带翼缘板嵌入式连接件抗剪性能提升试验研究

为防止波纹钢腹板PC箱梁桥带翼缘板嵌入式连接件翼缘板过早失稳导致失去抗剪能力,在翼缘板宽厚比较大处焊接栓钉。设计制作7组足尺试件进行推出试验,分析栓钉强化的带翼缘板嵌入式连接件在剪力作用下的破坏形态和荷载滑移性能,以及翼缘板宽厚比、腹板嵌入深度、翼缘板栓钉、腹板厚度和接合钢筋直径对抗剪性能的影响,并验证嵌入式连接件极限承载力计算公式适用性。结果表明:栓钉强化的带翼缘板嵌入式连接件试件破坏模式为混凝土劈裂,荷载~滑移曲线分为弹性阶段、屈服阶段、破坏阶段。在翼缘板宽厚比较大处焊接栓钉,阻止了翼缘板失稳,抗剪承载力得到显著提高;翼缘板宽厚比、腹板嵌入深度对栓钉强化的带翼缘板嵌入式连接件的抗剪性能影响较明显,而腹板厚度和接合钢筋直径的影响可以忽略。带翼缘板嵌入式连接件承载力修正计算公式与推出试验结果吻合度较好,可适用于栓钉强化的带翼缘板嵌入式连接件的设计计算。

“日”字形截面FRP拉挤型材屈曲性能的研究

文章对“日”字形截面FRP拉挤型材在弯曲荷载作用下的屈曲进行有限元分析,首先对比分析有无加劲肋对屈曲性能的影响,然后以“日”字形截面FRP拉挤型材的翼缘宽厚比、腹板高厚比和截面中心加劲肋距截面中性轴高度为主要变化参数,分析3种参数对“日”字形截面FRP拉挤型材屈曲性能的影响。研究结果表明,设置纵向加劲肋后,屈曲荷载提高36.2%。当翼缘宽厚比≤18.5时,屈曲模式从开始的局部屈曲转向整体屈曲,高厚比≤11.1时为整体屈曲。随着截面中心加劲肋距截面中性轴高度的增加,屈曲荷载先增加后减小再增加,但是与改变结构厚度相比,改变中心截面纵向加劲肋高度对屈曲性能的影响较小。

H型钢楔形薄壁构件的局部屈曲性能分析

用三维退化曲壳元离散H型钢楔形薄壁构件 ,对其进行了考虑双重非线性的全过程分析 ,提出了评价H型钢楔形薄壁构件局部屈曲性能的特征荷载。考察了平均腹板宽厚比、楔率等参数对H型钢楔形薄壁构件屈曲后强度的影响 。

波折腹板工形构件翼缘稳定性能研究

提出了研究波折腹板工形构件翼缘稳定性能的合理简化模型,探讨了翼缘弹性屈曲应力与翼缘名义宽厚比、腹板波形的关系;基于翼缘屈曲时可能出现的2种屈曲模态,分别解释了其发生机理并给出了相应的临界荷载计算公式;提出了2种屈曲模态的判断依据,通过一系列弹塑性分析考察了不同屈曲模态下构件承载力随宽厚比的变化特点。结果表明,屈曲模态Ⅰ对构件的翼缘稳定十分不利,应尽量避免。基于屈曲模态Ⅱ的屈曲应力,提出可用于工程设计的合理宽厚比限值。

Ⅰ形截面钢构件腹板屈曲后强度利用

介绍轻型门式框架I形截面钢构件腹板的设计原则和方法.首先从防止受压翼缘压入腹板来分析腹板高厚比的最大限值,其次分别论述腹板受剪屈曲后的极限剪力计算、受弯或压弯屈曲后有效宽度的确定,以及正应力和剪应力联合作用下屈曲后相关关系的计算.

论高强度钢压杆稳定计算中的屈服强度因数

《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)关于压杆稳定计算的规定一般以Q235钢为基础,并通过引入屈服强度因数ξ=(fy/235)^(1/2)使其适用于高强度钢压杆。但是,这一因数的运用在很多情况下过于简单化,致使高强度钢压杆承载潜力不能充分发挥。本文对轴压构件的板件进行的综合分析表明,中等和大长细比构件的板件宽厚比限值只有一部分需要和因数ξ挂钩。此项分析同时采取了两种准则,并考虑了构件初弯曲的影响。格构式轴压构件剪力分析表明,现行规范的公式(5.1.6)的因数ξ可以删去。此外,单边连接的单角钢压杆简化为轴压构件时,等效长细比只要部分乘以因数ξ即可。

截面参数对钢框架改进型节点损伤影响研究

为研究工字钢截面参数对钢框架梁柱改进型节点的损伤影响,采用有限元软件建立了三维全焊接节点模型,与国内试验结果进行对比,验证了模型的准确性及适用性。钢材采用循环本构模型,分析了循环荷载作用下翼缘宽厚比和腹板高厚比对节点损伤退化的影响。结果表明:翼缘宽厚比对退化程度和退化速率影响较大,对起始退化位置影响较小;腹板高厚比对起始退化位置影响较大,高厚比越大,起始退化越早;在翼缘腹板面积比相近的情况下,退化基本一致,但当翼缘腹板的相互约束作用减弱时,退化程度会明显加强。

大悬臂波形钢腹板组合挑梁翼缘稳定性研究

对大悬臂波形钢腹板组合挑梁受压翼缘板的稳定性进行了研究,探讨了研究翼缘板受压屈曲的理简化模型,分析了翼缘板长宽比、宽厚比和波形参数对其弹性屈曲应力的影响,引入表征波形腹板约束作用的系数ηf,建议了翼缘板的宽厚比限值。研究结果表明,波形腹板对翼缘板提供了一个介于简支和固支之间的约束,该约束并不总是增强翼缘板的稳定性能,波形约束系数ηf可反映腹板对翼缘的约束程度,文中修正的翼缘板屈曲应力公式可为相关实验和计算提供参考。

剖分T型钢压杆的屈曲性能和应用

剖分T型钢由热轧H型钢一分为二得来,属单轴对称截面。在承受轴线压力时,它的屈曲性能有两个特点。其一是绕对称轴屈曲时必然伴随有扭转,从而降低其承载力。另一方面,当压力移至截面剪心时,屈曲不再出现扭转,承载力达到弯曲屈曲荷载。杆件承载力的这种提高,只有在绕另一主轴屈曲有多余承载力,足以承担压力移至剪心产生的偏心力矩时才能加以利用。本文分析表明,截面高宽比不小于1.25的剖分T型钢满足或部分满足这一条件。有时,荷载作用在形心与剪心距离的一半处较为有利。第二个特点表现在压杆腹板局部屈曲承载力和宽厚比限值。本文揭示出腹板的临界应力总是高于杆件弯扭屈曲的临界应力,因此,只要杆件通过弯扭屈曲验算,就不必顾虑腹板屈曲。然而,在工程实践中有些杆件扭转受到约束,从而不去验算其弯扭屈曲。此时,腹板有可能作为一纵边嵌固、另一纵边自由的板件屈曲。建议的腹板宽厚比限值就是为保证在这种情况下的稳定性而给出的。

波形钢腹板支架拱结构的局部稳定性能

针对一种新型煤矿巷道波形钢腹板支架拱结构,首先设计了六榀半圆拱形支架的局部稳定性能试验,研究不同翼缘宽厚比、腹板高厚比对波形钢腹板工形截面拱结构的局部稳定性能的影响;然后采用有限元软件ANSYS计算分析试验支架的局部屈曲性能,并与试验结果进行对比;最后进行了支架拱结构弹塑性局部屈曲分析.结果表明:翼缘宽厚比减小,构件的局部稳定承载力提高显著,当翼缘局部失稳后会导致构件整体变形加大,继而导致构件的整体失稳;腹板高厚比增大,其局部稳定承载力也随之增大,当腹板局部失稳时,会带动翼缘发生局部失稳,从而导致变形过大,加快构件的整体失稳;支架试验结果与有限元结果吻合良好,验证了有限元模型的正确性;适当增大腹板高度及厚度、翼缘宽度或厚度时均可提高腹板的局部稳定承载力,随着圆心角的增大(矢跨比增大),构件的翼缘局部稳定承载力逐渐减小,圆心角对腹板局部稳定承载力影响较小.

波纹腹板H型钢梁受压翼缘局部稳定理论研究

提出梯形波纹腹板H型钢梁翼缘局部失稳的理论计算模型,指出波纹腹板对翼缘失稳相当于提供绕腹板轴心线的弹性转动约束作用.根据边界条件假设,采用理论推导得到了翼缘局部弹性屈曲应力的三角级数解,利用有限元分析验证了边界条件假设及理论模型的有效性.指出相比于平腹板,波纹腹板对翼缘具有更强的约束作用.

轴心受压柱的截面优化设计

引入双轴等强度的概念,并在规定腹板和翼缘宽厚比限值的时候,将构件的实际工作应力σ代替极限应力φfy,从而对GB50017-2003的翼缘与腹板的宽厚比限值公式进行修正,以使轴心受压柱的截面设计更为经济合理。

一种十字形剪切金属阻尼器的设计及数值模拟

为解决部分剪切型金属阻尼器局部过早屈曲,承载能力和耗能能力不佳的问题,设计了一种新型的十字形金属阻尼器,并利用ABAQUS有限元分析软件建立了7个模型,对其进行数值模拟分析,模拟中考虑了不同翼缘厚度和腹板厚度以及腹板的高宽比对阻尼器力学性能的影响。得出以下结论:腹板厚度和短腹板高宽比不变时,翼缘厚度等于18mm时,阻尼器的力学性能最佳;当翼缘厚度和短腹板高宽比不变时,腹板厚度为4mm时,阻尼器的力学性能最佳;为充分发挥腹板的耗能作用,短腹板的高宽比以1.73为最佳;理论计算与数值模拟吻合度较高,并给出了耗能性能最佳的阻尼器的几何尺寸。

中国现行钢结构规范(规程)与美国ASD规范的主要限值

通过比较现行中、美两国的钢结构设计规范、规程中对受压杆件的长细比、翼缘宽厚比、腹板高厚比的极限值规定，阐述两国规范、规程中的差异和近似之处。

折线形腹板H型钢梁翼缘局部稳定性能研究

通过ANSYS软件研究折线形腹板H型钢梁受压翼缘的局部稳定性能。将有限元模型的波幅设为0,折线形腹板H型钢梁的翼缘局部稳定问题即变成平腹板梁翼缘的局部稳定问题。将有限元模型中令波幅为0得出的计算结果与已有研究结果进行对比分析,验证了模型的正确性。最后,根据有限元分析得出的一系列结果,得到翼缘的两种屈曲模态,并推导出翼缘宽厚比限值的计算式。

H型钢压杆腹板宽厚比限值

介绍了GB 50017-2017《钢结构设计标准》中腹板宽厚比限值可能存在的问题,利用整体弯曲失稳时柱中截面的应力梯度计算腹板的局部屈曲临界应力,采用这个临界应力计算局部屈曲的正则化宽厚比。利用美国AISI规范和欧洲板结构规范EC3-1-5的板件有效截面公式中全截面有效的正则化宽厚比求得腹板的宽厚比限值。结果发现:宽厚比限值公式应与压杆的正则化长细比联系。基于此拟合了公式,并与当前规范公式进行了对比。由于该方法考虑了整体弯曲屈曲对腹板局部屈曲的影响,理论上更加合理。

波纹腹板H型钢梁受压翼缘局部稳定研究

根据波纹腹板梁翼缘局部失稳的特性提出波纹腹板H型钢梁翼缘局部失稳的理论计算模型,指出波纹腹板梁翼缘失稳相当于两加载边简支,一非加载边弹性转动约束的弹性板。由理论推导得到了翼缘局部弹性屈曲应力计算公式,利用有限元分析验证了该理论模型的有效性。同时探讨了受拉翼缘、梁的长度以及腹板参数变化对受压翼缘局部失稳的影响,最后根据有限元计算结果给出了可供工程设计参考的翼缘宽厚比限值计算公式。

波纹腹板H形钢梁受压翼缘宽厚比限值研究

考虑初始缺陷对翼缘弹塑性屈曲荷载的影响,设计了3组翼缘宽厚比不同的试件,对其进行承载力试验。结果表明:翼缘的初始缺陷显著降低了波纹腹板梁翼缘的弹塑性屈曲荷载。将3组试件极限荷载的有限元分析结果与试验结果进行对比。有限元分析结果表明,满足弹性设计公式的试件分别考虑翼缘初始几何缺陷、残余应力将降低弹塑性屈曲应力,降幅约28%、14%。综合试验及有限元分析结果,考虑初始几何缺陷、残余应力对翼缘弹塑性屈曲应力的影响,对弹性设计公式中的弹性模量取折减系数0.62,得到可供工程设计参考的翼缘宽厚比限值计算式,并给出了该计算式的适用范围,认为波纹腹板梁翼缘钢板的局部平面度偏差限值可放宽至2 mm。

纯弯状态下等、变截面H型钢梁的相关屈曲对比分析

以有限元分析软件ANSYS为工作平台,基于双重非线性板壳有限元分析方法,对轻型门式刚架结构 中的等、变截面H型钢梁的相关屈曲性能进行了深入对比研究,重点考察了纯弯状态下梁腹板的局部屈曲 对其整体性能的影响．

合肥新桥机场航站楼大型箱形钢柱的拟静力试验

通过8根箱形钢柱在偏心常轴压、柱顶反复水平荷载作用下的拟静力试验,研究地震作用下合肥新桥机场航站楼大型箱形钢柱的壁板稳定性及其抗震性能。试验结果表明:在小震作用下,合肥新桥机场航站楼箱形钢柱处于弹性受力状态,且壁板稳定;在大震作用下,箱形钢柱壁板基本处于弹塑性受力状态,出现塑性变形,但壁板仍然满足稳定性要求。腹板宽厚比是影响构件抗震性能的重要因素,腹板宽厚比越大,滞回曲线越不饱满,试件的承载力及刚度退化越严重。最后,提出大跨度空间结构箱形钢构件的加工制作构造措施及抗震设计建议。