钢曲杆在高温(火灾)环境下的力学性能分析

高温(火灾)环境下大跨度钢曲杆力学性能会发生很大变化,本文根据钢结构、火灾学及力学基本理论,分别以三铰拱、两铰拱和无铰拱这三种形式为研究对象,提出了高温(火灾)环境下大跨度钢曲杆内力计算公式,分析了高温(火灾)下相关参数(线膨胀系数、结构温度、矢跨比、自重等)对大跨度钢曲杆承载性能的影响。研究表明:随着钢曲杆线膨胀系数增大、温度升高、自重增大,钢曲杆的内力增大,钢曲杆承载性能逐渐减小,并通过算例验证了所提方法的正确性,提出了在实际工程中如何提高钢曲杆承载性能的相关措施,可为大跨度钢曲杆抗火设计与分析提供参考。     

钢曲杆在高温（火灾）下的力学特征数值分析

高温(火灾)环境下钢曲杆的受力和变形将会产生较大变化,对结构的力学特征影响较大。本文根据结构稳定理论和热力学原理,应用有限元分析方法,结合三种不同工况,分别探讨了高温(火灾)环境下不同支座形式、杆截面形式等因素对钢曲杆力学特征的影响,并对三种工况下钢曲杆力学特征进行了数值分析与对比,得出了H型钢截面无铰钢曲杆更加符合建筑安全要求的结论,研究成果可为钢曲杆抗火研究提供参考。     

预应力钢柱火灾下的力学特征有限元分析

利用ANSYS有限元分析软件,对两种不同工况的预应力钢柱在非均匀温度场(火灾)中的受力情况进行分析。通过对构件的温度场和热力耦合分析,得出预应力钢柱在各个时刻的力学特性,并与相同工况下的理论解进行对比,得出其误差在合理范围之内。研究表明:预应力撑杆对钢柱的横向位移的变化起到约束作用;随着温度升高,预应力钢柱的变形也随之加大,钢柱截面愈小预应力钢柱变形愈大。     

预应力钢梁高温环境下的力学特征有限元分析

采用有限元方法研究预应力钢梁在受火条件下,一定时间段内构件的温度分布状况及其变化,在热分析的前提下,进行构件的热力效应分析。并将相应工况的力学特性研究与理论计算结果进行对比分析,从而进一步探索预应力钢梁在火灾(高温)条件下损伤机理。研究表明:温度高低、荷载形式、梁端约束、预应力损失、拉索布置高度等因素对钢梁的力学特性产生较大影响。所得结论可为预应力钢结构抗火设计提供参考。     

预应力钢桁架设计理论研究

概述了预应力钢桁架的概念、预应力钢桁架的工作机理 ,阐述了预应力钢桁架的原则和基本步骤 ,并介绍了常用的整体布筋预应力钢桁架的设计计算方法 ,同时指出预应力钢结构在我国的广阔应用前景。     

高温(火灾)环境下斜梁的静力特性分析

根据弹性稳定理论及Galerkin原理研究了斜梁在高温(火灾)环境下的静力特性问题,并讨论分析了温度、长细比、梁截面形式、倾斜角、隔热保护层、初始缺陷、钢结构材料特性参数等因素对斜梁静力特性的影响.     

基于遗传算法的预应力钢桁架优化设计

目的针对预应力钢桁架的结构截面变量取值离散性、设计需考虑多种因素影响、计算重分析次数较多等特点，应用遗传算法对其进行优化设计，从而达到使结构受力合理，质量最轻的目的．方法通过有限元方法对预应力钢桁架结构进行结构分析，得到相应的应力、内力，然后按照一定的优化模型对结构进行遗传操作，得到优化结果．结果应用所编程序对平面预应力钢桁架实例进行优化设计，算例表明相对于其他优化算法，遗传算法在预应力钢桁架的优化设计中具有可行性和有效性．结论所编程序具有编程简单、快捷、搜索效率和求解精度较高等特点，克服了已有工程实践中通过多次试算，按经验来确定预应力值的弊端，为预应力钢桁架的优化设计提供了一种可行的方法．     

应力约束下预应力钢桁架离散变量优化设计

对影响预应力钢桁架优化设计的2类变量,包括连续的索力值和离散的截面尺寸进行研究.建立了以应力和结构质量为约束条件、以最小化结构应变能为目标函数的数学优化模型.以杆件在预应力和外荷载共同作用下储存应变能最小确定施加在索上的预拉力.计算构件由于尺寸改变引起结构质量变化和应变能变化之比的相对差商,以此确定搜索方向.应用渐进结构优化法逐步调整构件截面尺寸,循环迭代,直至索力值和截面尺寸达到最优.算例与预应力钢结构理论结果相吻合,可为预应力钢结构工程设计提供最优的索力值和型钢的选择.     

火灾下大跨度钢桁架拱桥结构性能分析

为研究汽车火灾对大跨度钢桁架拱桥结构受力性能的影响,以主跨为240 m的某下承式钢桁架拱桥为研究对象进行受火分析计算. 首先利用火灾模拟软件FDS对两种典型火灾场景进行数值模拟获得火灾温度场分布,然后通过有限元瞬态热分析确定火灾区域构件的温度分布,再通过ABAQUS热-结构耦合分析桥梁在不同火灾场景下结构性能的变化. 结果表明:钢桁架拱肋在油罐车火灾作用下受火构件的最高温度达540 ℃;主要传力构件在温度为430 ℃时屈服,达到承载能力极限状态,热膨胀效应与内力重分布导致附近构件的应力增幅达60~180 MPa;桥面竖向位移变化最大为115 mm,最大横向高差为108 mm. 油罐车火灾主要对火源附近3根吊索的温度场产生影响,受火吊索索力减小使得桥面下挠33 mm,主梁应力增大35 MPa.     

门式刚架在高温（火灾）下的塑性铰分析

门式刚架(PF)结构因其优异性能和安装简单方便而广泛用于工业厂房中.迄今为止,对于PF结构在高温(火灾)下的塑性特征力学的分析较少.本文以PF结构为研究对象,分析PF结构在高温(火灾)下的塑性力学特征.通过理论计算,得到PF结构在热-力耦合作用下的临界荷载与塑性铰出铰顺序以及发展情况,并同有限元数值分析结果进行分析对比.分析表明,有限元数值分析与理论计算所得的结果吻合较好,验证了对PF结构进行有限元分析结论的准确性,为今后进一步研究高温(火灾)下的PF结构的力学特性提供一定参考.     

高温下预应力筋和非预应力筋的力学性能

通过对２１根φ１６月牙纹钢筋、４５根φ１２及φ８光圆钢筋,２４根φ５高强碳素钢丝高温下的力学性能试验,研究了预应力钢筋和非预应力钢筋性能在高温下 变化规律。     

钢框架在高温（火灾）下塑性力学特征分析

由于在高温条件下钢材的屈服强度和弹性模量随温度升高均有所折减,使得钢结构建筑存在极大的安全隐患.为了研究钢框架结构在局部火灾下的塑性铰先后出铰顺序.首先通过理论计算,得出高温下钢构件的温度内力和温度弯矩,再根据力学理论分析塑性铰出铰顺序.最后利用有限元软件对高温环境中两层两跨平面钢框架整体结构进行模态分析,得到各节点应力变化情况和不同时刻塑性应变情况.结果 表明:理论计算得出塑性铰出铰先后顺序为,梁柱连接处、梁跨中节点处、柱脚.数值模拟出的塑性铰出铰顺序和位置与理论分析结果一致,可为相似工程提供参考.     

高温状态下大理岩力学性能实验研究

采用电液伺服材料力学试验系统对常温~800℃高温作用下大理岩的力学性能进行了研究,考察了大理岩的全应力-应变曲线、峰值应力σp、峰值应变pε、弹性模量E等量的变化特征。结果表明:随受热温度升高大理岩的峰值应力和弹性模量不同程度上渐次降低,尤其是在不同温度段岩石强度降低具有突变性,而峰值应变不同程度渐次增长。800℃时大理岩的延性明显增强,应力达到峰值后,应变仍表现出缓慢增加特性,但最终大理岩破坏方式仍以脆断为主。研究结果一定程度上反映了大理岩在温度作用下内部结构变化的特征,可为相关岩体工程设计与研究提供参考。     

高碳钢高温力学性能研究

采用凝固法对60Mn钢的高温力学性能进行了研究。测定了零塑性温度、零强度温度。所测钢种在熔点-750℃范围存在两个脆性温度区域,在第Ⅲ脆性温度区域,γ单相AlN、NbN等氮化物在γ晶界的析出和在γ α两相区先共析α相呈网膜状,在γ晶界的析出是造成钢脆化的主要原因。通过控制钢中氮、铝含量,采用合理的二冷方式,提高钢种内在质量。     

Q420B高强度铁塔角钢高温力学性能研究

采用Gleeble-3500D对Q420B连铸坯试样进行热模拟实验,分析应变速率分别为1,5,10s-1时,温度对其高温力学性能的影响,并对高温脆性区间温度范围和脆化机理进行研究。结果表明,Q420B连铸坯在轧制过程中,抗拉强度随温度的升高而逐渐降低,在1150℃左右出现低塑性区。为了得到良好的面缩率,避免在热变形过程中形成裂纹等缺陷,建议轧制温度避开1150℃。     

高温陶瓷氧化损伤及高温力学性能预报

ZrB2-SiC陶瓷材料在高温环境下发生氧化.介绍了复合材料在高温环境下氧化行为及复合材料组元变化规律;利用质量守恒方程及在固体区域内的体积守恒情况,推导出材料发生高温环境下各组分的体积分数随温度的变化规律;根据Eshelby等效夹杂理论,结合Arrhenius方程及细观力学理论研究了ZrB2-SiC陶瓷在高温环境下的...     

钢桁架桥梁的地震响应分析

通过利用ANSYS对某钢桁架桥进行了模态分析,并用时程分析法进行了在横桥向和竖桥向激励下的地震响应分析,得到了在关键截面的位移和杆件内力响应峰值.通过数值模拟得出了几点结论,对于钢桁架桥梁的抗震设计有一定的参考价值.