螺溪洲大桥非标准梁架桥机稳定性分析

非标准梁在吊装作业时,其吊点布局与标准梁存在显著差异,这一差异直接导致了架桥机的受力分布及潜在的最薄弱受力点的变化。为了确保架桥机在吊装过程中的安全性,需对架桥机的受力特点进行分析,并针对其最不利受力位置给出对应的局部加强方案。以螺溪洲大桥项目起吊35 m非标准梁为实际工程背景,采用Midas Civil软件进行有限元分析,对吊装过程中不同工况下架桥机的受力状态进行了数值模拟,通过分析架桥机主梁挠度与应力进而确定其最不利荷载工况。同时,天车在横梁上移动时横向无约束,这可能导致架桥机在偏载情况下发生侧向失稳,因而还需分析其在最不利工况下的整体屈曲强度与局部稳定性。结果表明:在最不利荷载作用下,架桥机主梁的最大应力为140.4 MPa,最大竖向变形为44.4 mm,相较于吊装32 m标准梁体时,其最大竖向变形增幅约12%,最大应力增幅约8%;架桥机整体安全稳定系数为12.8,局部稳定系数远小于整体安全稳定系数。为确保架桥机腹杆的局部稳定性,应对中间区段增设腹杆进行局部加强设计,防止腹杆发生局部屈曲失稳。

高强钢焊接薄壁箱形截面双向压弯构件局部和整体相关屈曲试验研究

通过13个Q460C、Q550D和Q690D钢中长柱的双向偏压试验,研究了高强钢焊接薄壁箱形截面双向压弯构件的局部-整体相关屈曲性能和极限承载力;将极限承载力与美国、欧洲规范以及新提出的计算公式的计算结果相比较,以验证它们对高强钢焊接薄壁箱形截面双向压弯构件局部-整体相关屈曲计算的适用性。结果表明,在钢材名义屈服强度fy=460~690 MPa,板件宽厚比b/t=40~70,构件长细比λ=45~79,偏心距ex=ey=20~45 mm范围内,美国规范ANSI/AISC 360-16对较大长细比(λ=79)和Q690D钢较小宽厚比(b/t=40)试件的计算结果偏于保守;欧洲规范BS EN 1993-1-1对较小板件宽厚比(b/t=40)试件的计算结果偏于保守,对其余试件是安全的;使用新提出的有效屈服强度法所得到的计算结果和试验结果吻合良好;新提出的有效截面法对大部分试件的计算结果偏于保守。

冷弯薄壁卷边槽钢梁相关屈曲稳定性能

采用有限条软件CUFSM和有限元软件ABAQUS分别对Q355钢冷弯薄壁卷边槽钢梁进行弹性屈曲应力比值与极限承载力研究,极限承载力随畸变屈曲应力与局部屈曲应力比值fcrd/fcrl的增加而减小,二者呈反比例关系。

防屈曲支撑的工作机理及稳定性设计方法

防屈曲支撑(BRBs)是一种兼具普通支撑和金属耗能阻尼器双重功能的新型支撑形式。虽然其概念简单明确,但是工作机理却较为复杂,而目前人们对此类支撑的本质工作机理还没有得到充分的认识,因此很难提出较为全面合理的构件稳定性设计方法。本文对防屈曲支撑的工作机理进行了剖析,比较了目前已有的构件整体稳定性设计方法并指出了其中存在的问题,进一步提出应重点考虑间隙、边界条件以及摩擦力等因素的"强度-刚度"整体稳定设计方法的观点;从理论上推导了支撑内芯屈服段与约束构件之间的局部挤压力计算公式,揭示了支撑构件局部失稳破坏的机理,并进一步提出应重点考虑内芯板件宽厚比、间隙以及局部约束条件三者相关关系的支撑构件局部稳定设计方法的观点。

高强等边角钢轴压杆局部-整体相关屈曲分析

采用ANSYS有限元软件,考虑初始缺陷和双重非线性,对25根高强等边角钢轴压杆的局部-整体相关屈曲进行了数值分析,得到其局部-整体相关屈曲的极限承载力。分析了不同的肢件宽厚比及屈服强度对局部-整体相关屈曲的极限承载力的影响,利用相关屈曲法推导了高强等边角钢轴压杆的相关屈曲建议公式。分析结果表明:相关屈曲建议公式具有合理性,可为今后的工程设计提供参考。

薄壁结构局部-整体相关屈曲研究现状

薄壁结构因屈曲而丧失承载能力的现象日益突出,局部屈曲与总体屈曲的相互作用成为必须考虑的问题。本文综述了薄壁结构局部-整体相关屈曲研究若干重要方面的理论发展和现状,并试图对进一步研究提出建议。

铝合金轴心受压构件局部整体相关稳定试验研究

铝合金轴压构件局部与整体相关稳定性能,在国内外尚无系统的研究。为此,该文对12根铝合金6061-T6和6063-T5工形截面轴心受压构件的局部整体相关稳定性能进行试验研究,包括其破坏形式、变形性能以及极限承载力等。将试验结果与中国规范、欧洲规范、美国规范和澳大利亚/新西兰规范计算结果进行对比分析,验证各规范设计方法的可靠性。采用有限元软件ANSYS对试验结果进行模拟计算。研究结果表明:有限元模型能够准确地计算铝合金轴压构件的承载力,可以应用在下一步的参数分析中;各国规范设计方法对弱硬化合金承载力计算的准确程度优于强硬化合金;美规和澳规对弱硬化合金极限承载力的计算较准确,但是对强硬化合金的计算偏于保守;中国规范和欧规分别考虑局部失稳和整体失稳,并将两者的影响进行叠加,计算结果过于保守。因此,需要调整中国规范中的参数,以得到更加合理的设计。

Q460高强度钢焊接工字形截面压弯构件局部和整体弯扭相关屈曲有限元分析

采用有限元法分析了高厚比超限的Q460钢焊接工字形截面压弯构件局部和整体弯扭相关屈曲的极限承载力,研究了腹板高厚比、翼缘宽厚比、构件长细比和荷载相对偏心率对其相关屈曲承载力的影响,提出了Q460钢焊接工字形截面压弯构件的局部和整体弯扭相关屈曲极限承载力修正计算公式。研究表明:有限元模型能够较好地模拟焊接工字形截面压弯构件局部和整体弯扭相关屈曲极限承载力;腹板高厚比、翼缘宽厚比、构件长细比及荷载相对偏心率增大均会导致构件无量纲化极限承载力降低;基于《钢结构设计规范》(报批稿)GB 50017提出的修正公式计算值与有限元计算值吻合较好。

双矩管带肋约束型装配式防屈曲支撑的设计方法

提出了一种新型防屈曲耗能支撑,即双矩管带肋约束型H型截面装配式防屈曲耗能支撑,利用有限元纤维模型进行了大量算例分析,揭示了其受力规律和工作机理,并建立了一套完整的基于构件层面的设计方法,包括外围构件的刚度和承载力要求、加劲肋间距控制条件以及长螺杆连接件截面设计等;研究了外围约束刚度的变化对防屈曲构件性能的影响。分析结果表明:该新型防屈曲耗能支撑的设计方法可为工程应用提供参考和指导。

冷弯型钢局部屈曲的相关性和卷边板件的有效宽度

在已有弹性相关屈曲成果的基础上讨论了现行规范（ＧＢＪ１８—８７）规定的适用性，又对受弯的卷边槽钢作了有限条法相关屈曲分析，阐明受弯构件中的卷边翼缘按现行规范计算其有效宽度偏于保守，在卷边尺寸适当的情况下可以考虑按两边支承板对待。

大跨网壳结构的动力倒塌判别分析

为了研究大跨网壳结构的倒塌模式以及判别倒塌过程中各阶段所对应的临界荷载,基于LS-DYNA软件,同时考虑结构的双重非线性和材料的失效应变,对3种典型大跨网壳结构的倒塌过程进行了模拟.根据模拟结果,提出了大跨网壳结构的倒塌模式.参考增量动力分析方法,得到了带肋施威德勒网壳从动态失稳直至倒塌状态所对应的临界荷载,并且分析了地震时程响应、最大顶点位移-地震波峰值加速度和失效杆件数量-地震波峰值加速度曲线,量化了各状态对应的指标.结果表明:与地震波峰值加速度6.2 m/s2作用下顶点最大位移相比,动力局部失稳状态,顶点最大位移幅值波动135.9%;动力整体失稳状态,顶点最大位移幅值波动762.4%;整体倒塌状态,顶点最大位移幅值波动1 768.3%.

钢结构薄柔截面构件稳定承载力研究综述

我国《钢结构设计规范》中对含有薄柔截面的构件的稳定承载力如何确定缺少必要的规定.为了解决这个问题,从经典的理论研究入手,综述了国内外其他规范对此类构件的设计规定.重点分析了有效宽度法、直接强度法和有效截面法的计算原理,并比较了各自的优缺点.对钢构件薄柔截面板件局部屈曲和整体屈曲的相关性、冷弯薄壁型钢的畸变屈曲、地震下钢构件局部屈曲和塑性铰合理控制、钢结构设计规范修订等问题提出了深入研究的建议.

轴压冷弯C型钢构件的极限承载力分析

冷弯薄壁型钢在轴向荷载作用下主要有3种屈曲模式:局部屈曲、整体屈曲、局部与整体相关屈曲。文中对轴压冷弯C型钢构件的极限承载力进行了数值计算和ANSYS软件模拟,并分析了不同长细比时,局部与整体相关作用对极限承载力的影响。

冷弯薄壁型钢构件的直接强度设计法

受压或受弯的冷弯薄壁卷边槽钢有板件局部屈曲,截面畸变屈曲和整体弯曲屈曲或弯扭屈曲三种模式。本文着重介绍板件的相关屈曲和计算截面畸变屈曲应力的方法并阐述了三种屈曲模式之间的相关关系。指出用传统的有效截面设计法计算受压和受弯冷弯薄壁卷边槽钢承载力的弊端,较详细地说明了用构件全截面计算的直接强度设计法。

波纹钢屋盖结构板件相关屈曲的试验研究与分析

拱型波纹钢屋盖结构的受力机理异常复杂,波纹、加工制作过程中产生的变形和残余应力等初始缺陷在理论分析中很难精确定量描述。论文对波纹钢屋盖结构梯形截面板组进行了轴心和偏心压力作用下稳定承载能力的试验研究,并与理论结果进行了比较分析,试验与理论结果吻合较好。试验结果表明波纹板组具有较高的局部屈曲承载能力,但几乎无屈曲后承载能力,与平板板组屈曲特性相比有显著差异。

H形截面钢构件绕弱轴抗弯承载力

对H形截面钢构件绕弱轴弯曲的性能进行研究,考虑了抗弯承载力与板件宽厚比之间的关系.基于经实验校准的非线性有限元模型,模拟了不同翼缘和腹板宽厚比组配的H形截面钢构件绕弱轴弯曲的全过程,并对破坏模式进行了机理分析.研究发现,对于工程中常用的H形截面钢构件,极限前性能主要由翼缘宽厚比决定;极限后翼缘和腹板之间存在显著的相关作用.最后,给出了绕弱轴弯曲时可达到塑性抗弯能力的H形截面钢构件宽厚比上限值,并提出了有效塑性宽度计算法计算H形截面钢构件绕弱轴弯曲的极限抗弯承载力.

纤维缠绕复合材料圆柱网格结构极限轴压载荷的理论分析

为获得高承载效率的网格结构,从纤维缠绕复合材料网格结构可能存在的整体屈曲和局部屈曲两种失稳形态出发,推导了用于计算网格结构整体屈曲载荷和局部屈曲载荷的公式,编写了用于计算屈曲载荷的基于MATLAB语言的用户程序,并对480mm网格结构在INSTRON1346材料疲劳强度试验机进行了轴压实验。将计算结果与实验结果进行了对比,结果表明:采用整体屈曲法和局部屈曲法能够较好地预测网格结构的极限轴压及其失稳模式。

690MPa高强钢薄壁方形截面轴压构件承载力直接强度法研究

与有效宽度法和有效屈服强度法相比,直接强度法更简单。采用ANSYS有限元软件建立模型分析了名义屈服强度f_(y)为690MPa高强钢薄壁方形截面轴压构件的极限承载力,并和直接强度法、修正的直接强度法相比较。主要参数:板件宽厚比b/t=23,30,40,50和60;构件长细比λ=20,30,40,50,60,70,80和90。研究结果表明:对f_(y)=690MPa的薄壁方形截面(b/t>20)轴压构件,采用直接强度法和修正直接强度法计算时,其稳定系数采用《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)中的a类曲线;对长细比70≤λ≤90的构件,3种方法均偏保守;对长细比20≤λ<70的构件,在大部分宽厚比范围内,Kwon等提出的修正直接强度法能较好地预测有限元计算结果,直接强度法偏于不安全,Shen Hongxia提出的修正直接强度法偏安全。

柱段试验与钢压杆的局部-整体相关屈曲

首先介绍了柱段试验的功能和注意事项,强调它不同于短柱试验的特点。其次分析柱段试验提供数据的利用。试验既可显示残余压应力的峰值,也可给出在板件相互约束条件下的局部屈曲稳定系数。对于板件宽厚比超限的柱段,现行的杆件屈曲后强度计算方法给出的承载力高于试验值,应该视为正常现象,否则将不适用于实际应用的压杆。改变这类状况的方法不是对系数取值的修改,而是需要把有效屈服强度系数和杆件长度相联系。最后提出宽厚比超限压杆的相关屈曲法。和试验资料进行对比表明此法比有效屈服点法或有效截面法有很大改进,可以推荐应用于工程设计。

高强钢焊接薄腹矩形管截面压弯构件平面内的极限承载力

本文采用ANSYS有限元软件建立模型分析了高强钢(名义屈服强度为460 MPa)腹板高厚比超限的焊接矩形管截面偏压构件的极限承载力,以及构件长细比、腹板高厚比、翼缘宽厚比和相对偏心率对极限承载力的影响,提出腹板高厚比超限高强钢压弯构件平面内极限承载力计算公式.研究表明:考虑初弯曲和残余应力影响的双重非线性有限元模型能够很好地模拟高强钢焊接箱形截面偏心受压构件的局部-整体相关屈曲;高强钢薄腹矩形管截面压弯构件平面内无量纲化极限承载力Pu/(Afy)与构件长细比、腹板高厚比和翼缘宽厚比近似为线性关系;高强钢薄腹矩形管截面偏压构件的轴力和弯矩相关曲线近似为直线;按边缘纤维屈服准则推导的公式经过修正之后可用于计算高强钢压弯构件局部-整体相关屈曲的极限承载力.