正弦波纹腹板工字钢简支梁抗弯承载力的理论分析与试验研究

为研究正弦波纹腹板工字钢梁的受弯性能,设计了此种钢梁的受弯试验,并采用有限元方法对其受弯性能进行了数值模拟,然后对其抗弯承载能力进行了理论分析。分析结果表明,波纹腹板工字钢梁表现出较好的抗弯变形能力,并且具有良好的塑性性能;波纹腹板工字钢梁在竖向荷载作用下波纹腹板几乎不产生任何弯曲正应力,弯矩基本由翼缘承担;波纹腹板工字钢梁的极限弯矩可由近似的截面受弯承载力公式求得。

正弦波纹腹板工字钢梁的挠度理论计算与分析

正弦波纹腹板工字型截面构件是一种具有良好的刚度、强度、稳定性的新型构件。文章采用虚功法原理计算正弦波纹腹板工字型截面梁的挠度,给出了正弦波纹腹板工字型截面梁在两端简支和两端固支情况下在跨中集中力和均布荷载作用下的梁的挠度计算公式;采用有限元方法分析了正弦波纹腹板工字型截面梁在荷载作用下的位移,并和文章推导的挠度计算公式进行了对比。结果表明:正弦波纹腹板工字型截面梁在计算挠度时需注意剪应变引起的梁的变形;同时,理论公式计算值和有限元计算数值解吻合较好。

集中荷载作用正弦波纹腹板工字钢梁整体稳定性研究

采用有限元特征值屈曲方法计算跨中集中荷载作用下正弦波纹腹板工字钢梁临界力与临界弯矩,分析了波纹腹板的波长、波幅、腹板高度及厚度等几何参数对临界弯矩、稳定系数的影响;波纹腹板工字钢梁因截面参数不同,主要发生整体侧向弯扭、腹板鼓曲、翼缘板翘曲、翼缘板翘曲与腹板鼓曲组合等四种失稳形式;各种临界弯矩及稳定系数曲线,对波纹腹板钢梁设计有一定参考意义.

正弦波纹腹板工形截面悬臂钢梁的弹性整体稳定研究

分析了上翼缘作用均布荷载的正弦波纹腹板悬臂钢梁的整体稳定性能影响因素,并对构件的弹性弯扭屈曲荷载的计算方法进行了探究。借助有限元分析软件ABAQUS计算了构件弹性弯扭屈曲临界荷载,比较了不同情况下构件的弹性弯扭屈曲临界荷载,确定了影响因素及影响大小。尝试根据已有的研究寻找计算正弦波纹腹板悬臂钢梁的稳定承载力的方法,并将计算结果与有限元解进行了对比,检验了计算方法的可行性。结果表明:腹板波长对波纹腹板悬臂钢梁整体稳定性能影响最大,腹板波长变化几乎没有影响;减小翼缘尺寸能够凸显出波纹腹板悬臂钢梁的优势;根据已有理论计算正弦波纹腹板悬臂钢梁的整体稳定存在较多问题。

偏心受压波浪腹板阶形柱稳定性与侧移计算

首先分析波浪腹板阶形柱计算长度系数计算的相关问题,理论推导过程中考虑剪切变形对其稳定性的影响,得到考虑剪切变形时计算长度系数计算的精确公式,并与不考虑剪切变形的计算公式(GB50017—2003《钢结构设计规范》)以及有限元计算结果进行对比,从而得出了CECS 290∶2011《波浪腹板钢结构技术规程》中对于波浪腹板阶形柱计算长度系数计算的取值原则。其次,对波浪腹板阶形柱在侧向荷载作用下的变形进行分析,得到计算波浪腹板阶形柱侧向变形的计算公式。另外,根据波浪腹板阶形柱的特殊性,对波浪腹板阶形柱连接处的肩梁构造与计算方法进行阐述。

波浪腹板H型钢梁翼缘局部稳定性研究

依据波浪腹板H型钢梁受压翼缘的局部屈曲特性,同时参考平腹板钢梁受压翼缘局部屈曲的研究方式,运用瑞利-里兹法推导了波浪腹板翼缘局部稳定临界荷载表达式.提出了研究波浪腹板H型钢梁受压翼缘局部屈曲的理论计算模型,此模型将受压翼缘简化为两加载边简支,与波浪腹板相连的非加载边简支,而另一非加载边自由的单向均匀受压板.由ANSYS模拟分析得到了波浪腹板H型钢梁受压翼缘的屈曲模态.对比理论推导表达式计算结果与ANSYS有限元分析结果,发现两者吻合度高,验证了所提表达式的准确有效.同时探讨了翼缘和腹板参数尺寸的变化对翼缘局部稳定临界荷载的影响.

正弦波形腹板PEC梁受弯性能试验研究

部分包覆钢-混凝土组合结构简称为PEC结构,兼具混凝土结构和钢结构的优点,腔体内填充混凝土可以有效提升型钢的抗屈曲能力,翼缘间通过焊接钢筋形成连杆增强对钢翼缘和混凝土的约束作用,从而提高结构的承载力与刚度。目前国内外对平腹板PEC梁已进行了许多研究,但关于波形腹板PEC梁的研究甚少。为研究波形腹板PEC梁的受弯性能,在PEC梁的基础上将H型钢的平腹板替换为正弦波形腹板,提出正弦波形腹板PEC梁,对其受弯性能进行试验研究,以期对该结构的实际应用提供借鉴。设计4根正弦波形腹板PEC梁试件,分别改变其配筋形式与焊缝形式的构造措施,通过四点弯曲加载试验,采集挠度、滑移、应变等数据。通过荷载-跨中挠度曲线分析、承载力分析、变形分析、应变分析、钢-混凝土滑移分析等,探究4根正弦波形腹板PEC梁构件的抗弯强度、延性、黏结滑移等各项性能,对比不同构造的优劣。试验结果表明:试件的实测承载力均大于理论承载力,4种构造形式下的屈服承载力和极限承载力差异不大,可以用边缘屈服准则和全截面塑性准则来计算承载力。对试件波浪腹板与上下翼缘间采用单面角焊缝与采用双面角焊缝进行对比发现,承载力和变形等方面差异不大,故PEC梁的波浪腹板与翼缘板间可采用单面角焊缝焊接,但制作时必须严格保证焊缝质量。试件主钢件沿梁的腹板高度方向应变很小,均未达到屈服应变,在靠近翼缘处应变开始增长,并出现陡增,说明弯曲正应力几乎完全由翼缘承担,主钢件腹板应变不符合平截面假定。4种构造下的PEC梁钢-混凝土滑移量差别不大,支座处滑移较小,最大滑移量基本在1 mm内;跨中腹部由于混凝土开裂严重,滑移量包含了裂缝宽度的影响,导致所测结果偏大很多,数据仅供参考。试验中4种构造形式的正弦波形腹板PEC梁最终均未达到截面破坏,由于挠度过大停止试验,荷载-跨中挠度曲线未下降,后续将考虑改进,按试件最终破坏来控制试验结束,从而进一步探讨试件的性能。