波形钢腹板工字梁的等效计算模型及稳定性分析

基于变形与应变能相等的原则,提出波形钢腹板工字梁的等效平直钢腹板计算模型。通过波形钢腹板直板段与斜板段应变分析,推导了波形钢腹板工字梁及等效计算模型的应变能,建立等效惯性矩与等效扇性惯性矩,利用平直钢腹板工字梁的临界荷载计算公式,对波形钢腹板工字梁进行稳定性分析。研究结果表明:该方法简单、便捷,对波形钢腹板工字梁的稳定分析准确、有效;建立的等效惯性矩与翘曲惯性矩仅取决于截面及波形钢板尺寸,不受工字梁的边界条件、跨径等因素的影响,具有良好的适应性。

考虑系梁作用高墩刚构桥整体稳定的实用算法

研究目的:高墩刚构桥柱式高墩间常常设置系梁,目前计算高墩刚构桥整体稳定主要有计算长度系数法和有限元法,计算长度系数法须逐根桥墩计算且无法考虑不同系梁间桥墩段的影响,有限元法由于计算理论和方法都隐含在软件中,如何对计算结果的准确性和可靠性进行验证又是必须解决的难题。为此,本文基于摇摆柱受力特点通过结构转换的概念将确定柱式高墩刚构桥整体稳定的二阶计算转化为确定其整体抗侧刚度的一阶问题。研究结论:(1)本文提供了一种通过结构抗侧刚度求解高墩刚构桥整体稳定临界力的计算方法;(2)本文给出了柱式高墩刚构桥整体稳定临界力的计算公式,该式能考虑柱墩之间系梁的影响,弥补了规范计算长度系数法的不足,具有很好的精度及准确性,可为校核有限元整体稳定计算结果的可靠性提供一种解析验证手段;(3)本文研究成果可供桥梁工程设计和理论计算使用。

某网球中心轮辐式张弦梁屋盖结构设计与分析

某网球中心屋盖由环形雨棚和中央屋盖组成,两者的平面投影为同心的椭圆形,环形雨棚采用钢桁架结构,中央屋盖经过方案比选采用轮辐式张弦梁结构,均上覆半透明PTFE膜。首先对屋盖的风荷载、积雪荷载、温度荷载取值进行了研究,然后在上述基础上对中央屋盖张弦梁拉索的初始预应力值确定、支座形式、整体稳定性、防连续倒塌、关键节点进行了专项分析。结果表明:中央屋盖自重平衡时,长、短轴张弦梁拉索轴力最大分别为745、490kN;中央屋盖采用径向滑动,切向固定铰支座形式较为合理,其中径向允许位移限值为30mm。采用静力失稳模态法引入整体初始几何缺陷,对网球中心中央屋盖进行双非线性稳定性分析,网球中心屋盖稳定承载力系数满足安全要求;采用拆除构件法中的非线性动力方法进行防连续倒塌分析,网球中心屋盖不会因为张弦梁拉索破断而出现连续倒塌;对网球中心屋盖关键节点进行了专项设计和精细的有限元分析,节点安全可靠。

漳浦县文体中心体育场对拉非对称双拱大跨度屋盖结构设计

对漳浦县文体中心体育场对拉非对称双拱大跨度屋盖结构设计的难点、关键点进行了介绍。大屋盖双巨拱跨度达132m,非对称布置,与水平面呈1488°夹角,前拱中段无支承,受力机制复杂。为解决该问题,前、后拱之间设置对拉钢桁架,将“树杈”状拱脚、前拱、后拱、看台V形混凝土斜柱等组成一个自平衡体系。为满足建筑自然采光,大屋盖上覆膜材选用高透光率的ETFE膜材,通过沿钢桁架方向的预应力拉索保证其受力及稳定性。采用SAP2000和MIDAS Gen软件对该创新体系进行了弹性计算与屈曲分析,并利用ABAQUS软件进行了罕遇地震下的弹塑性动力响应分析和整体稳定临界荷载分析。分析结果表明,该体系的各项指标基本满足规范要求,具体良好的整体稳定性和抗震性能。

蜂窝梁弯扭屈曲分析及整体稳定性的计算方法

蜂窝梁是在工字钢或H型钢腹板上按一定的线形进行切割后变换位置重新焊接组合形成的新型钢梁,具有节省材料、便于铺设管道、平面内刚度增大、承载能力高等优点.由于蜂窝梁腹板开孔,与相同截面的实腹梁相比抗侧刚度被削弱,整体稳定性降低.文中以实腹梁临界弯矩计算公式为基础,考虑蜂窝梁的抗侧刚度、翘曲刚度和扭转刚度,给出蜂窝梁弯扭屈曲临界弯矩计算公式,采用ANSYS对纯弯状态下的蜂窝梁进行了弯扭屈曲分析,以蜂窝梁的孔高比和距高比为变量,给出了不同情况下蜂窝梁弯扭屈曲临界弯矩值,并与当量实腹梁临界弯矩公式计算结果进行对比,得出蜂窝梁临界弯矩与当量实腹梁临界弯矩之差随孔高比和距高比之间的变化关系,对蜂窝梁整体稳定性计算公式进行修正,最后提出了蜂窝梁整体稳定性的实用计算方法.

基于剪切梁层间失效模型的断层冲击地压分析

将剪切梁层间失效模型用于分析断层冲击地压的发生,在不考虑断层的弹性时对断层冲击地压进行了解析分析,得到了剪切梁的位移和应力分布规律和断层冲击地压发生时撕开裂纹长度和临界载荷。分析了撕开裂纹长度和临界载荷与各种力学参数之间的关系。研究结果表明:当采深越大,剪切梁的剪切弹性模量越小,剪切梁厚度越厚,断层带剪切软化模量越大;断层带厚度、滑动摩擦系数、剪应力峰值强度越小时,断层冲击地压容易发生。采深、剪切梁的剪切弹性模量、断层带剪切软化模量、剪应力峰值强度、断层带厚度这些参数对断层冲击地压的发生影响较大。其结果为预测、防治断层冲击地压提供了理论依据。

独柱支承梁式桥倾覆稳定性验算方法研究

为减少独柱支撑匝道桥倾覆事故的发生,对该类桥梁倾覆稳定性验算方法进行研究。根据结构及受力特点,对独柱支承梁式桥进行分类,以北京市此类桥梁为背景,研究该类桥梁倾覆稳定性。研究结果表明,中墩固结独柱支承梁式桥倾覆破坏为构件强度破坏;中墩铰结独柱支承梁式桥倾覆破坏首先表现为边支座脱空,然后出现中墩支座转角超限,最终发生结构倾覆的本质特征,据此制定出了适用于验算独柱支承梁式桥倾覆稳定性的方法,可供同类桥梁的设计及维修加固参考。

双悬臂对称工字形钢梁弹性稳定性计算

在结构稳定理论及钢结构规范、水工钢闸门设计规范中,对双悬臂工字梁在简单荷载及组合荷载作用下的稳定性无相应的计算方法,且规范中的各种近似处理方法既不统一,误差又大,直接影响设计成果的安全性及经济性。通过对双悬臂工字形钢梁稳定性计算简图进行等效简化,应用能量法给出了均布荷载、集中荷载及其组合作用时双悬臂工字形钢梁弹性稳定性的计算方法,并据此建议双悬臂工字形钢梁的合理布置,为规范修订及生产设计提供理论依据。

上下翼缘同时受荷的工字形钢梁整体稳定性分析

现行钢结构规范中没有工字形钢梁在上翼缘均布荷载、下翼缘跨中集中荷载作用下整体稳定的计算方法.采用能量法推导出这两类荷载作用下双轴对称工字形钢梁的临界承载能力计算公式,总结了荷载比例系数对临界弯矩的影响规律.并采用有限元方法对该理论公式进行验证,在荷载比例小于3时,计算结果与理论公式吻合较好.在此基础上,通过计算分析提出了这类荷载作用下工字形钢梁的等效临界弯矩系数的计算公式,该公式具有较好的计算精度.

拦污栅栅条的稳定计算

通过对双悬臂栅条倾覆稳定计算简图的等效简化 ,应用瑞利商求解倾覆稳定微分方程 ,给出了均布荷载、集中荷载及其组合作用时双悬臂栅条的临界荷载计算方法 ,据此建议了栅条的合理结构布置 ,为规范修订及生产设计提供理论依据。

组合荷载作用下工字形钢梁的临界荷载

给出了组合荷载作用下工字形钢梁控制工况的稳定计算简图,并应用能量法给出了均布荷载、集中荷载及其组合作用时工字形钢梁的临界荷载的计算方法和计算通式.

复杂体型高层建筑结构稳定性验算

高烈度区结构刚度一般由水平荷载控制,而在低烈度区则往往由整体稳定决定。结构侧向刚度和重力荷载是影响结构整体稳定和P-Δ效应的主要因素,《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010)采用刚重比作为控制指标。基于结构楼层荷载沿竖向均匀分布,规范给出了刚重比的限值指标。对于体型复杂的高层建筑,不同建筑之间质量沿高度分布差异很大,采用同样的控制参数,结构实际稳定性无法保证。根据实际体型和水平荷载分布情况,引入楼层竖向荷载分布系数β,通过控制结构在风荷载和地震作用下的P-Δ效应,计算了结构合理刚重比,对规范指标进行了修正;同时根据实际荷载分布提出了任意水平荷载分布下的等效侧向刚度的计算公式。

单轴压缩载荷下夹层梁结构屈曲及皱曲模拟研究

泡沫夹层结构以其较高的比刚度及比强度特性在航空航天等领域具有巨大的应用潜力,但当夹层结构作为主承力部件承压时可能带来复杂的屈曲及皱曲稳定性问题。文章基于有限元分析软件Ansys,建立了铝面板泡沫夹层梁结构的二维有限元模型,研究了夹层梁结构在单轴压缩载荷下结构临界失稳载荷与屈曲失效模态的内在关系,并分析了芯材厚度、芯材弹性模量等参数对夹层结构稳定性的影响规律。研究结果表明:芯材-面板的厚度比及弹性模量比对夹层结构的屈曲失效模态具有决定性作用,增加芯材厚度及选用较高弹性模量的芯材,可有效提高泡沫夹层结构的临界失稳载荷,文中研究结果可为泡沫夹层结构的优化设计及工程应用提供理论依据。

钢筋混凝土空腹夹层板整体稳定分析

多、高层建筑中的楼盖结构体系是连接各竖向抗侧力构件，在水平荷载作用下，通过楼盖起空间作用，从而形成悬臂式空间三维结构。楼盖平面内刚度是空间作用的关键。空腹夹层板是一种新型空间板片结构，它的整体稳定是刚度的重要保证，本文通过此类板的稳定分析，求出其临界荷载。

简支蜂窝梁整体稳定承载力有限元分析

应用通用有限元程序ANSYS得到了不同情况下简支蜂窝梁的临界荷载值,分析了各种不同参数对其整体稳定性的影响;将有限元计算结果与能量法结果进行了比较,验证了有限元结果的可行性,可为工程设计提供参考。

支座降低蜂窝形钢梁整体稳定分析和试验

本文对徐州彭城电厂支座降低蜂窝梁的整体稳定性进行了分析，并进行了３根８．５６ｍ长蜂窝梁在均布荷载作用下的整体稳定试验，为工程实际应用提供了可靠的依据。

扭转支撑约束下双跨连续钢梁整体稳定分析

采用能量变分法,建立具有扭转支撑约束的双跨连续钢梁在均布荷载作用下整体稳定的总势能方程,侧向位移和扭转角的模态函数采用6项三角级数表达。通过引入无量纲弯矩等参数,推导得到具有扭转支撑双跨连续钢梁弹性整体稳定的临界弯矩,并通过1stOpt软件拟合出临界弯矩和扭转支撑门槛刚度的简化计算公式。通过与有限元分析结果进行对比,发现提出的临界弯矩计算公式具有较好的精度,可为双跨连续钢梁的实际工程设计提供参考。

基于二阶理论的2端弹性约束压弯梁的稳定性分析和最大弯矩计算

运用二阶理论对2端弹性约束压弯梁的稳定性进行了分析,通过求解其挠曲微分方程得到其变形及临界载荷的精确表达式,随后给出了方便工程应用的高精度实用近似计算式。推导了弹性约束简支压弯梁在各种横向载荷作用下的跨中最大弯矩的精确计算式,进而讨论了GB/T13752—1992《塔式起重机设计规范》中的非弹性约束压弯梁的最大弯矩近似计算公式对计算弹性约束简支压弯梁的跨中弯矩的适用性问题。通过分析推导证明:在加入了必要的修正项之后,规范中的最大弯矩近似计算式仍可用于弹性约束简支压弯梁的跨中弯矩的计算,从而为规范的补充修订提供了理论依据。

上下翼缘同时受荷的HM,HW型钢梁整体稳定性分析

现行钢结构规范中没有给出HM,HW型钢梁在上翼缘承受均布荷载、下翼缘承受跨中集中荷载作用下整体稳定的计算方法.根据能量理论得到的结果,考虑屈曲前变形对弯扭屈曲影响,得出上述荷载作用下双轴对称HM,HW型钢梁的临界承载能力计算公式,总结了荷载比例系数对临界弯矩的影响规律.采用有限元方法对该理论公式进行验证,在荷载比例小于3时,有限元解与理论解相差基本在5%以内.提出了这类荷载作用下钢梁的等效临界弯矩系数的计算公式.该公式最大误差不超过8%,平均误差在3%左右.

均布荷载作用下有约束钢梁的整体稳定

为补充现行钢结构设计规范(GB 50017—2003)中均布荷载作用下有约束钢梁的整体稳定计算方法,根据能量原理,应用Rayleigh-Ritz法,提出其临界弯矩的理论计算公式。与美国(AISC)和英国规范(BS5950)中任意弯矩作用下钢梁的整体稳定计算公式进行对比,结果表明:当均布荷载产生的弯矩贡献较大或钢梁为单轴对称截面时,两国规范公式因未考虑荷载作用位置及单轴对称截面对钢梁临界弯矩的影响而存在很大的误差,不再适用。提出的均布荷载作用下有约束梁整体稳定计算公式与有限元计算结果吻合良好,可用于验算此类钢梁的整体稳定,为现行钢结构设计规范提供理论依据。