初始缺陷對(duì)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(lái)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(shí)負(fù)公差和初彎曲對(duì)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(duì)其極限承載力的影響不能忽略;當(dāng)僅存在負(fù)公差時(shí),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(shí),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(duì)短柱的極限承載力要比對(duì)長(zhǎng)柱的影響小。當(dāng)同時(shí)存在初彎曲和負(fù)公差時(shí),柱的極限承載力降低不是兩種影響的簡(jiǎn)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(lái)模擬施工缺陷中的初彎曲,以纖維屈服準(zhǔn)則來(lái)求解臨界荷載,之后與無(wú)施工缺陷下的自有墩進(jìn)行對(duì)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(duì)各國(guó)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(jì)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(zhǎng)細(xì)比對(duì)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(jiǎn)化計(jì)算方法。分析結(jié)果表明:隨著長(zhǎng)細(xì)比的增大,拼合截面柱的拼合效應(yīng)隨之增大。對(duì)于主要通過(guò)螺釘將腹板進(jìn)行拼合的構(gòu)件,當(dāng)翼緣寬厚比一定時(shí),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(duì)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(guò)對(duì)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(cè)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(jì)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(duì)冷彎薄壁槽鋼軸壓柱分別用中國(guó)規(guī)范(gb50018-2002)中的有效寬度法(ewm)和美國(guó)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(jì)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(cè)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(jì)算結(jié)果偏于安全。

對(duì)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(jì)的截面形式為用節(jié)點(diǎn)板和螺栓連接的雙肢背對(duì)背c型鋼,試件共7個(gè),并對(duì)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(hào)(翼緣寬厚比)、節(jié)點(diǎn)板厚度和節(jié)點(diǎn)板間距對(duì)短柱受力性能的影響.

冷彎薄壁型鋼

冷彎薄壁型鋼

用我國(guó)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(guò)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(jì)算組合截面冷彎薄壁型鋼受壓構(gòu)件承載力時(shí),可以對(duì)計(jì)算結(jié)果乘以一個(gè)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(jì)算試件極限承載力時(shí)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(jì)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(jì)算求得的短柱極限承載力與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明,直接強(qiáng)度法的計(jì)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(jì)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(duì)比研究

在開(kāi)口冷彎薄壁型鋼構(gòu)件沿開(kāi)口方向上布置一定數(shù)量的綴板,能有效阻止開(kāi)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(zhǎng)細(xì)比有著密切的關(guān)系,通過(guò)理論推導(dǎo)及對(duì)不同長(zhǎng)細(xì)比構(gòu)件的數(shù)值計(jì)算發(fā)現(xiàn),當(dāng)構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比λ小于60,而綴板數(shù)量達(dá)到3塊時(shí),構(gòu)件承載能力提高幅度趨于穩(wěn)定;當(dāng)λ大于60時(shí),綴板數(shù)量則需要達(dá)到5～6塊。同時(shí),為了方便工程設(shè)計(jì)使用,提出利用熟知的彎曲失穩(wěn)計(jì)算公式的形式,來(lái)計(jì)算彎扭失穩(wěn)構(gòu)件的計(jì)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(cè)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(shí),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(jì)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(duì)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(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)重新進(jìn)行了計(jì)算,計(jì)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(duì)其不同長(zhǎng)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(lèi)方鋼管柱在不同長(zhǎng)細(xì)比下的軸心受壓承載性能;2)此類(lèi)型方鋼管柱長(zhǎng)細(xì)比小于等于30時(shí),柱極限承載力變化很小,此時(shí)柱的破壞由材料的強(qiáng)度控制;當(dāng)長(zhǎng)細(xì)比大于30時(shí),此類(lèi)型柱的軸心受壓極限承載力由穩(wěn)定控制,此時(shí)柱的破壞呈脆性特性;當(dāng)長(zhǎng)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(jì)——高強(qiáng)冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)在國(guó)外低層住宅和門(mén)式剛架體系中應(yīng)用較廣，國(guó)內(nèi)已開(kāi)始采用，但尚無(wú)相應(yīng)設(shè)計(jì)規(guī)范可依。針對(duì)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(jì)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(duì)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(duì)考慮長(zhǎng)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(jì)方法:有效計(jì)算長(zhǎng)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(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)折減的情況下,當(dāng)長(zhǎng)細(xì)比小于50時(shí),各規(guī)范公式計(jì)算值均略低于試驗(yàn)值和有限元值,吻合較好,當(dāng)長(zhǎng)細(xì)比大于50時(shí),公式計(jì)算結(jié)果過(guò)于保守。

冷彎薄壁C型鋼柱穩(wěn)定性分析

通過(guò)對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)不同截面c型鋼進(jìn)行的局部失穩(wěn)模擬,結(jié)果與國(guó)內(nèi)外規(guī)范的對(duì)比表明我國(guó)現(xiàn)有規(guī)范對(duì)板件局部屈曲計(jì)算過(guò)于保守.板件的厚度對(duì)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(lèi)構(gòu)件設(shè)計(jì)以及更深入的研究提供參考.

為了研究高強(qiáng)鋼中厚板焊接箱形柱的極限承載力,以11mm厚國(guó)產(chǎn)q460高強(qiáng)鋼中厚板制作了7個(gè)焊接箱形柱進(jìn)行軸心受壓試驗(yàn)。試件共包含寬厚比8、12、18三種截面,長(zhǎng)細(xì)比分別為35、50、70。根據(jù)試件的實(shí)測(cè)尺寸、鋼材的力學(xué)性能建立有限元模型,以初始缺陷的形式考慮了試件的初始撓度、初始偏心及焊接殘余應(yīng)力,分析預(yù)測(cè)了試件的極限承載力。試驗(yàn)結(jié)果表明,高強(qiáng)鋼焊接箱形柱穩(wěn)定系數(shù)采用gb50017—2003《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的c類(lèi)截面柱子曲線偏保守,試驗(yàn)結(jié)果平均曲線更接近b類(lèi)截面曲線,但仍需進(jìn)一步驗(yàn)證。分析結(jié)果表明,考慮了初始缺陷的有限元模型可準(zhǔn)確預(yù)測(cè)柱的極限承載力,可以作為試驗(yàn)數(shù)據(jù)的補(bǔ)充。

有初始幾何缺陷混凝土系桿拱橋極限承載力分析——分別采用線彈性分析方法、幾何非線性分析方法、材料非線性分析方法及雙重非線性(幾何非線性和材料非線性)四種不同分析方法對(duì)某系桿拱橋進(jìn)行極限承載力分析．通過(guò)比較四種方法的分析結(jié)果，研究非線性對(duì)于分析結(jié)果...

殘余應(yīng)力對(duì)h型鋼柱構(gòu)件極限承載力的影響 摘要：近年來(lái)，隨著國(guó)產(chǎn)熱軋h型鋼投入生產(chǎn)后，使得h型鋼廣泛使用。然而， 由于熱軋h型鋼的殘余應(yīng)力存在使得鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件中某些部位提前進(jìn)入塑性狀態(tài)，使構(gòu)件 極限承載力降低，而目前在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件極限承載力計(jì)算中，尚未找到一種很好的方法， 來(lái)直接考慮殘余應(yīng)力的影響。隨著計(jì)算機(jī)普及應(yīng)用和數(shù)值分析方法的不斷發(fā)展，可以通 過(guò)計(jì)算機(jī)建立與實(shí)際吻合的構(gòu)件模型，較準(zhǔn)確、快捷地計(jì)算出殘余應(yīng)力影響下的構(gòu)件極 限承載力。因此，本文以h型鋼為研究對(duì)象，運(yùn)用大型有限元軟件ansys建立殘余應(yīng) 力模型，將殘余應(yīng)力作為初應(yīng)力加入到有限元模型中，著重考慮殘余應(yīng)力對(duì)h型鋼構(gòu)件 極限承載力的影響，并與gb50017—2003鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范對(duì)于實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的極限 承載能力設(shè)計(jì)值和切線模量理論值對(duì)比，分析我國(guó)對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范對(duì)于實(shí)腹式軸心受壓 構(gòu)件的極限承載能力設(shè)