内置开孔钢板加劲肋的L形宽肢钢管混凝土组合柱轴压性能研究

为研究内置开孔钢板(PBL)加劲肋的宽肢钢管混凝土组合柱(W-LCFST)的轴压性能,以L形双板连接钢管混凝土组合柱(LCFST-D)的轴压试验为基础,开展了W-LCFST柱参数化分析。结果表明:添加PBL加劲肋可增强混凝土和钢板之间的相互作用,与未添加PBL加劲肋的试件相比,添加1组PBL加劲肋,承载力提高了3.8%~5%,延性系数提高了14.3%~25.7%;添加2组PBL加劲肋,承载力提高了7.9%,延性系数提高了29.2%。最后,基于Mander理论,提出了预测W-LCFST柱截面承载力的计算公式,并将预测公式计算结果、日本规范Recommendations for design and construction of concrete filled steel tubular structures(AIJ-CFT(1997))、美国规范Load and resistance factor design specification for structural steel buildings(AISC-LRFD(1999))、《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS159:2004)分别与有限元结果进行了对比。结果表明:上述公式计算结果均较为保守,但所提出的预测公式计算结果更加准确,平均误差为7%。

孔肋加劲钢管混凝土柱轴压受力性能有限元分析

普通钢管与核心混凝土粘结性能较低,构件的整体性较差,对受力性能造成一定影响。本文对钢管内壁的加劲肋进行开孔处理,使得混凝土在孔洞部位贯通粘结,形成多个剪切连接件,提高了钢管与核心混凝土的粘结作用,并有较强的拉结作用,增强了钢管的"套箍作用"以及构件的整体性。通过轴心受压有限元分析发现:孔肋加劲钢管混凝土柱的最大应力位置靠近构件中部,整个构件的内力分布更加均匀。这种新型钢管混凝土柱构造简单,较普通形式构件拥有更高的承载力与变形能力。

顶板与竖向加劲肋围焊端部局部应力优化分析

针对顶板与竖向加劲肋围焊端部疲劳细节,提出角钢支撑和加劲肋开孔2种应力优化方法。通过数值模拟结合疲劳试验,研究优化方法对围焊端部应力水平和疲劳性能的影响,分析角钢厚度、开孔竖向距离和横向深度3类尺寸参数对优化效果的影响。结果表明:角钢支撑约束顶板面外变形,可降低围焊端部应力水平。加劲肋开孔削弱围焊端部刚度,可降低围焊端部分配的次应力。增加角钢厚度、减小开孔竖向距离、增加开孔横向深度可提升应力优化效果。降低围焊端部疲劳应力可延迟或避免疲劳裂纹的产生,加劲肋开孔不影响裂纹扩展寿命和扩展路径。

顶板与竖向加劲肋围焊端部疲劳应力优化方法

正交异性钢桥面板广泛应用于桥梁工程。在日常车流荷载作用下,顶板与竖向加劲肋构造细节容易发生疲劳损伤。建立该细节局部足尺模型,提出延长加劲肋横桥向长度、设置角钢支撑以及加劲肋开孔三种应力优化方法,以缓解围焊端部应力集中,预防疲劳裂纹的萌生。通过分析围焊端部焊趾处名义应力和热点应力,结合应力集中系数,对比不同措施下围焊端部的应力水平,提出合理的优化参数。研究表明：围焊端部的应力随加劲肋长度的增加而呈线性降低;角钢支撑提高了围焊端部的刚度,降低了应力水平;对加劲肋开孔能截断围焊端部应力流,改善应力集中。