T形截面方钢管混凝土组合异型柱的单向压弯力学性能和承载力研究

由于T形截面方钢管混凝土组合异型柱的压弯性能研究较少,为了对此特性展开分析研究,对其进行了单向压弯试验、有限元分析及理论计算;得到T形截面方钢管混凝土具有良好的延性和较好的承载力的结论,并提出了考虑钢管和混凝土组合刚度影响的等效长细比的计算公式。

工字形单向压弯构件截面设计的直接算法

压弯构件的受力较单纯受弯和单独承受轴压的构件复杂 ,压弯构件的截面设计考虑的因素较多 .在截面设计时 ,通常凭经验初选截面 ,进行各项验算 .当不满足设计要求时 ,再作适当调整 ,重新计算 ,直到满足各项条件为止 .文中根据压弯构件的构造要求和设计条件 ,推导出确定构件截面尺寸的直接计算公式 ,避免繁琐试算 ,便于工程应用 .

T形构件单向压弯全过程分析

本文以T型截面的单向压弯构件为例,对其截面性能进行全过程分析,建立基本的物理关系,并编制电算程序。

部分包覆钢-混凝土组合柱单向压弯承载力计算方法比较

总结欧洲规范EN 1994-1-1、加拿大规范CSA-S16-09和国内规范《部分包覆钢-混凝土组合结构技术规程》(T/CECS 719—2020)中部分包覆钢-混凝土组合柱(PEC柱)以及《组合结构设计规范》(JGJ 138—2016)和《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS 159∶2004)中组合柱的单向压弯承载力计算方法,将五种方法得到的轴力-弯矩(N-M)相关曲线计算结果与已有试验数据进行比较。结果表明:规范EN 1994-1-1曲线是各种试验点的下包线,规范EN 1994-1-1和《组合结构设计规范》(JGJ 138—2016)曲线均具有外凸特性;《部分包覆钢-混凝土组合结构技术规程》(T/CECS 719—2020)曲线与规范CSA-S16-09曲线较为接近,且均偏保守;《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS 159∶2004)曲线为外凸折线,与试验值吻合较好。

单向压弯双肢格构式构件稳定性分析

单向压弯双肢格构式构件常被应用于实际工程中。为对单向压弯双肢格构式构件稳定性进行分析,根据工程具体条件,在肢件截面不改变的条件下,验算了三种不同截面布置方式下的单向压弯双肢格构式构件;通过比较分析,为单向压弯双肢格构式构件的设计提供了一定参考。

L形方钢管混凝土组合异形柱单向压弯稳定性研究

在对构件单向压弯受力特点分析的基础上,设计了L形方钢管混凝土组合异形柱单向压弯试件。通过压弯试验,得到了构件的破坏形式、荷载-竖向位移曲线、单肢挠度曲线和荷载-应变曲线。通过对我国现行的四本规程中的压弯稳定计算公式的计算结果进行比较发现,在计算开孔连接板连接的L形方钢管混凝土组合异形柱的压弯承载力时,作为缀件的连接板对构件压弯承载力的贡献不应被忽略,应采用整体式计算模型进行计算。CECS159∶2004规程和GJB 4142—2000规程的计算结果与试验结果吻合良好。

横向荷载作用下单向压弯钢构件弯扭屈曲平衡微分方程

采用中性平衡法推导出横向荷载作用下无对称轴截面单向压弯钢构件的平衡微分方程,通过分析单轴对称截面压弯构件的受力和变形,对切向力方向进行了重新定义和说明。结合具体的荷载形式对双向压弯构件的总势能方程进行改造,得到横向荷载作用下两个无对称轴截面单向压弯构件的典型总势能方程,经过一阶变分为零,即δΠ=0,得到平衡微分方程。最后通过比较两种方法得到的平衡微分方程,说明给出的两个总势能方程的适应性。

圆钢管单向压弯构件稳定

GB 50017—2017《钢结构设计标准》对钢管柱引入了单独的条文8.2.4条,用于计算钢管柱在压弯作用下的稳定性,其与H形钢柱稳定性计算的8.2.1条公式的不同主要在等效弯矩系数计算上。圆管截面与工字钢截面相比有不一样的塑性开展特性,所以有必要提出更能反映真实圆钢管单向压弯构件的轴力-弯矩相关关系的计算公式。采用有限元计算软件对圆钢管单向压弯构件稳定承载力进行计算,并将有限元计算结果与GB 50017—2017中相关公式进行对比,讨论GB 50017—2017中相关公式对计算圆钢管单向压弯构件稳定承载力的适用性;从圆钢管截面塑性铰状态的轴力-弯矩相关关系出发,代入带有几何缺陷杆的弹性二阶弯矩,推导出了圆钢管单向压弯构件稳定承载力的上限公式,将该式与有限元计算结果进行对比和拟合,同时修改了理论公式中的一个系数,并采用与工字钢压弯构件相同的等效弯矩系数,获得了圆钢管单向压弯构件稳定承载力计算公式。分析得到以下结论:GB 50017—2017中相关公式计算结果与有限元计算结果相比整体上偏于保守,尤其是在弯矩线性变化并且是双曲率弯曲的情况;当端部弯矩比为-1时,GB 50017—2017中相关公式的轴力-弯矩相关关系曲线与有限元计算结果曲线呈现不同的变化趋势,说明GB 50017—2017中相关公式不能很好地反映圆钢管单向压弯构件实际的轴力-弯矩相关关系;参考有限元计算结果进行拟合的理论推导公式可以较为精确地计算端部弯矩比为1时的圆钢管单向压弯构件稳定承载力,同时采用现有的工字钢压弯构件的等效弯矩系数后,也可以较为精确地计算不同端部弯矩比情况下的圆钢管单向压弯构件稳定承载力。

不锈钢芯板一字形墙单向压弯稳定承载力研究

不锈钢芯板一字形墙是由两片不锈钢面板及正交均匀排列的不锈钢芯管组成,芯管与面板之间的连接采用铜钎焊焊接。为研究不锈钢芯板一字形墙的压弯稳定性能,首先,进行了有限元特征值屈曲分析,得到了计算一字形墙弹性屈曲荷载及相应的正则化高宽比λn的计算式;通过有限元非线性分析,研究其受力过程和破坏机理,分析了高宽比、面板厚度、芯管外径、芯管壁厚以及芯管分布间距等参数变化对不锈钢芯板一字形墙压弯稳定承载力的影响,得到了轴心受压稳定系数φN与纯弯稳定系数φM,以及进行稳定设计的φN、φM-λn曲线;建立在可靠的有限元建立方法上,设计了3组不锈钢芯板一字形墙有限元模型,并对其压弯稳定承载力进行了有限元模拟研究。结果表明,计算式计算的构件承载力偏于安全。

单向偏心压弯外包型钢混凝土柱的有限元分析

采用大型通用有限元分析软件ABAQUS,对外包型钢混凝土柱进行单向偏心受压模拟试验,通过4种不同偏心距的试件,分析外包型钢混凝土柱在单向偏心荷载作用下的破坏形态、荷载跨中挠度曲线、混凝土与缀条板的受压区荷载-应变曲线。分析表明,随着偏心距的增大,试件的极限承载力大幅度降低,试件达到极限承载力时跨中挠度明显增大。由于有外包钢的存在,故混凝土柱的变形能力和延性明显增强。

冷弯方钢管截面轴压和压弯极限承载力研究

冷弯方钢管构件在建筑钢结构的应用愈加广泛,因此有必要对不同厚度冷弯方形截面的极限抗压和抗弯承载力进行研究.首先利用Abaqus建立了考虑初始几何缺陷、几何和材料非线性以及冷弯效应等因素影响的冷弯方钢管有限元模型,并通过试验校核验证了模型的准确性.基于该模型完成了冷弯方钢管在不同宽厚比和轴压比组配下的参数分析,探究其对极限承载力的影响.通过对构件破坏模态及截面应力发展全过程的分析,并基于不同宽厚比和轴压比下的四种应力分布模型,提出了用以计算冷弯方形截面极限承载力的有效塑性宽度法.最后将有效塑性宽度法与现行规范以及参数分析结果进行对比,证明了有效塑性宽度法的准确性与适用性.