输电塔半刚性连接钢管构件轴压稳定性能研究

为了研究输电塔半刚性连接钢管构件的轴压稳定性能,对60根钢管试件进行了轴压试验,分析了其失稳破坏模式和稳定承载力,并与现行设计规范计算的承载力进行了对比;建立了半刚性连接钢管构件的有限元模型,经与试验结果对比验证后开展了参数分析,研究了初始转动刚度、径厚比、材料强度以及初始缺陷对半刚性连接钢管构件的稳定系数-长细比曲线的影响;基于有限元分析的结果提出了半刚性连接钢管构件的轴压稳定计算公式。研究结果表明:半刚性连接构件的试验稳定承载力均大于铰接构件的试验稳定承载力,在所有试验工况中两者的相对差距最小为5.6%;中国和美国现行设计规范计算得到的钢管构件稳定承载力总体偏保守,分别约为试验结果的0.78倍和0.89倍;影响半刚性连接钢管构件稳定承载力的主要因素为长细比、初始转动刚度以及边界条件;提出的半刚性连接钢管构件轴压稳定计算公式能准确地预测其稳定系数并具有良好的适用性,可为实际工程提供参考。

钢桁架锥形结构轴压力学性能分析

依托青岛虚拟创享中心的实际工程项目,以钢桁架锥形结构为研究对象,提取了单榀主桁架子结构,并利用Abaqus2023有限元软件对其进行了轴压力学性能分析。重点研究了单榀钢桁架锥形结构的破坏模式和传力机理,同时结合钢桁架腹杆内力分布规律,研究了关键位置处腹杆截面类型以及截面壁厚对单榀钢桁架锥形结构承载力的影响规律,分析结果表明:该腹杆发生压弯屈曲,通过与其他杆件相交节点的连接将内力传递给其他腹杆。截面类型由矩形变成H型时,桁架的极限承载力降低1.3%。变成后,该腹杆的屈曲现象得到一定程度的缓解,整体结构的变形程度相对减小,极限承载力提高2.6%。而截面壁厚由8 mm增加到24 mm时,极限承载力提升17.6%。研究成果可为工程实践提供一定参考。

冷弯厚壁压弯构件抗震性能影响参数分析

冷弯厚壁型钢作为一种广泛应用于现代建筑结构中的材料,其在设计中展现出独特的优势,但其在地震荷载下的行为特性仍需进一步明确。通过数值分析研究宽厚比、长细比和轴压比等参数对冷弯厚壁压弯构件抗震性能的影响。研究结果表明,所有骨架曲线在第一和第三象限呈现出非对称形态,这表明冷弯厚壁压弯构件在加载与卸载过程中的力学行为存在明显差异。宽厚比、长细比和轴压比3个参数对冷弯厚壁压弯构件抗震性能均有影响,不同破坏模式又影响着构件的抗震性能。研究结果揭示了各参数与抗震性能之间的关系,强调了设计中需特别关注的关键点,以确保结构既安全又经济。

800MPa高强钢T形截面轴压构件极限承载力有限元分析

针对800MPa高强钢T形截面轴压构件失稳问题,基于ABAQUS软件建立有限元计算模型,分析残余应力、几何初始缺陷、翼缘宽厚比、腹板高厚比和构件长细比对构件极限承载力的影响,建立正则化长细比与整体稳定系数关系曲线,并将高强钢T形截面轴压构件极限承载力的模拟结果与GB50017—2017系列设计规范进行比较分析。结果表明:建立的有限元模型能够准确模拟试验构件的屈曲行为,残余应力峰值对短柱承载力影响较小,对大长细比构件的承载力影响较大;试件初弯曲和板件翘曲对小长细比构件极限承载力影响较大,随构件长细比增加,构件极限承载力随着翼缘宽厚比变化表现为敏感度降低,腹板的高厚比变化规律与之类似。计算得到的稳定系数与GB50017—2017中b类柱子曲线吻合较好,建议采用b类柱子曲线计算800MPa高强钢焊接T形截面轴压构件的极限承载力。

Q690高强钢焊接箱形截面轴压构件局部稳定性分析

高强钢焊接箱形截面轴压构件已被广泛应用于钢结构工程中.本文利用ANSYS分析软件建立了考虑局部几何初始缺陷和焊接残余应力的有限元模型,对Q690高强钢焊接箱形轴压短柱构件进行有限元分析.对比已有试验数据,验证了所建立有限元模型的可靠性.利用有限元模型进行参数化分析,并对Q690高强钢焊接箱形轴压构件进行局部稳定分析.采用直接强度法(DSM),给出了适用于Q690高强钢焊接箱形轴压构件局部稳定的设计公式.

哑铃形钢管混凝土柱压弯扭复合作用下力学性能试验研究和有限元分析

以轴压比(n)、弯扭比(γ)为变化参数,开展了四根圆形和四根哑铃形钢管混凝土构件压弯扭复合作用下的试验,对不同轴压比和弯扭比参数下各构件的扭矩-转角曲线、扭矩-剪应变曲线、破坏模态的变化规律进行分析。结果表明:在轴压比一定的情况下,弯扭比较大时,构件以受弯为主,破坏模式接近“弯型破坏”;弯扭比较小时,构件以绕构件中心扭转为主,破坏模式接近“扭型破坏”。抗扭承载力随着轴压比增加而提高;在γ=2.80时,当n=0.00增大至n=0.11时,圆形和哑铃形钢管混凝土构件抗扭承载力分别提高23%和53%,增大到n=0.22时,圆形和哑铃形钢管混凝土构件抗扭承载力分别提高了23%和99%;抗扭承载力随着弯扭比增加而降低,其中γ=0.90增大至γ=2.80时,圆形和哑铃形钢管混凝土构件抗扭承载力分别下降了46%和51%。通过有限元软件ABAQUS,对压弯扭构件的扭矩-转角全过程关系曲线及破坏模态进行分析,有限元计算结果与试验结果吻合良好。

钢管混凝土基本构件承载力的设计计算——各国规程比较(Ⅰ)

简要介绍了美国LRFD(1994)、日本AIJ(1997)、欧洲 EC4(1996)和中国 CECS28:29(1992)、DL/T5085-1999(1999)、GJB(2001)设计规程中有关圆形截面钢管混凝土(以下简称圆钢管混凝土)、方形截面钢管混凝土(以下简称方钢管混凝土)和矩形截面钢管混凝土(以下简称矩形钢管混凝土)基本构件计算方法的特点,并将以上所述各类方法的计算结果和搜集到的试验结果(圆钢管混凝土包括256个轴压、12个纯弯及106个压弯构件,方钢管混凝土包括184个轴压、15个纯弯及147个压弯构件,矩形钢管混凝土包括75个轴压、8个纯弯及20个压弯构件)进行了对比和分析。结果表明,上述各设计规程均能较好地计算构件的承载力,且计算结果偏于安全。其中,DL/T5085-1999和GJB(2001)的计算结果与试验结果最为吻合,CECS28:29(1992)、LRFD(1994)、AIJ(1997)和EC4(1996)的计算结果整体上偏于安全分析结果还表明,当采用我国《钢-混凝土组合结构设计规程》(DL/T5085-1999)和国家军用标准《战时军港抢修早强型组合结构技术规程》(GJB)对钢管混凝土压弯构件进行承载力设计时,构件的可靠度指标一般均大于3.2,基本上能满足对延性破坏构件规定的可靠度指标(即β=3.2±0.25)要求。本文的研究成果可供有关钢管混凝土工程设计时参考,本期刊登该文的第一部分。

钢管混凝土构件设计计算及可靠度分析

基于《建筑结构设计统一标准》(GBJ6 8- 84) ,应用结构可靠度分析的一次二阶矩法 ,分别对《钢 -混凝土组合结构设计规程》(DL - 5 0 85 /T - 1 999)和《战时军港抢修早强型钢 -混凝土组合结构设计规程》(GBJ- 2 0 0 0 )中有关圆钢管混凝土和方钢管混凝土轴压、纯弯及压弯构件的承载力设计公式进行了可靠度分析 ,分析结果表明 ,规程中设计公式基本满足统一标准对塑性材料可靠度指标的要求。

T形、L形截面钢筋砼双向压弯构件正截面承载力的研究

对１１根Ｔ形、６根Ｌ形及２根矩形截面钢筋砼双向压弯构件进行了试验研究，在此基础上用电算程序进行理论计算，结果与试验结果吻合较好。同时还根据大量电算分析揭示了Ｔ形、Ｌ形截面双向压弯构件正截面承载力的变化规律。最后，编写了用于配筋计算的电算程序，该程序亦适用于其它任意截面形状压弯构件的正截面承载力计算。

四肢拼合冷弯薄壁型钢截面立柱轴压性能试验研究及数值分析

对不同长细比的8根四肢拼合冷弯薄壁型钢截面立柱的轴压性能进行试验研究,在试验研究的基础上建立考虑材料、几何和接触非线性的有限元模型,并通过对试验试件的数值模拟,验证有限元方法的正确性。采用数值方法分析长细比、连接螺钉间距、截面翼缘宽厚比对四肢拼合冷弯薄壁型钢截面立柱轴压性能的影响。结果表明:试件最终破坏均呈现局部屈曲和畸变屈曲的破坏模式;四肢拼合冷弯薄壁型钢截面立柱的轴压性能具有"1×4≥4"的拼合效应;随着长细比的增大,四肢拼合立柱的最大承载力和刚度逐渐降低;当螺钉间距在150～450mm之间变化时,四肢拼合立柱的最大承载力和刚度变化不大;减小四肢拼合立柱截面的翼缘宽厚比,可以显著提高其最大承载力。

日本AIJ关于圆钢管混凝土构件承载力设计方法介绍

介绍了日本建筑学会AIJ规程关于圆钢管混凝土构件承载力的设计方法 ,对规程中关于圆钢管混凝土构件基本参数的规定、轴心受压构件承载力的设计方法、压弯构件承载力设计方法及纯弯构件承载力设计方法进行详细的介绍 。

不锈钢焊接箱形截面柱轴心受压相关稳定试验研究

不锈钢的非线性材料特性使其构件承载性能不同于普通钢结构构件,需要开展专门的研究。通过焊接加工8个不锈钢箱形截面柱,包括奥氏体型S30408和双相型S22253两种牌号,在试件两端铰接的约束条件下开展轴心承压加载试验。试验中对板材力学性能、试件的局部与整体几何初始缺陷、纵向焊接残余应力分布和加载初偏心进行了测量。加载试验得出了板件的局部屈曲承载力与构件的相关稳定承载力,展示了从组成板件局部屈曲到构件整体弯曲屈曲的渐变失效形态。将试验结果与欧洲不锈钢规范EN 1993-1-4、直接强度法和中国冷弯薄壁型钢结构技术规范GB 50018的计算公式进行比较表明,由于欧洲规范和直接强度法没有考虑不同牌号不锈钢材料力学性能的差异,对双相型S22253构件的承载力计算偏于保守,而奥氏体型S30408构件的计算承载力偏于不安全;而中国规范GB 50018没有考虑焊接残余应力、几何缺陷和材料非线性的不利影响,高估了构件的相关稳定承载力。所得到的试验结果将为后续的数值分析与理论研究提供数据支撑。

十字形截面钢筋砼双向压弯构件正截面承载力的研究

对８根十字形截面钢筋砼构件在轴向力及双向弯矩共同作用下的反复加载试验研究，揭示了十字形截面钢筋砼双向压弯构件的破坏形态及正截面承载力的一般规律。在此基础上，采用数值迭代方法，编制了相应的电算程序，对其受力性能做了进一步的理论分析，提出了十字形截面钢筋砼双向压弯构件正截面承载力的计算方法。

FRP约束钢管混凝土柱轴力-弯矩相关关系研究

为了建立FRP(Fiber Reinforced Polymer)约束钢管混凝土压弯构件轴力-弯矩相关关系曲线,分析组合结构中各组份对柱体压弯性能的影响,建立了FRP约束钢管混凝土截面分析计算模型,考虑不同FPR-钢复合约束程度和荷载偏心率对混凝土本构的影响。与现有CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)-钢管混凝土压弯试验结果对比,验证了模型的合理性。对模型开展参数分析,结果表明,FRP约束混凝土压弯性能主要受环向FRP影响,环向FRP层数的增加在提高柱体轴压承载力的同时可有效降低其界限偏心率,提高大偏心状态下柱体的轴压比;纵向FRP层数仅会影响柱体承载力,对其界限偏心率及大偏心受压状态下的轴压比影响不显著;随着环向FRP约束程度的提高,柱体对P-Δ效应的敏感性增强。

钢管混凝土轴心受压构件的徐变分析

基于混凝土徐变的继效流动理论、多轴应力作用下混凝土的徐变理论 ,结合钢管混凝土轴心受压构件的受力特点 ,推导出钢管混凝土轴心受压构件徐变的计算公式。该徐变计算公式既考虑了钢管混凝土轴心受压构件徐变的特点 ,又能反应出不同因素 (含钢率、材料强度、应力大小等 )对构件徐变的影响。应用这些公式 ,通过迭代计算得到的钢管混凝土轴心受压构件的徐变 ,与文献[4 ]中的试验数据符合较好。

碳纤维加固钢压杆的简化稳定分析

碳纤维加固具有自重轻、抗拉强度高、易施工、耐久性好等优点,被广泛应用于加固钢筋混凝土结构,并开始推广应用于加固钢结构。采用碳纤维加固钢压杆,对其稳定承载力进行简化分析,并推导出加固后钢压杆临界荷载和稳定系数的计算公式。

钢管混凝土拱桥徐变影响分析

基于龄期调整有效模量法推导出钢管混凝土轴心受压构件徐变系数公式,采用该公式对钢管混凝土轴心受压构件进行徐变分析。由徐变预测结果与试验数据比较可知,在CEB-FIP 78、CEB-FIP 90及ACI 209R等3种典型徐变系数模式中,ACI 209R模式较其它两种徐变系数模式更为合理。采用ACI 209R徐变系数模式对1座跨径380 m的大跨钢管混凝土铁路拱桥进行徐变分析,并与CEB-FIP 78模式计算结果进行比较,结论可为其它钢管混凝土拱桥的徐变分析提供参考。

《钢管混凝土结构技术规程》(DBJ 13-51-2003)设计方法及可靠度分析

简要介绍了福建省工程建设地方标准《钢管混凝土结构技术规程》(DBJ 13-51-2003)中钢管混凝土构件承载力计算公式,并将该规程的计算结果与收集到的试验结果进行了比较,结果表明,计算结果和试验结果总体吻合较好。基于《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB 50068-2001),应用结构可靠度分析的一次二阶矩法,对福建省工程建设地方标准中有关圆钢管混凝土和方、矩形钢管混凝土轴压、纯弯及压弯构件的承载力设计公式进行了可靠度分析,分析结果表明,规程中设计公式基本满足统一标准对塑性材料可靠度指标的要求。

钢管自密实混凝土轴压构件的静力性能试验

目的研究钢管自密实混凝土轴压构件的静力性能,为辽宁省相关地方标准的编制提供参考依据.方法通过18个钢管自密实混凝土轴压构件(内填混凝土的立方试块抗压强度达96 MPa)的静力试验,对轴压构件的破坏模态、轴力-中截面挠度曲线、轴力-应变曲线和侧向挠曲线形状等进行了分析.结果环向应变沿截面周边分布不均匀;纵向受拉区钢管对核心混凝土的环向约束效果不显著;钢管纵向应变沿截面高度的分布基本符合平截面假定;构件的挠曲线大致为正弦半波曲线.从试验研究的整体情况来看,浇筑强度达96 MPa的混凝土的钢管自密实混凝土与普通钢管混凝土在静力性能方面没有本质区别.结论构件的轴力-中截面挠度曲线可以分为弹性阶段、弹塑性阶段和下降阶段;构件的破坏属于延性破坏.

圆锥形中空夹层钢管混凝土压弯构件抗震性能

选取合理的材料本构模型和混凝土损伤指标,通过ABAQUS软件建立圆锥形中空夹层钢管混凝土构件数值模型,并采用现有试验数据进行模型验证。在此基础上建立典型算例,分析典型算例的抗震性能指标,同时描述构件的破坏模态。对轴压比、空心率和长细比这3个对圆锥形中空夹层钢管混凝土抗震性能指标影响较为显著的参数进行分析,探究3个参数对滞回曲线极限承载力、延性系数和耗能能力的影响规律。比较圆锥形中空夹层钢管混凝土与不同截面尺寸的等截面圆中空夹层钢管混凝土抗震性能的差别,探究圆锥形中空夹层钢管混凝土与何种截面尺寸的圆中空夹层钢管混凝土可以实现抗震性能上的等效。结果表明:在一定范围内,轴压比和长细比的增大使得构件的耗能性能变差,空心率的增大使得构件的耗能性能变好,但需明确各参数的限值;截面面积减小使得构件的承载力降低、耗能性能变差;圆锥形中空夹层钢管混凝土的抗震性能与距其底部1/4高度处截面大小的圆中空夹层钢管混凝土等效。