方形钢管和钢管混凝土的性能研究

对方钢管和钢管混凝土的局部屈曲进行研究,主要分析不同的深厚比对钢构件的影响。通过对24个深厚比数值为50～125的构件进行试验发现,混凝土的存在会影响已有的屈曲模式,并显著增加钢管混凝土的屈曲承载力。采用ABAQUS软件建立数值模型,并与试验结果进行有效对比。从设计角度来看,当构件深厚比高于50时,计算钢构件对钢管混凝土承载力贡献的同时应包含局部屈曲效应。例如,对深厚比超过120的细长板,其后屈曲效应能明显增加其承载能力,所以在计算钢构件对承载能力的贡献时应考虑这一效应。最后,提出计算包括短粗和细长钢结构复合截面的承载力计算公式,并通过了大量试验结果的验证。     

方形钢管混凝土钢管壁弹性屈曲分析

对方形钢管混凝土钢管壁局部屈曲行为进行弹性分析,推导钢管壁发生局部屈曲时的屈曲系数、屈曲半波长及临界屈曲应力表达式,并与局部屈曲试验研究成果进行比较,提出更为合理的计算公式,为后续的进一步研究打下基础。     

方形钢管混凝土钢管壁弹性屈曲分析

对方形钢管混凝土钢管壁局部屈曲行为进行弹性分析,推导钢管壁发生局部屈曲时的屈曲系数、屈曲半波长及临界屈曲应力表达式,并与局部屈曲试验研究成果进行比较,提出更为合理的计算公式,为后续的进一步研究打下基础.     

基于有限条法的带约束拉杆方形钢管混凝土柱局部屈曲模型

现有的带约束拉杆方形钢管混凝土柱钢板局部屈曲模型仅能考虑拉杆的纵向间距对其局部屈曲性能的影响,具有一定的局限性。针对带约束拉杆方形钢管混凝土轴压柱钢板的局部屈曲特性,通过界定约束拉杆的影响区域,基于有限条法建立了带约束拉杆方形钢管混凝土轴压柱局部屈曲的全新模型。利用已有试验结果对所提模型的计算结果进行验证,并与现有模型的计算结果进行比较。与现有模型相比,所提模型的计算结果能反映约束拉杆的水平间距、纵向间距以及直径对带约束拉杆方形钢管混凝土柱临界局部屈曲应力的影响,且计算结果与试验结果整体上更为接近。应用所提出的模型,研究约束拉杆的水平间距、纵向间距及拉杆直径对带约束拉杆方形钢管混凝土轴压柱钢管临界局部屈曲强度的影响。结果表明,拉杆纵向间距对临界局部屈曲强度影响最为显著,水平间距次之,而拉杆直径的影响最小。最后讨论了不同约束拉杆间距和直径下钢板宽厚比的合理限值,供工程设计参考。     

空心薄壁方钢管混凝土柱局部屈曲时宽厚比限值的确定

采用通用有限元软件ABAQUS对空心薄壁方钢管混凝土轴压柱局部屈曲性能进行了分析,并将计算结果与试验结果进行比较,结果表明二者基本吻合。为方便判断构件是否发生局部屈曲,提出了屈强系数的概念。在此基础上,分别考虑了不同参数变化对构件局部屈曲性能的影响,并确定出了空心薄壁方钢管混凝土柱局部屈曲时宽厚比限值为60 235/fy。     

输电铁塔钢管构件非线性屈曲荷载理论和试验研究

针对输电铁塔钢管构件的制作过程及受力特点,比较分析了不同轴心受压构件稳定承载力理论,对屈曲荷载计算的Shanley力学模型进行修正,提出了可以考虑钢管构件初始弯曲的改进Shanley压曲荷载模型,推导了相应的轴压承载力计算式。开展同径厚比、不同长细比、不同初始弯曲幅值钢管的轴压承载力试验,试验加载结束时钢管的失效模式与改进Shanley力学模型局部一致。计算分析不同初始钢管的轴压承载力,并与试验结果进行对比,理论计算值与试验值的平均误差均小于4.0%,表明改进Shanley模型及其计算式可以定量计算初弯曲对钢管构件压曲荷载的影响,且具有很好的准确性和实用性。研究成果可供输电线路钢管塔及其他钢管结构设计参考,也为相关规范修编提供理论依据。     

二重钢管防屈曲支撑的性能研究

设计了两种二重钢管防屈曲耗能支撑试件,对其进行了性能试验,研究了这两种防屈曲耗能支撑的受力过程和耗能机理、约束单元钢管与核心单元钢管之间的间隙对支撑性能的影响,对比分析了这两种类型防屈曲耗能支撑的能量耗散系数和等效粘滞阻尼比,用ABAQUS有限元软件对这两种防屈曲耗能支撑进行了数值模拟并和试验结果进行了对比分析。研究结果表明:二重钢管防屈曲耗能支撑滞回曲线饱满,对称性、规律性、稳定性好,耗能能力强。     

方钢管高强混凝土偏压构件的试验研究与理论分析

本文进行了8根方形截面钢管高强混凝土单向压弯构件的试验研究,研究构件在不同长细比、偏心率和含钢率下的力学性能,长细比取25.4、50.8和71.6三种,偏心率在0.140～0.288之间变化,含钢率取8.2%和14.3%两种。研究结果表明:构件的承载力随着长细比和偏心率的增加迅速降低,含钢率为8.2%的构件在达到极限承载力之前钢管出现了局部屈曲。在进行试验研究的同时,还编制了非线性分析程序BC,用来分析方钢管高强混凝土压弯构件的力学性能,理论分析结果和试验结果进行了对比,两者吻合较好,在此基础上分析了长细比、含钢率、混凝土强度和钢材屈服强度等因素对偏压构件N/Nu(η)-M/Mu(ζ)相关曲线的影响。     

带约束拉杆方钢管混凝土短柱轴压性能试验研究

进行了10个带约束拉杆和5个不设约束拉杆方形钢管混凝土短柱轴心受压构件的试验研究。主要研究参数为约束拉杆直径和间距、钢管厚度、钢材强度等。试验研究表明,在轴心压力作用下,方形钢管混凝土短柱在设置了约束拉杆后,能有效改善横截面周边中部钢管对核心混凝土的约束作用,延迟或避免钢管在应力达到屈服强度前发生失稳性的局部屈曲而导致构件的过早破坏,从而使方形钢管混凝土轴压短柱的承载力和延性均有较大幅度的提高。同时,应用现有规范及规程有关方形钢管混凝土承载力计算公式,对带约束拉杆方形钢管混凝土轴压试件承载力进行计算,计算结果与试验结果相比较为保守。     

十二边形中空夹层钢管混凝土短柱的局部稳定研究

对于不同径厚比中空夹层钢管混凝土短柱构件进行了轴压试验,该试件由内外十二边形钢管之间浇筑混凝土而成。通过试验获得了试件的受压局部屈曲模式和承载能力,建立了有限元模型并通过与试验结果比较得到验证。通过有限元参数分析研究了外管宽厚比对内外钢管和混凝土的影响规律。分析了现有圆形中空夹层钢管混凝土构件设计公式对于十二边形构件的适用性,提出了修改后的设计公式,结果可为工程设计提供依据。