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.     

T形梁和工形梁上部构造

T形梁和工形梁统称为肋形梁,是一种多梁式的主梁构件。主梁间距通常在2 m左右,主梁由梁肋、横隔梁(横隔板)、行车道板(翼缘板或微弯板)组成。介绍了T形梁和工形梁上部构造。     

波形钢腹板的弹性局部剪切屈曲强度

波形钢腹板的弹性局部剪切屈曲强度虽然已有明确的计算公式,但公式只适用于平子板宽度与斜子板宽度相近时,当两者相差较大时其适用性较差。结合理论分析和数值模拟,研究不同尺寸波形钢腹板的弹性局部屈曲,分析了现有计算公式用于计算弹性局部屈曲强度时的局限性,揭示子板窄宽比对屈曲强度的影响。通过量化分析,对现有计算公式进行了合理修正,提出了适用范围更广的波形钢腹板的弹性局部屈曲强度计算公式,经过算例验证公式精度较高。     

钢板梁腹板稳定性试验研究

为了进一步了解腹板受力的工作性能，进行了４片钢板梁腹板稳定性试验，根据实验结果，提出弯剪共同作用时可分别按纯剪或纯剪工况考虑腹板稳定的条件，并根据国内我研究成果，提出钢板梁腹板屈曲验算方法及规改建议。     

钢-混凝土组合梁负弯矩区局部屈曲分析

侧向弯扭屈曲均为钢-混凝土组合梁负弯矩区重要屈曲模式,本文利用工形钢-混凝土组合梁中钢梁腹板在纵向线性分布应力作用下对钢梁下翼缘的侧向约束刚度计算公式,结合能量法推导了工形钢-混凝土组合梁负弯矩区钢梁的弯扭屈曲应力计算公式,并进一步获得了相应的屈曲弯矩。通过实例分析表明:现有计算方法存在一定理论缺陷,其计算结果偏差较大,计算方法更为合理。同时所得计算公式形式非常简洁,适于工程应用。     

变截面开口薄壁钢箱稳定性分析

从薄板基本理论出发,利用单块板的平衡状态,将基本方程建立在变形后的结构上,用假想荷载法推导出了薄壁构件弯扭平衡微分方程;以变截面开口薄壁钢箱为研究对象,用有限元软件ANSYS对大量不同尺寸的结构进行了屈曲分析。研究发现:受竖向均布荷载作用下变截面悬臂开口薄壁钢箱有3种基本屈曲形态,即板件的局部屈曲、截面的畸变屈曲和构件的整体屈曲;随着结构尺寸的变化,一阶屈曲形式也在发生变化,并且呈一定的规律。     

钢箱梁受压板肋加劲板弹性屈曲性能研究

为了研究钢箱梁板肋加劲板的受压弹性屈曲性能,按规范要求设计了板肋加劲板算例,分别采用有限元方法与经典理论公式对板肋加劲板的受压弹性稳定性能进行分析与比较。结果表明,当最佳刚度比大于板肋与盖板刚度之比,数值分析结果与经典理论公式的计算结果吻合良好;当最佳刚度比小于板肋与盖板刚度之比后,由于加劲板的实际屈曲失稳形态与经典理论公式的推导假定不再相同,计算结果差异随二者刚度之比的增大而迅速增大;对于钢箱梁中常用的板肋加劲板,盖板长宽比在0~1.5范围内变化,加劲板屈曲应力随比值增大而急速减小;盖板长宽比大于1.5后,加劲板屈曲应力曲线趋于平稳。     

凸形钢箱拱肋截面荷载试验和有限元分析

以宁波市东外环甬江大桥凸形钢箱拱肋截面为对象,应用预应力钢绞线的自平衡加载方式进行了1∶4的拱肋节段缩尺模型荷载试验,采用板壳单元和实体单元建立了有限元模型,进行了非线性分析,研究了考虑初始缺陷和局部屈曲的凸形钢箱拱肋截面的受力特性、实际承载能力和局部失稳机理。研究结果表明:各测点实测应力与截面平均应力较接近,根据测点实测应力与截面平均应力之间的关系可将凸形截面分成4类测点;有限元所得应力与实测应力趋势相同,数值相近;凸形钢箱拱肋截面的强度折减系数为0.94～0.98;纵向加劲肋和横隔板结构能有效防止凸形截面加劲板件的局部屈曲;在极限荷载作用下节段出现了凹凸的波节,由于各加劲板出平面位移过大而导致无法继续承载。     

斜拉桥钢箱梁受压腹板计算方法的探讨

根据加劲板理论屈曲应力计算公式,结合日本《道路桥示方书》中给出的加劲板考虑局部屈曲的标准抗力曲线,提出具有不完全加劲肋加劲板的稳定计算方法,供设计参考。     

预弯预应力混凝土受弯构件正截面受弯承载力

通过５根预弯梁的静载和疲劳加载试验，对预弯梁的破坏特征，截面应变，混凝土极限压应变，应力应变关系等进行探讨，提出了受弯承载务的理论计算公式，计算结果与试验值符合较好。     

钢板梁腹板的纯剪屈曲计算

本文讨论了钢板梁腹板在剪切极限状态下的设计准则，根据复合有限条法对板的屈曲分析结果，给出考虑翼缘的束影响屈曲系数设计曲线，同时还给出了考虑膜板屈后强度时极限承载力的计算方法。     

宽翼缘T梁的有效宽度研究

通过选取满足轴向应力自平衡条件的翼缘板剪滞翘曲位移模式,推导了宽翼缘T梁的应力计算公式,根据有效宽度的定义,进一步导出了有效宽度的理论计算公式．给出了一个宽翼缘T梁算例,计算表明,由本文所得出的计算公式算出的有效宽度更接近用ANSYS算出的结果．     

基于ANSYS水火弯板温度场的数值分析

本文根据传热学理论，运用ANSYS有限元分析软件，对水火弯板的温度场进行了数值模拟，并给出了水火弯板数值分析的边界条件。通过与试验结果对比，发现该数值模拟可靠，反映了水火弯板温度场分布的基本规律。     

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.     

横琴二桥引桥长悬臂板计算与分析

珠海横琴二桥南引桥采用大挑臂展翅箱梁,纵向设横隔梁,间距4m,悬臂板长度达7.2m。采用MI-DAS FEA建立三维空间实体模型,并在实体中模拟横向预应力钢筋,通过最不利布载,计算了箱梁横向应力分布及悬臂端部的挠度。结果表明,悬臂板及横隔板受力能够满足规范要求。计算方法和计算结果为同类结构提供了参考。     

L形碳板在混凝土梁抗剪加固中的应用

用L形碳板对混凝土梁进行抗剪加固的方法经实践证明是有效的。目前的抗剪加固通常采用外部粘贴法,即靠粘结剂把碳板粘贴在腹板上。经研究,提出将L形碳板的立腿(竖向肢)埋入T梁翼缘板内的加固方法更为有效。如果在翼缘板中开槽有困难时也可以采用部分埋入法。通过实梁加载试验对全埋入法、部分埋入法、碳板外部黏贴法以及碳布外部黏贴法的加固效果进行比较。     

计及残余应力时柱子的非弹性屈曲理论研究

阐述了焊接钢结构残余应力的起因，以及非弹性不计残余应力柱子的相当切线模量理论和计及残余应力柱子的相当切线模量理论，并以两端简支柱为例叙述了它们的处理方法和计算公式。该理论除解释焊接钢结构屈曲承载能力偏低的原因外，还可为大型焊接钢结构稳定性计算提供基础理论和方法。     

高墩大跨径弯桥在悬臂施工阶段刚构的非线性稳定分析

以非线性稳定理论为基础,以高墩大跨径弯桥悬臂施工阶段的结构稳定性为研究对象,利用有限元法对其在悬臂施工阶段荷载状态各工况分别进行考虑材料非线性和结构大变形与材料非线性的双非线性稳定性分析,计算了不同工况、不同曲线圆心角、不同墩身长细比、不同系梁个数的刚构桥在悬臂施工阶段非线性稳定系数和悬臂端位移,对计算结果进行了分析,归纳出高墩大跨径弯桥悬臂施工阶段非线性稳定荷载系数和悬臂端位移与桥梁曲线圆心角、墩身长细比及系梁个数的关系。结果显示:非线性稳定荷载约为特征值屈曲荷载的35%,弯桥曲线圆心角对非线性稳定荷载系数和悬臂端位移的影响更为突出,多个系梁对悬臂施工的稳定并非有利。     

火灾下外伸端板连接的局部屈曲

为深入揭示端板及加劲肋厚度对节点在火灾下失效模式的影响,采用弹塑性理论对端板承拉区的受力状态进行了分析,得到了形成2组及1组塑性铰的条件,并用非线性有限元分析方法进行了验证．研究表明,端板较薄时,随温度升高,将在其承拉区形成2组塑性铰,产生塑性弯曲大变形,导致梁的大转动和受压翼缘严重局部屈曲;端板较厚且加劲肋较薄时,将形成1组塑性铰,加劲肋屈曲导致节点失效．火灾下节点塑性铰形成的条件与常温下相同,但破坏方式更多地表现为严重的局部屈曲．因此,应适当增大端板及加劲肋厚度,以防止或减少局部屈曲的发生。提高节点的耐火极限．     

下承式脊骨梁横向剪力滞效应

下承式脊骨梁作为一种新型的城市轨道交通高架桥,具有小脊梁、大悬臂的特点．作为主梁的一部分,悬臂翼缘板也产生纵向弯曲,其横向剪力滞效应非常显著．本文采用ANSYS软件建立下承式脊骨梁的有限单元模型,计算了集中荷载及均布荷载作用下各横截面底板弯曲正应力,并与按初等梁理论的计算结果对比,得出横向剪力滞系数沿底板的分布规律．