Q420高强度角钢轴心受压承载力试验研究

对45根热轧Q420高强度角钢进行了轴心受压试验,得到了3种不同尺寸截面和5种不同长细比的角钢试件的稳定承载力和破坏模式。宽厚比较大的L125×8角钢以局部失稳为主,而宽厚比较小的L125×10和L140×10在长细比较小时为局部失稳、长细比较大时发生整体失稳。利用ANSYS软件对试件进行了承载力分析,有限元模型考虑材料及几何非线性,以及初始几何缺陷和残余应力,数值结果与试验结果吻合良好。利用我国DL/T 5154—2012规范、美国ASCE 10-97导则及LRFD-SAM-2000规范计算了角钢试件的承载力,与试验结果比较表明,美国ASCE 10-97导则及LRFD-SAM-2000规范计算结果与试验值较为接近,而DL/T 5154—2012规范计算得到的承载力偏小。     

大型等边角钢残余应力分布

市面上出现了新的大型角钢型材,最大规格达到L 300×35。为检查材料的抗弯性能,对其残余应力分布进行了研究。由于残余应力对角钢的抗弯性能有显著影响,采用截面法对6根热轧和2根焊接等边角钢的应力进行了测试。通过引入水射流切割技术对传统截面法进行了改善,采用应变计测量其变形,在测试结果统计评价的基础上,采用最合适的残余应力分布模型进行数值分析。几何和材料非线性数值分析结果与角钢屈曲曲线相符。     

焊接残余应力对焊接结构的影响

焊接残余应力是焊件产生变形和开裂等缺陷的主要原因,由于其影响因素众多,本文分别从焊接残余应力对结构的刚度、受压杆件稳定性、静载强度、疲劳强度、构件脆性、焊件加工精度和尺寸稳定性等方面进行分析研究残余应力对焊接结构产生的影响。     

用有效面积法计算残余应力对薄壁型钢轴心压杆整体稳定的影响

根据冷弯薄壁型钢构件残余应力分布特点，以卷边角钢75mm 75mm 20mm 2．5mm为例，探讨用有效面积法，计算残余应力对冷弯薄壁型钢轴心压杆整体稳定的影响，并且将此方法和试验结果与冷弯薄壁钢结构技术规范所采用的方法进行了对比分析，证实有效面积法是可行的，提出了完善规范的建议。     

高强度角钢轴心受压构件稳定设计方法研究

Q420和Q460高强度热轧等边角钢在钢结构中的应用逐渐增多,由于强度提高,部分角钢截面的宽厚比超过规范限值,不满足局部稳定性的要求。GB 50017—2003《钢结构设计规范》对于这一问题并没有给出相应的计算方法和设计规定。结合DL/T 5154—2002《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》和美国ANSI/ASCE 10—97《输电铁塔设计导则》的相关规定,研究Q420和Q460高强度热轧等边角钢轴心受压构件稳定承载力的设计计算方法,分析了上述规范中对于高强度角钢轴心受压构件稳定设计方法的合理性,为相关设计提供了参考。     

模拟酸雨大气环境下Q420B高强钢角钢的腐蚀疲劳性能试验研究

目前,高强钢在建筑结构中逐渐得到广泛应用,而其耐候性和疲劳性能对结构安全影响较大。对于长期暴露在野外大气环境中的结构,如输电铁塔,因长期受风致振动和大气环境中酸雨腐蚀的耦合作用,易发生腐蚀疲劳破坏甚至倒塌,所以研究酸雨大气环境下高强钢(如输电塔常用钢Q420B)的腐蚀疲劳性能具有重要意义。为此,对43根Q420B等边角钢在模拟酸雨大气作用下的腐蚀疲劳性能进行了研究,并基于简化的单点-似然法及单点-成组法拟合了其应力-疲劳寿命(Δσ-N)曲线和不同保证率p下的p-Δσ-N曲面。研究结果表明:酸雨大气环境缩短了Q420B角钢在中低荷载水平下对应的中长期疲劳寿命,而对高荷载水平下对应的短期疲劳寿命影响不大;环境因素对角钢的腐蚀疲劳性能有显著的影响,在模拟试验中,腐蚀液的pH值越低,间隔喷雾时间越长,相同荷载下角钢的腐蚀疲劳寿命越短。     

盲孔法测量热轧角钢截面残余应力及方差分析

残余应力是影响钢结构受压稳定、疲劳断裂、脆性破坏和应力腐蚀开裂的一种不可避免的初始缺陷。为研究不同强度等级等边热轧角钢截面纵向残余应力分布,采用盲孔法对L110×8,L110×10,L160×12,L160×16共4种截面规格的Q235,Q345及Q420共计36个角钢试件的残余应力进行试验测量,得到了每个试件纵向残余应力的数值大小和分布范围。考虑到残余应力试验数据离散性较大,采用方差分析研究了角钢的肢边缘与肢背处残余应力分布及试件宽厚比、强度等级对残余应力系数的影响。分析结果表明:角钢各肢的残余应力分布关于肢中心对称,角钢的肢边缘与肢背处残余压应力大致相等;试件宽厚比和强度等级对残余应力系数没有显著影响,给出了描述试验结果的残余应力分布模式和建议峰值。     

钢结构焊接残余应力的ANSYS分析

基于ANSYS平台给出了焊接残余应力数值模拟的计算流程，模拟各种条件下焊接接头残余应力大小和分布，掌握影响残余应力的主要因素，有利于优化焊接工艺设计的改进，指导钢结构工程的连接节点设计与施工。     

冷弯厚壁型钢残余应力影响分析

结合现有关于冷弯型钢残余应力的研究成果,用有限元软件模拟分析了在初始缺陷影响下,冷弯厚壁双槽钢柱焊接组合截面构件,在冷弯残余应力单独作用以及焊接残余应力和冷弯残余应力共同作用下的整体稳定性。分析发现:在焊接残余应力和冷弯残余应力共同作用下,厚壁轴心受压构件的整体稳定性能普遍比现有规范的结果低,最大误差达15%。因此在确定该构件稳定承载力时,应考虑焊接残余应力和冷弯残余应力的共同作用。     

残余应力对Q550高强度焊接H型钢柱承载力影响分析

借助有限元软件,以轴心受压H型钢柱为研究对象,对其极限承载力进行分析研究,探讨残余应力对其极限承载力的影响。分析结果表明:翼缘端部的残余应力峰值对H型钢柱影响最大,翼缘中点的峰值影响次之,腹板中点的峰值影响最小,现有钢结构设计规范应用于Q550高强钢轴心受压构件极限承载力的计算略微保守。     

高强钢材焊接工字形截面受压构件有限元分析

运用通用有限元软件ANSYS建立三维有限元模型,模拟两端铰接的高强钢材焊接工字形截面轴心受压与偏心受压的受力性能,并用国内外试验数据验证有限元模型的正确性。在有限元模型建立过程中,对不同强度等级(460,690,960MPa)的高强钢构件进行模拟,充分考虑多种非线性因素以保证模型的正确性。为了充分验证模型,对不同强度等级、构件长度、截面尺寸的构件进行有限元计算,将计算得到的极限承载力与试验结果对比。在此过程中,采用初弯曲等效模型与弯矩等效模型分别模拟轴心受压构件和偏心受压构件。结果表明:该有限元模型有足够的精度,可以较好地模拟实际构件受力性能。     

Q460高强角钢极限承载力的试验研究

将高强角钢放置在实际铁塔结构中,选取平面三角形桁架1∶1模型,采用不同端部连接形式,两种长细比,对Q460高强角钢进行极限承载力试验研究。根据试验结果分析Q460等边角钢的破坏形态、极限承载力、与连接腹杆的工作机理等指标。研究表明:子结构试验能真实反映构件在结构中的受力性能和实际端部约束条件;长细比为30、45的试件,其破坏模式介于整体弯曲和局部屈曲之间,局部稳定问题突出;长细比为60的试件,以整体弯扭变形为主。研究为Q460高强角钢的规范制订和工程应用提供了合理依据。     

残余应力对Q550高强度焊接H型钢柱承载力影响分析

借助有限元软件,以轴心受压H型钢柱为研究对象,对其极限承载力进行分析研究,探讨残余应力对其极限承载力的影响。分析结果表明:翼缘端部的残余应力峰值对H型钢柱影响最大,翼缘中点的峰值影响次之,腹板中点的峰值影响最小,现有钢结构设计规范应用于Q550高强钢轴心受压构件极限承载力的计算略微保守。     

基于剩余强度的混凝土用钢筋疲劳极限测定方法

提出了基于剩余强度的混凝土用钢筋疲劳极限的测定方法并进行了试验研究。试验结果表明,在相同条件下,该方法能缩短试验时间,减少试验数据的离散性,从而提高了数据的精度。     

高强度钢材箱形截面轴心受压短柱局部稳定试验研究

针对高强度钢材焊接箱形截面柱的局部稳定受力性能,对4个Q460钢材等边箱形短柱进行轴心受压试验。根据试验结果分析试件的局部屈曲应力、极限应力随板件宽厚比的变化规律,并将试件的局部屈曲应力、极限应力与我国、美国、欧洲钢结构设计规范以及陈绍蕃建议的相应设计方法和计算公式进行对比分析。结果表明,钢板的宽厚比越大,试件截面的利用率越低,局部屈曲后强度越富余;我国钢结构设计规范中对于试件的局部屈曲应力的计算公式不适用于等边箱形短柱;对于等边箱形短柱的极限应力,美国、欧洲钢结构设计规范和陈绍蕃建议的设计方法的计算结果较为接近,且均略高于试验结果,这3种设计方法都是可行的。进一步修改已有的计算公式,以适用于计算Q460高强度钢材等边箱形短柱的局部屈曲应力;建议采用陈绍蕃建议的设计方法,并进一步修改欧洲钢结构设计规范的计算公式,以适用于计算Q460高强度钢材等边箱形短柱的极限应力。     

高强钢管轴压构件整体稳定性承载力的试验研究

通过对18根Q690焊接钢管轴心受压构件的整体稳定性试验,研究不同长细比高强钢管的稳定性承载力。在试验的基础上,采用逆算单元长度法编制高强钢管轴心受压构件稳定性分析程序,并提出了高强钢轴心受压构件稳定系数计算式。数值计算结果与试验及按GB 50017—2003《钢结构设计规范》推荐曲线的对比分析表明,所得到的高强钢管稳定系数-长细比曲线分布合理,可用于高强钢轴心受压构件的稳定设计。     

基于ANSYS软件的焊接工字型截面梁残余应力的有限元分析

根据热弹塑性应力理论、有限元理论 ,用大型有限元软件ANSYS对焊接工字型截面梁进行残余应力分析 ,分析结果表明 ,焊接残余压应力的分布与截面几何参数有关 ,为用有限元分析焊接工字型截面梁残余应力提供了一种方法。     

单边连接高强角钢受压力学性能的试验研究

通过对48根Q460高强角钢单边连接压杆承载力试验,对其受力性能和变形进行研究。由试验可知:试件绕平行于连接板的轴线发生弯曲变形,同时伴有绕角钢纵轴的扭转变形,小长细比试件大多为局部屈曲,大长细比试件为整体屈曲。将试验极限荷载值与美国ASCE 10—1997《输电铁塔设计导则》理论值进行对比,结果表明,试验值略大于美国规范值,因此,可以用美国ASCE 10—1997对单边连接Q460高强等边角钢压杆进行设计,且设计偏于安全。     

中美输电塔轴心受力构件承载力计算研究

通过采用中国GB 50017—2003《钢结构设计规范》、中国DL/T 5154—2012《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》、美国ANSI/AISC 360—05《建筑钢结构设计规范》与美国ASCE 10—97《格构式输电铁塔结构设计》对输电塔轴心受力构件承载力进行分析,并通过算例对输电塔工程设计中采用的DL/T 5154—2012和ASCE 10—97稳定系数和承载力的差异进行比较,所做研究结果可为工程设计提供参考。