初始缺陷對冷彎薄壁C型鋼軸心壓桿極限承載力影響分析

介紹了冷彎薄壁型鋼的優(yōu)點(diǎn)及其屈曲后確定承載力采用有效寬度的方法,并結(jié)合具體的工程實(shí)例,比較了三種不同截面的慣性矩、回轉(zhuǎn)半徑和承載力;得出了在用鋼量相同的情況下冷彎型鋼具有更大承載力的結(jié)果,驗(yàn)證了冷彎型鋼可以帶來很好經(jīng)濟(jì)效益的結(jié)論,為工程應(yīng)用提供了一定的依據(jù)。

利用ansys有限元程序,研究了材料非線性條件下兩端固接時負(fù)公差和初彎曲對冷彎薄壁型鋼組合方管柱極限承載力的影響。分析結(jié)果表明:冷彎薄壁型鋼組合方管柱中,初始缺陷對其極限承載力的影響不能忽略;當(dāng)僅存在負(fù)公差時,冷彎薄壁型鋼組合方管柱的極限承載力降低7%~13%;當(dāng)僅存在初彎曲時,冷彎薄壁型鋼組合方管柱的極限承載力降低可達(dá)6%,且初彎曲對短柱的極限承載力要比對長柱的影響小。當(dāng)同時存在初彎曲和負(fù)公差時,柱的極限承載力降低不是兩種影響的簡單相加。

研究施工缺陷當(dāng)中的初彎曲,并且以假設(shè)的正弦曲線來模擬施工缺陷中的初彎曲,以纖維屈服準(zhǔn)則來求解臨界荷載,之后與無施工缺陷下的自有墩進(jìn)行對比.

冷彎薄壁型鋼C形截面構(gòu)件受彎承載力試驗(yàn)研究

為了研究冷彎薄壁型鋼拼合截面柱的軸壓承載力,對各國有關(guān)冷彎薄壁型鋼拼合截面柱的軸壓試驗(yàn)進(jìn)行了ansys有限元模擬分析,有限元計算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好,從而驗(yàn)證了有限元方法的正確性。采用有限元方法分析了構(gòu)件截面形式、截面尺寸以及長細(xì)比對冷彎薄壁型鋼拼合截面柱拼合效應(yīng)的影響,提出了冷彎薄壁型鋼拼合截面柱軸壓承載力的簡化計算方法。分析結(jié)果表明:隨著長細(xì)比的增大,拼合截面柱的拼合效應(yīng)隨之增大。對于主要通過螺釘將腹板進(jìn)行拼合的構(gòu)件,當(dāng)翼緣寬厚比一定時,隨著截面寬高比的增大,腹板拼合的整體性增強(qiáng),從而使拼合效應(yīng)增大,而截面面積的改變對拼合效應(yīng)的影響則不是很明顯。

基于已完成的g550冷彎薄壁型鋼屋架結(jié)構(gòu)承載力試驗(yàn),采用通用有限元軟件ansys,建立考慮材料和幾何非線性的分析模型.分析結(jié)構(gòu)的特征值屈曲和非線性屈曲承載能力,通過對比試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果,研究屋架結(jié)構(gòu)的合理分析模式.結(jié)果表明,屋架結(jié)構(gòu)的破壞模式為上弦桿的整體彎扭屈曲,與試驗(yàn)觀測到的現(xiàn)象一致,極限承載力和試驗(yàn)結(jié)果非常接近.研究表明,有限元分析模型設(shè)計合理,節(jié)點(diǎn)處自由度耦合的手段能模擬自攻螺釘連接的受力情況.

對冷彎薄壁槽鋼軸壓柱分別用中國規(guī)范(gb50018-2002)中的有效寬度法(ewm)和美國規(guī)范(aisis100-2007)中的直接強(qiáng)度法(dsm)進(jìn)行了穩(wěn)定承載力計算,并與試驗(yàn)進(jìn)行了比較。結(jié)果表明:有效寬度法和直接強(qiáng)度法均可有效預(yù)測冷彎薄壁槽鋼軸壓柱穩(wěn)定承載力,gb50018-2002中的有效寬度法計算結(jié)果偏于安全。

對冷彎薄壁c型鋼軸壓短柱的受力性能和破壞模式進(jìn)行了試驗(yàn)研究.設(shè)計的截面形式為用節(jié)點(diǎn)板和螺栓連接的雙肢背對背c型鋼,試件共7個,并對其進(jìn)行了軸壓承載力試驗(yàn).研究了該短柱在軸向壓力作用下c型鋼型號(翼緣寬厚比)、節(jié)點(diǎn)板厚度和節(jié)點(diǎn)板間距對短柱受力性能的影響.

冷彎薄壁型鋼

冷彎薄壁型鋼

用我國規(guī)范有效寬度法求得的冷彎薄壁型鋼短柱構(gòu)件極限承載力高于試驗(yàn)結(jié)果,傾向于不安全。所以,通過分析提出,按照《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》gb50018-2002中的有效寬度法計算組合截面冷彎薄壁型鋼受壓構(gòu)件承載力時,可以對計算結(jié)果乘以一個修正系數(shù)以示其原結(jié)果的不安全程度。由于有效寬度法在計算試件極限承載力時存在不安全性,因此本文引入另一種適用于冷彎薄壁型鋼構(gòu)件的計算方法,即直接強(qiáng)度法(directstrengthmethod,dsm)。將直接強(qiáng)度法和有效寬度法計算求得的短柱極限承載力與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比,結(jié)果表明,直接強(qiáng)度法的計算結(jié)果與試驗(yàn)值更為吻合,為使其結(jié)果更加經(jīng)濟(jì)、安全,本文提出適用于計算組合截面冷彎薄壁型鋼受壓構(gòu)件承載力的直接強(qiáng)度法建議公式。

厚壁冷彎方矩管和熱軋H型鋼軸壓極限承載力的對比研究

在開口冷彎薄壁型鋼構(gòu)件沿開口方向上布置一定數(shù)量的綴板,能有效阻止開口截面的翹曲變形,可以有效地提高構(gòu)件承載力。合適的綴板數(shù)量與構(gòu)件長細(xì)比有著密切的關(guān)系,通過理論推導(dǎo)及對不同長細(xì)比構(gòu)件的數(shù)值計算發(fā)現(xiàn),當(dāng)構(gòu)件長細(xì)比λ小于60,而綴板數(shù)量達(dá)到3塊時,構(gòu)件承載能力提高幅度趨于穩(wěn)定;當(dāng)λ大于60時,綴板數(shù)量則需要達(dá)到5～6塊。同時,為了方便工程設(shè)計使用,提出利用熟知的彎曲失穩(wěn)計算公式的形式,來計算彎扭失穩(wěn)構(gòu)件的計算方法,并列表顯示出兩者之間的數(shù)值關(guān)系。

為了研究鋼管活性粉末混凝土(鋼管rpc)柱軸心受壓力學(xué)特性,采用全截面受壓方法進(jìn)行了圓鋼管rpc短柱軸心受壓試驗(yàn),測試了其在荷載作用下的變形、應(yīng)變情況.試驗(yàn)結(jié)果表明,在荷載達(dá)到極限承載力時,鋼管prc短柱的變形主要處于彈性階段,當(dāng)承載力下降到極限承載力的80%～90%后趨于平緩,在總結(jié)相關(guān)試驗(yàn)資料的基礎(chǔ)上,參照cecs104:99中鋼管高強(qiáng)混凝土極限承載力公式,提出了鋼管rpc短柱的極限承載力計算經(jīng)驗(yàn)公式.為了便于工程應(yīng)用,把公式中的混凝土強(qiáng)度及其對應(yīng)的系數(shù)α進(jìn)行了擴(kuò)展,采用擴(kuò)展后的系數(shù)α對試驗(yàn)數(shù)據(jù)重新進(jìn)行了計算,計算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)符合良好,能滿足工程應(yīng)用.

以某實(shí)際冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)中的冷彎薄壁方鋼管柱為例,針對其不同長細(xì)比下的軸心受壓承載性能進(jìn)行試驗(yàn)和有限元模擬研究。結(jié)果表明:1)有限元模擬與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好,選擇合理的數(shù)值模型可以較好地模擬此類方鋼管柱在不同長細(xì)比下的軸心受壓承載性能;2)此類型方鋼管柱長細(xì)比小于等于30時,柱極限承載力變化很小,此時柱的破壞由材料的強(qiáng)度控制;當(dāng)長細(xì)比大于30時,此類型柱的軸心受壓極限承載力由穩(wěn)定控制,此時柱的破壞呈脆性特性;當(dāng)長細(xì)比大于48后,其軸心受壓極限承載力下降嚴(yán)重,從經(jīng)濟(jì)性考慮,不宜在實(shí)際工程中使用。

屈服強(qiáng)度550mpa高強(qiáng)冷彎薄壁型鋼軸壓構(gòu)件承載力設(shè)計——高強(qiáng)冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)在國外低層住宅和門式剛架體系中應(yīng)用較廣，國內(nèi)已開始采用，但尚無相應(yīng)設(shè)計規(guī)范可依。針對屈服強(qiáng)度550mpa高強(qiáng)鋼材冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)常用的軸壓構(gòu)件的承載力設(shè)計方法進(jìn)行了研究，包括其...

建立了考慮材料、幾何和接觸非線性的有限元模型,在對冷彎薄壁型鋼四肢拼合截面立柱的軸壓性能試驗(yàn)試件進(jìn)行模擬分析,驗(yàn)證有限元方法正確性的基礎(chǔ)上,對考慮長細(xì)比、截面翼緣寬厚比等因素的一系列試件進(jìn)行了數(shù)值分析,并得到其軸壓承載力。在相關(guān)規(guī)范"有效寬度法"和"直接強(qiáng)度法"的基礎(chǔ)上,提出了冷彎薄壁型鋼四肢拼合截面立柱軸壓承載力的設(shè)計方法:有效計算長度法和修正系數(shù)法。研究結(jié)果表明:試件最終破壞均呈現(xiàn)局部屈曲和畸變屈曲的破壞模式;在未考慮計算長度系數(shù)折減的情況下,當(dāng)長細(xì)比小于50時,各規(guī)范公式計算值均略低于試驗(yàn)值和有限元值,吻合較好,當(dāng)長細(xì)比大于50時,公式計算結(jié)果過于保守。

冷彎薄壁C型鋼柱穩(wěn)定性分析

通過對選定截面冷彎薄壁c型鋼軸心受壓柱的在不同柱高與邊界條件下的有限元模擬分析,證實(shí)運(yùn)用殼單元shell181分析單軸對稱構(gòu)件的受力特性是合適的.分析結(jié)果表明,不同的邊界條件對失穩(wěn)模態(tài)發(fā)生次序有一定影響.限制端部的翹曲可明顯提高構(gòu)件的彎扭承載力.根據(jù)對不同截面c型鋼進(jìn)行的局部失穩(wěn)模擬,結(jié)果與國內(nèi)外規(guī)范的對比表明我國現(xiàn)有規(guī)范對板件局部屈曲計算過于保守.板件的厚度對構(gòu)件的局部屈曲承載力有很大影響.分析結(jié)論成果為該類構(gòu)件設(shè)計以及更深入的研究提供參考.

結(jié)構(gòu)的屈曲分析可分為特征值屈曲分析和非線性屈曲分析。簡要闡述結(jié)構(gòu)特征值屈曲分析和非線性屈曲分析的的基本理論,利用abaqus對青島北站中的預(yù)應(yīng)力鋼壓桿進(jìn)行特征值屈曲分析和考慮材料非線性和幾何非線性的非線性屈曲分析,對比兩種分析方法所得的極限承載力的差別,同時在非線性屈曲分析中,分析在不同的初始缺陷和不同的初始預(yù)應(yīng)力的條件下預(yù)應(yīng)力壓桿極限承載力的變化,所得結(jié)論可為同類大跨空間結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力壓桿的設(shè)計與計算提供參考。

時效性對單樁極限承載力的影響分析——目前，鹽城地區(qū)正廣泛采用打入式預(yù)制樁和泥漿護(hù)壁成孔灌注樁。從這兩種樁的成樁工藝，結(jié)合地基條件，對鹽城地區(qū)飽和軟粘土層中這兩種樁成樁后休止時間對單樁極限承載力的影響規(guī)律進(jìn)行了分析研究，并對載荷試驗(yàn)的間歇時間的...

近幾年來,我國興起了冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)住宅體系,冷彎薄壁型鋼得到快速發(fā)展?；?筆者采取試驗(yàn)、理論和有限元模擬分析相結(jié)合的方法,對冷彎薄壁c型鋼梁的彎曲性能進(jìn)行分析研究,從而得出冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的熱軋鋼相比,更具有良好經(jīng)濟(jì)性。