薄壁方钢管再生混凝土短柱屈曲承载力

钢管再生混凝土结构是近年来发展起来的一种新型结构形式,薄壁方形钢管再生混凝土构件的钢管壁容易产生局部屈曲而使构件承载力降低,而目前的钢管再生混凝土承载力计算公式中均未考虑局部屈曲的影响。本文在考虑核心混凝土对钢管产生径向力作用并假定非载荷边为弹性约束的情况下,采用能量法对钢管进行屈曲性能分析,并推导出屈曲系数计算公式,再在此基础上采用有效宽度法来考虑薄壁方钢管发生局部屈曲对承载力的影响,从而提出薄壁方钢管再生混凝土轴压短柱承载力计算公式,并用试验数据验证其合理性,研究结果表明:弹性约束系数和钢管的横向力对屈曲系数有一定的影响,当构件截面宽厚比较大时,应当考虑钢管局部屈曲对承载力的降低。     

薄壁钢管混凝土长柱轴压性能试验研究

对 8根方形和八边形薄壁钢管混凝土长柱的轴压性能进行了试验研究 ,柱的长宽比为 1 4～ 40 ,管壁板件的宽厚比为 67～ 1 2 5。试验结果表明 ,方形薄壁钢管混凝土长柱的轴压破坏为弯曲屈曲破坏 ,八边形薄壁钢管混凝土长柱的破坏主要表现为强度破坏 ,破坏之前钢管均发生了局部屈曲现象。柱子的承载力随着长细比的增加而显著下降。在薄壁钢管混凝土短柱试验结果的基础上 ,线性回归了方形轴压长柱极限承载力折减系数 ,在上述长宽比的范围内 ,公式计算值与试验结果吻合良好     

薄壁方钢管混凝土轴压短柱有限元分析

依据合理简化的力学模型,利用大型有限元软件ABAQUS建立了精细化有限元模型,通过合理选取材料的本构模型,对薄壁方钢管高强混凝土短柱力学性能进行了有限元分析.研究了混凝土与钢管之间的摩擦对薄壁方钢管屈曲模态的影响,钢管与混凝土之间不同接触方式、不同的初始缺陷对薄壁方钢管高强混凝土短柱承载能力的影响,并将数值分析结果同文献提出的公式进行比较,证实了本文有限元模型的可行性.     

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。     

螺旋加劲薄壁方钢管混凝土叠合构件轴压性能及参数影响研究

薄壁钢管混凝土经济性能优势明显,但受到局部屈曲的影响,变形能力发生严重退化.本文基于螺旋加劲肋新型约束形式,提出了螺旋加劲薄壁方钢管混凝土叠合构件,通过试验研究发现:设置螺旋加劲肋可以较好约束薄壁钢管,增强构件局部抗屈曲能力,承载力和变形能力得到提高.在试验的基础上,对该叠合柱进行数值分析,研究了钢管宽厚比、加劲肋宽厚...     

薄壁钢管混凝土梁-柱的钢板局部屈曲分析

高强钢和混凝土的应用,使得薄钢板开始应用在填充混凝土的钢管梁柱中。然而,在组合梁柱中薄钢板的应用可能会增加局部屈曲,这将减弱这些构件的强度和延性性能。通过有限元分析方法,分析了在填充混凝土的薄壁钢管梁-柱中钢板的临界局部屈曲和局部屈曲后性能。运用几何和材料非线性分析来研究在压力和平面内弯曲作用下钢板中的临界局部和后张局部屈曲强度。非线性分析中考虑了钢板的初始几何缺陷和残余应力,材料屈服和应变硬化。基于非线性有限元分析结果,本文提出一组设计公式,以确定这种组合梁柱的临界局部屈曲和钢板的极限强度。此外,还提出在不均匀压力作用下,钢板极限强度设计中有效宽度的计算公式。这一组设计公式可以直接用于组合梁-柱的设计和考虑局部屈曲作用后的薄壁钢管混凝土梁-柱分析。     

轴心受压钢管混凝土柱局部屈曲理论分析

在核心混凝土为刚性基底假设基础上,利用薄壁圆管壳小挠度屈曲理论及满足边界条件的屈曲位移函数推导了在核心混凝土支承作用下圆钢管轴对称及非轴对称局部屈曲系数计算式;同时在考虑几何非线性及核心混凝土为刚性基底假设基础上,利用薄壁圆管壳大挠度变形理论推导了核心混凝土支承作用下圆钢管轴对称变形及非轴对称变形的荷载-挠度曲线关系,证明了在核心混凝土支承作用下圆钢管没有空钢管所具有的后屈曲荷载,说明由于核心混凝土的存在,圆钢管对初始缺陷不再敏感,指出了现有规程在验算圆钢管混凝土局部屈曲时沿用空钢管屈曲理论的计算方法的不合理性。     

初始缺陷对矩形钢管混凝土柱壁板屈曲后强度的影响

为了研究焊接残余应力和几何初始缺陷对矩形钢管混凝土柱壁板屈曲后强度的影响,采用有限元软件ABAQUS进行参数分析,参数包括壁板的屈服强度、宽厚比、几何初始缺陷取值大小、是否施加几何初始缺陷和焊接残余应力,并考虑两者耦合作用,给出考虑焊接残余应力和几何初始缺陷后的矩形钢管混凝土柱壁板有效宽度计算公式,并与试验数据进行比较。结果表明:建立的有限元模型能较好地模拟壁板的局部屈曲和屈曲后行为,焊接残余应力和几何初始缺陷都会降低壁板屈曲后强度,且焊接残余应力的影响较大; 不同强度等级的钢材都需要考虑焊接残余应力和几何初始缺陷的影响,对于屈服强度大于460 MPa的高强钢材,当宽厚比大于65时,可以忽略几何初始缺陷的影响; 给出的有效宽度计算公式可以较为准确且偏保守地预测矩形钢管混凝土柱壁板屈曲后强度。     

铝合金轴心受压构件局部稳定性参数分析

为研究铝合金轴心受压构件的局部稳定性能,采用有限元软件ANSYS对132个十字形截面、144个箱形截面及180个工形截面进行数值分析。研究板件厚度、局部几何初始缺陷、整体几何初始缺陷、屈服强度、Ramberg-Osgood模型中应变硬化指数n的取值以及板件间相互作用对3类构件屈曲后性能的影响,给出板件全部有效的最大宽厚比[b/t]及有效厚度折减系数αt。分析结果表明:局部几何初始缺陷和屈服强度对[b/t]及αt影响较大,在工程实际中必须考虑;n值主要影响[b/t],对αt的影响不大;板件厚度和整体几何初始缺陷对两者没有影响;工形截面翼缘和腹板间存在相互作用,使两者αt差值减小。在实际工程中,要控制板件的局部几何初始缺陷大小,至少为规范中的普通级;当材性未知时,可取n=f0.2/10,且在该值的±50%之内,n的取值对板件的有效厚度折减系数基本没有影响。     

薄壁方钢管混凝土短柱的轴压试验

通过8根薄壁方钢管混凝土短柱轴压试验,研究了宽厚比、混凝土强度等级和含钢率等参数对薄壁方钢管混凝土轴压短柱力学性能的影响。试验表明,由于有内填混凝土的支撑作用,钢管壁的局部屈曲和屈曲后的性能有很大提高。与常规壁厚的钢管混凝土轴压短柱相比较,达极限承载力时的破坏模式也有较大的变化。     

薄壁钢管混凝土短柱轴压力学性能试验研究

通过 2 6根圆形、方形和八边形薄壁钢管混凝土短柱的轴压试验 ,研究了不同截面形状、宽 (径 )厚比、混凝土强度等级、含钢率等参数对薄壁钢管混凝土短柱轴压力学性能的影响。试验表明 ,由于有内填混凝土的支撑作用 ,钢管壁的局部屈曲和屈曲后的性能有很大提高 ,与常规壁厚的钢管混凝土短柱的轴压破坏模式相比也有较大的变化。通过试验数据的回归分析 ,提出了薄壁钢管混凝土短柱极限轴心抗压承载力的实用计算公式 ,探讨了短柱的截面形状、宽厚比、混凝土强度等级、含钢率等因素对其受力性能的影响     

薄壁圆钢管混凝土短柱的轴压试验

通过 8根圆形薄壁钢管混凝土轴压短柱试验 ,研究了不同径厚比、混凝土强度等级、含钢率等参数 ,对薄壁圆钢管混凝土轴压短柱力学性能的影响。试验表明 ,由于有内填混凝土的支撑作用 ,钢管壁的局部屈曲和屈曲后的性能有很大提高。与常规壁厚的钢管混凝土轴压短柱相比较 ,达极限承载力时的破坏模式也有较大的变化     

高温下轴心受压高强Q690钢柱的局部稳定

现行《建筑钢结构防火技术规范》(GB 51249-2017)未给出火灾下钢结构的局部稳定设计方法,为了获得轴心受压焊接H形高强Q690钢柱高温下的局部稳定性能,考虑钢材高温下力学性能退化、截面高温下焊接残余应力降低及初始几何缺陷,采用ABAQUS软件建立经试验验证的高温局部稳定分析有限元模型,得到焊接H形高强Q690钢...     

结合实例研究大直径塔筒局部稳定问题

因建筑造型的需要,大直径塔筒在工程设计中的应用日益广泛。由于塔筒的稳定性与塔筒的几何尺寸、初始缺陷以及加载和约束方式等诸多因素有着密切的关系,如何确保大直径塔筒的局部稳定成为设计中的重点。本文采用数值分析方法系统研究了不开洞和开洞塔筒在一定的轴力与弯矩范围内,内部加劲形式变化对于极限承载能力的影响,明确了不同加劲形式的加劲效率。另外,对影响不开洞和开洞塔筒局部稳定的各几何参数进行了深入的参数化分析,并提出了改善屈曲强度的有效方法。     

首都国际机场T3航站楼交通中心钢结构体系稳定分析

以首都国际机场交通运输中心(GTC)大跨箱型钢拱结构为工程背景,以单拱、组拱和整体屋盖钢拱结构为研究对象,采用非线性有限元法分析结构失稳问题。在多种不利荷载组合作用下,研究对应于GTC钢结构体系的理想结构整体稳定性能并得出结构特征屈曲系数的基础上,考虑几何非线性、材料非线性,按最不利原则施加初始几何缺陷,计算结构的非线性稳定屈曲系数,获得相应的折减系数,并讨论了双重非线性对结构整体稳定的影响。同时,数值分析了主拱拱脚处腹板的局部稳定问题,结果说明,在拱脚处需合理设置加劲肋板来避免腹板局部失稳。     

高强度钢材轴心受压钢柱整体稳定性能的缺陷影响研究

为研究高强度钢材轴心受压构件的整体稳定受力性能,了解构件的几何初始缺陷和截面残余应力对其屈曲强度和失稳变形的影响,以及与普通强度钢材轴压杆相比高强度钢材柱的整体稳定性能对缺陷敏感性的变化,采用有限元方法进行数值模拟计算,通过变换几何初始缺陷系数、残余应力数值大小和钢材强度等参数,对计算结果进行对比分析。研究结果表明,随着钢材强度的提高,高强度钢材轴压杆的整体屈曲强度对初始缺陷的敏感性明显降低,特别是对残余应力分布的敏感性;此外,初始缺陷的影响还与构件的长细比有直接关系。研究工作进一步揭示了高强度钢材轴压柱整体稳定性能的特点和优势。     

A numerical imperfection sensitivity study of cold-formed thin-walled tubular steel columns at uniform elevated temperatures

A numerical study is carried out on cold-formed rectangular hollow section columns to evaluate the sensitivity of column failure strength to initial imperfections, stress–strain relationships and to assess the existing design methods. It is shown that the magnitude of initial local buckling imperfection has a significant effect on the ultimate strength of short columns where failure is predominantly local buckling. Its effect on long columns is relatively small. Similarly the magnitude of initial global imperfection has more influence on the ultimate strength of a long column, whose failure is governed by global buckling, than on short columns, where local buckling controls. The shape of the stress–strain relationship of cold-formed steel will have noticeable effect on the column failure load. Current design methods, for high temperatures in ENV1993-1-2 and for ambient temperature in ENV1993-1-3, can provide a valid basis of calculation but modification will be necessary, depending on the exact model of stress–strain relationship of cold-formed steel at elevated temperatures.     

强冰雪灾害下大型薄壁圆柱钢壳结构稳定性研究

2008年我国南方地区发生强冰雪灾害,造成不少钢结构破坏。在化工、电力等工程中有很多作为整个系统关键设备的大型薄壁圆柱钢壳结构,柱壳内通常需设置一些横梁支承工艺设备,壳体既受到由上部壳体、顶盖和设备自重等荷载形成的沿环向均匀分布的整体轴向压力,又受到横梁支座传递来的局部轴向压力。在这些荷载作用下结构已经积累了一定的内力和变形,一旦再遭受强冰雪灾害,面积较大的顶盖和相连的其他管道上会快速积聚较大的雪荷载,导致结构发生失稳破坏。根据结构施工和使用过程,考虑加载路径的影响,先施加整体均布轴向压力,再施加局部轴向压力,然后施加模拟强积雪荷载的均布轴向压力,对112个带焊缝初始缺陷的薄壁圆柱壳结构进行了非线性稳定性数值分析。研究表明:随着初始整体荷载水平提高,柱壳承受积雪荷载的能力下降;随着缺陷幅值的增大,柱壳承受积雪荷载的稳定承载力与整体均布轴压下的稳定设计承载力的比值增大,其后屈曲承载能力也提高。柱壳下部储有浆液时;壳体承受积雪荷载的能力有小幅提高。根据大量计算结果,提出了考虑加载历史的遭受强冰雪荷载的圆柱壳稳定性设计建议。     

设肋方形薄壁钢管混凝土短柱试验研究

为改善方形薄壁钢管混凝土矩柱的力学性能。本文提出了设置纵向劲肋的截面形式,进行了3种截面形式共有9个短柱试件的轴压试验。通过对各种截面形式短柱的试验现象、荷载-位移曲线及极限承载力等的研究,证明纵向加劲肋可有效提高薄壁钢管混凝土短柱的静力性能。     

Asymmetric interactive buckling of thin-walled columns with initial imperfections

In this paper the effect of the interaction between two or more simultaneous buckling modes on the postbuckling behaviour of uniformly compressed thin-walled members (TWM) is analysed by means of the general theory of elastic stability. The analysis is restricted to third-order terms of the energy expansion and therefore can be fruitfully applied to the investigation of structures with asymmetric postbuckling behaviour only. Initial imperfection effect is taken into account. A simplified procedure is suggested for solving the nonlinear equations relative to the evaluation of the bifurcated paths. By using the finite strip method an extensive parametric analysis is performed. It is found that when the flexural-torsional (FT) buckling interacts with a local symmetric and antisymmetric mode, sensitivity to initial inperfections is remarkable and is comparable to the one arising from the interaction between the Euler (E) and any local buckling.