度的影响不可忽略不计.     

剪切变形及斜裂缝影响的钢筋砼梁挠度计算

以弹性体的变形为出发点,考虑钢筋混凝土的弹塑性和开裂截面几何特性,给出了考虑剪切变形和斜裂缝影响的挠度计算公式,并附有算例。     

高层框架侧移计算的连续化方法

建立了考虑柱轴向变形的高层变截面框架分段连续化模型,利用考虑剪切变形的梁弯曲理论导出了高层变截面框架侧移计算公式。算例分析说明,忽略柱轴向变形的影响将会给高层框架侧移计算带来较大误差。     

高层框架侧移计算的连续化方法

建立了考虑柱轴向变形的高层变截面框架分段连续化模型 ,利用考虑剪切变形的梁弯曲理论导出了高层变截面框架侧移计算公式。算例分析说明 ,忽略柱轴向变形的影响将会给高层框架侧移计算带来较大误差。     

复合材料加固混凝土梁斜截面承载力的研究

外粘贴纤维复合材料(FRP)加固钢筋混凝土梁的斜截面承载力与加固方式、FRP材料、FRP-混凝土界面应力和混凝土梁的原始参数有关。针对汶川地震中大量的斜截面破坏问题,分析了不同的加固方式、加固材料、配箍率、剪跨比和混凝土强度等参数对加固效果的影响。结果表明:FRP综合加固后混凝土梁斜截面承载力和变形能力明显提高,混凝土裂缝扩展延缓,加固效果明显;其中剪跨比和混凝土强度对加固后梁的挠度影响较大,而配筋率对加固后梁的承载力和变形能力均有较大影响,但对承载力影响最明显。同时对外贴FRP加固后混凝土梁的斜截面承载力进行理论分析,通过与已有的理论计算公式相比较,理论计算结果与试验结果符合较好。     

基于精细梁模型的向量式有限元分析

精细梁不同于Euler梁和Timoshenko梁,该模型在考虑剪切变形的同时还考虑了横向弯曲时截面转动产生的附加轴向位移及横向剪切变形影响截面抗弯刚度后产生的附加横向位移。推导了适用于向量式有限元分析的精细梁单元应变和内力表达式,采用FORTRAN自编了向量式有限元程序。对悬臂梁、两端固支梁和门式框架进行了算例分析,对比了采用不同梁单元模型下结构的竖向位移。结果表明:当高跨比较小时,3种梁单元的竖向位移相差不大;当高跨比较大时,精细梁单元的竖向位移较Euler梁和Timoshenko梁明显增大,表明剪切变形及刚度折减引起的附加轴向位移、附加横向位移不能忽略。精细梁单元模型对高跨比较大的梁进行分析可望得到更精确的结果。     

简支梁横向振动固有频率的误差分析

采用欧拉-伯努利梁理论求解等直梁的固有频率存在一定的误差,而考虑剪切变形及转动惯量影响的铁摩辛柯梁理论求解的固有频率较为精确.结合工程实际,在常用设计参数范围内,以矩形、圆形、薄壁圆管、工字形和箱形等工程常用典型截面的简支混凝土梁或钢梁为研究对象,计算分析了欧拉-伯努利梁理论求解横向振动固有频率的误差.计算结果表明:矩形、圆形截面混凝土梁的第1阶频率误差均在5%以内,可满足工程需要;工字形、箱形、圆管截面钢梁的第1阶频率误差,只有在高跨比较小时方可满足5%的限值;而对于第2阶及更高阶频率,误差通常远远超过5%,即该理论不再适用.     

小跨高比RC开口梁弹性扭转性能计算方法

为改善经典Vlasov弹性扭转理论应用于开口深梁计算时引起的极大计算误差,在Vlasov理论的基础上,引入剪切变形的影响,推导了约束扭转计算公式,获得考虑剪切变形影响的平衡微分方程,并利用初参数法得到解析解.同时,分别应用本文提出的计算方法、Vlasov理论及ABAQUS有限元模拟,对跨度分别为6.65 m和3.325 m的钢筋混凝土U型梁进行了计算分析.计算结果表明:两种计算方法应用大跨高比的U型长梁的扭转角的计算结果相差不大（当l/h＞10时,误差在20%以内）,与试验结果和有限元模拟结果均基本一致;但对于小跨高比的U型短梁,Vlasov理论极大低估了截面的扭转角（当l/h＜6时,误差在40%以上）,而本文提出计算方法所得的计算结果与试验及有限元模拟结果均吻合较好.本文所提方法克服了Vlasov经典理论中忽略剪切变形的局限性,不仅适用于大跨高比的开口薄壁构件的扭转计算,而且适用于小跨高比的开口薄壁结构的扭转分析.     

二次受力钢筋混凝土连续叠合染的非线性分析

对钢筋混凝土连续叠合梁的截面受力性能进行非线性分析,得出叠合梁跨中截面的受力钢筋应力超前值比简支叠合梁的大、后浇混凝土受压应力滞后值比简支叠合梁的小,造成第1阶段的曲率、挠度增长过快,裂缝出现过早,利用有限元分析,发现连续叠合梁具有跨中截面弯矩超前,支座负钢筋应力滞后的特征,促使跨中和支座之产不断发生塑性内力重分布,从而提高了连续叠合梁的塑性变形能力、承载力、抗裂性。     

碳纤维加固钢筋混凝土受弯构件正截面疲劳理论与低温疲劳性能试验

为了探索低温条件下碳纤维加固钢筋混凝土构件的疲劳性能,寻找疲劳破坏规律,展开了受弯构件正截面疲劳理论的推导研究。利用两根试验梁在－３０～－２０℃下进行疲劳加载试验,得出加固梁挠度、刚度、裂缝及疲劳强度的变化规律,对比研究了其在低温与室温下的疲劳性能。试验结果表明：低温疲劳荷载下,碳纤维布通过限制裂缝发展提高了混凝土梁的抗疲劳变形能力;加固梁的挠度明显小于室温疲劳荷载下的挠度,裂缝分布规律较好,裂缝宽度较小;碳纤维加固梁正截面疲劳承载力符合要求,具有一定的安全储备;现有的碳纤维加固梁跨中疲劳变形计算公式并不适用于低温情况。     

剪力滞对超静定箱梁结构性能的影响分析

提出一种考虑梁弯曲与剪力滞变形耦合影响的分析箱梁剪力滞效应的有限元方法,导出相应的有限单元公式。在此基础上,首先分析简支静定箱梁的剪力滞系数和考虑剪力滞影响的梁的挠度,并与相应的变分法解析结果作对比,然后分析超静定连续箱梁的剪力滞系数,将其结果用叠加法和系数矩阵法结果进行验证。最后分析剪力滞对超静定多跨连续箱梁内力及变形的影响。结果表明：剪力滞对静定和超静定箱梁变形及截面应力重分布的影响较大;剪力滞对超静定箱梁内力重分布的影响很小,可以在设计计算中忽略不计。     

轴向静载作用下非线弹性梁自由振动的响应分析

针对简支非线性弹性矩形截面梁,在计及轴向静载变形对梁的影响、考虑梁的非线性效应的情况下,运用Galerkin原理和林滋泰德-庞加莱法对梁进行研究,得到其动力响应解,并针对结果进行分析讨论.     

轴向静载作用下非线弹性梁自由振动的响应分析

针对简支非线性弹性矩形截面梁，在计及轴向静载变形对梁的影响、考虑梁的非线性效应的情况下，运用Galerkin原理和林滋泰德一庞加莱法对梁进行研究，得到其动力响应解，并针对结果进行分析讨论．