一、焊接工字钢梁腹板极限承载力的理论分析和试验研究(英文)(论文文献综述)
王超[1](2020)在《高强钢焊接箱形截面受弯构件腹板的局部稳定》文中研究表明与普通钢材相比,高强钢构件的屈服强度更高,在工程建设领域合理采用高强钢能够减小构件的截面尺寸和自重,增大结构跨度和高度。然而,随着钢材屈服强度的提高,钢结构稳定的问题也更突出,高强钢结构可能在荷载尚未达到极限强度之前发生整体失稳或者局部失稳破坏。目前,国内外对高强钢局部稳定的研究主要集中在轴心受压构件和焊接工字形截面压弯构件,对于焊接箱形截面梁的研究相对较少。本文主要对高强钢焊接箱形截面受弯构件腹板的局部稳定性能进行研究,主要的研究内容和结论如下:(1)利用有限元软件ANSYS,建立考虑钢材强度等级、初始几何缺陷、残余应力、材料非线性的壳单元精细化有限元模型。本文详细阐述了有限元模型的建模过程和分析求解过程,对目前已有的相关试验试件进行数值模拟,通过有限元计算结果与文献中相关试验结果进行对比分析,验证了所采用有限元模型的科学性和有效性。(2)在此基础上,通过选择合理的构件参数,分析研究了翼缘宽厚比、腹板高厚比、钢材强度等级、钢材极限应变,钢材弹性模量、屈强比、残余应力和初始几何缺陷的变化对高强钢焊接箱形梁局部稳定性能的影响。(3)将有限元分析结果和国内外四部规范(中国《钢结构设计标准》GB50017-2017)、欧洲规范Eurocode 3、美国规范ANSI/AISC 360-16和日本规范(AIJ LSD 2010)进行对比,结果表明《钢结构设计标准》GB50017-2017和欧洲规范Eurocode 3的计算结果比较接近;前三部规范的截面分类均按照宽厚比小于限值划分板件等级,再根据板件的最大等级划分截面等级。日本规范则综合考虑了翼缘和腹板宽厚比对构件受弯性能的影响。在有限元分析的基础上,基于欧洲规范的四类截面分类标准,综合考虑焊接箱形梁的承载能力和转动变形能力,提出了适用于高强钢焊接箱形截面受弯构件同时考虑翼缘宽厚比和腹板高厚比的截面分类限值公式。(4)基于钢结构设计标准和有限元参数分析结果,进一步提出了纯弯荷载作用下考虑板件屈曲后强度的极限承载力的修正建议公式。将极限承载力的公式计算值与有限元模拟值进行对比,发现二者吻合良好。
常山[2](2020)在《正八边形钢板腹梁力学性能研究》文中研究说明近年来,环境保护越来越受到人们的重视,“绿水青山就是金山银山”的科学论断也得到了人民群众的广泛认可。由于钢材的可回收利用性,采用钢结构桥梁对环境保护具有至关重要的作用。而伴随着我国人口老龄化问题的加重,有效劳动力不足和劳动力成本上涨的问题不断凸显。因此,轻型化、工业化、组装化桥梁建造在未来将占据桥梁建设的主要地位。为此,本文提出了一种基于蜂窝梁外观的新型钢结构主梁——正八边形钢板腹梁。依托江苏省“六大人才高峰”第十二批高层次人才选拔资助方案,对正八边形钢板腹梁的静载弯曲性能、破坏形态、极限承载力、腹板开孔处环向应力、腹板屈曲承载力和腹板纯剪切屈曲能力等进行理论和试验研究,并归纳总结了正八边形钢板腹梁的设计要点。在此基础上,模拟设计了一座正八边形钢板腹梁简支梁桥和一座应急桥梁,说明该结构应用于桥梁工程领域的可行性。工作主要包括以下几方面:(1)参考相关规范并结合某钢桁腹式组合梁桥设计图纸,制作了1片正八边形钢板腹梁的试验梁,采用跨中对称两点加载方式进行了静载弯曲试验。观察试验梁的荷载-挠度曲线可以看出,正八边形钢板腹梁的工作状态主要分为线弹性变形阶段、弹塑性变形阶段和屈服阶段三个阶段。根据试验梁最终的破坏形态可以发现,顶板出现了明显的受压屈曲变形且腹板也出现了面外屈曲现象。(2)基于通用有限元软件ABAQUS 2017建立了正八边形钢板腹梁试验梁的非线性数值仿真分析模型。通过试验结合有限元分析的方法,研究了该结构在弯曲荷载作用下的变形特点,顶、底板的应力和应变分布特点以及最终的结构破坏形态。为避免腹板出现受压屈曲现象,应设置足够的腹板刚度。(3)借鉴蜂窝梁挠度计算中的费氏空腹桁架理论,推导正八边形钢板腹梁的挠度计算公式。针对不同荷载类型,提出相应的正八边形钢板腹梁挠度计算公式。在此基础上,提出了基于参数分析的正八边形钢板腹梁挠度计算简便方法。将有限元分析得到挠度、试验实测挠度与提出的挠度计算方法进行对比。(4)对可能影响正八边形钢板腹梁挠度的设计因素进行了参数化分析,主要包括孔型、扩张比和高跨比三个因素。通过分析各设计参数变化对结构挠度的影响,得到合理的参数取值范围或两者之间的变化规律。对正八边形钢板腹梁弯曲荷载作用下的结构受力特点进行研究,分析结构在发生顶板失稳、腹板屈曲和强度破坏三种破坏形态时,结构的承载力和结构各部件的应力计算方法。借鉴蜂窝梁极限承载力计算的假定条件,推导正八边形钢板腹梁的抗弯和抗剪极限承载力计算方法。(5)为计算腹板开孔处环向应力,结合腹板结构特点并引入费氏空腹桁架理论,将腹板划分为五个计算截面,分别讨论每个计算截面的环向应力计算方法,并通过与试验数据对比的方式进行验证。基于欧洲规范中蜂窝梁腹板屈曲承载力计算采用的斜压柱理论模型,提出了正八边形钢板腹梁腹板屈曲承载能力计算方法。为验证所提出理论模型的准确性和可靠性,采用有限元方法建立了正八边形腹板屈曲分析模型,分析扩张比、翼缘板与腹板厚度的比值等两个参数对腹板屈曲承载能力的影响。进一步地,引入翼缘板约束效应系数对提出的修正斜压柱理论模型进行改进,从而得到了适用于正八边形钢板腹梁腹板屈曲承载力计算方法。(6)采用有限元方法,对四边简支、两边简支两边固支和四边固支三种边界条件下的八边形开孔薄板纯剪切屈曲系数进行分析。基于矩形薄板屈曲特征系数计算公式,找到了合理的有限元模拟边界条件。在此基础上,采用有限元方法分析宽高比、边高比和扩张比三个因素对八边形开孔腹板屈曲系数的影响。采用数据拟合方式,对矩形薄板屈曲特征系数计算公式进行修正,从而得到八边形开孔薄板纯剪切屈曲系数计算公式。
陈晓婉[3](2020)在《不锈钢焊接工字形梁局部稳定与非线性变形性能研究》文中研究指明不锈钢结构具有优良的耐腐蚀性、耐久性和建筑表现力,可以从结构材料层面解决普通钢结构的腐蚀问题,在建筑结构领域具有可观的应用前景。但不锈钢的非线性材料力学特性使得构件的受力性能与普通钢结构构件存在明显区别,不能直接沿用现有的普通钢结构设计方法。本文采用了试验研究、数值计算和理论分析的手段,对不锈钢焊接工字形梁的局部稳定性能和非线性变形性能进行了系统深入研究,提出了建议设计计算方法。本文的研究工作主要包括:(1)开展了126组奥氏体型S30408和双相型S22253不锈钢热轧板材拉伸和压缩材料力学性能试验,得到了不锈钢板材的拉伸和压缩力学性能指标和应力?应变关系曲线;采用两种先进的测量方案对焊接构件组成板件的局部几何初始缺陷进行量测。(2)开展了7组设置横向加劲肋不锈钢梁剪切屈曲试验、2组增加设置斜向加劲肋不锈钢梁剪切屈曲试验、6组弯剪共同作用下不锈钢梁局部稳定性能试验和5组弯剪共同作用下设置纵向加劲肋不锈钢梁局部稳定性能试验,获得不同应力状态下不锈钢梁薄腹板的局部屈曲临界荷载、屈曲后极限承载力和最终失效破坏形态。(3)分别建立了准确模拟不同受力状态下不锈钢焊接工字形梁局部稳定性能的精细化有限元数值模型,并基于试验结果对模型的准确可靠性进行了验证;系统分析了梁腹板在剪力、弯剪共同作用下的局部屈曲受力机理,探究了梁腹板上配置横向加劲肋、斜向加劲肋和纵向加劲肋的影响;基于试验研究和数值分析结果揭示了各关键参数对梁局部稳定性能的影响规律;对现有设计计算方法进行评估,提出了不锈钢梁局部稳定承载力建议计算方法,并通过可靠度分析验证了所提出计算方法的合理性。(4)进行了5组不锈钢焊接工字形简支梁三点弯曲和5组连续梁五点弯曲加载试验,获得了简支梁和连续梁的荷载-挠度发展关系;建立了考虑不锈钢材料非线性、构件几何初始缺陷和截面焊接残余应力的有限元模型,对试验过程进行数值模拟;对现有不锈钢梁挠度计算方法进行评估,提出不锈钢梁非线性挠度计算修正公式。
蔡泽鑫[4](2020)在《基于悬挂连接的韧性钢框架梁柱节点抗震性能与设计方法》文中进行了进一步梳理建筑钢结构具有抗震性能好、易于装配式连接和轻质高强的优点,但以往震害表明,钢框架梁柱焊接节点由于焊接构造和焊接缺陷等问题,导致其在大震下易发生脆性断裂;与此同时,地震中的框架梁端塑性铰耗能机制也造成整体结构震后难以修复,造成严重的经济损失。如何提高结构的抗震韧性,实现结构大震不倒和建筑功能的震后快速修复,已成为国内外防震减灾研究的前沿和热点。结合国家积极推行装配式钢结构建筑的需求,开发具有“低损伤、易装配、易修复”的新型抗震韧性钢结构体系,对提高此类结构的大震抗倒塌能力和震后功能的快速恢复能力具有十分重要的意义。针对现有韧性节点的不足,本文提出一种基于上翼缘悬挂连接的韧性钢框架梁柱节点,其包括悬臂梁段和中间梁段,梁段之间通过梁上翼缘的悬挂连接和梁下翼缘的屈曲约束耗能板(Buckling-restrained plate,简称BRP)共同形成桁架传力体系传递节点弯矩和剪力,并以悬挂连接作为旋转中心产生转动,通过节点开合在BRP处的拉压塑性变形集中耗能,实现损伤可控和震后可更换的目的。本文围绕该节点的力学模型、抗震性能、功能可恢复性及其结构体系抗震性能等问题开展系统研究,主要研究内容及结论如下:(1)在第二章中,提出了新型韧性梁柱节点的构造和工作原理,根据其预设工作机制初步提出新型节点的弹性侧移刚度、弯矩-转角关系、层间侧移-BRP轴向变形关系等计算公式,并基于损伤控制理念,初步提出新型梁柱节点的抗震设计方法,为全面剖析节点的力学性能提供理论依据。(2)在第三章中,开展了包含8个新型梁柱节点的抗震试验研究,考虑有/无楼板设置、不同悬挂连接构造(悬挂栓接、悬挂焊接、悬挂倒置焊接)等参数的影响,同时在加载完成后对其中3个带楼板新型节点试件的BRP进行更换,考察其震后功能可恢复性,并与传统梁柱焊接节点进行对比。试验结果表明:新型节点可把地震能量成功转移至BRP上集中耗散,使梁柱节点在4%层间位移角变形下保持弹性,有效避免传统焊接节点的翼缘屈曲和断裂;悬挂连接可作为节点的固定旋转中心在梁下翼缘产生开合变形,可靠传递节点弯矩和剪力;悬挂栓接和悬挂焊接构造对减小楼板约束效应,提高节点的抗弯承载力和滞回性能的对称性更为有利;修复后的带楼板新型节点抗震性能与其首次加载时的性能基本一致,具备良好的震后功能可恢复性。(3)在第四章中,开展了新型梁柱节点力学性能的有限元参数分析,以梁高、节点布置位置和BRP耗能段长度作为变化参数,并把有限元结果与受力性能理论计算结果进行了对比。分析结果表明:新型梁柱节点布置于竖向荷载作用下的梁反弯点处对节点在水平地震作用下的抗震性能影响最小;在不同参数下,新型梁柱节点均能实现预设的损伤控制性能目标,滞回曲线饱满稳定,在节点抗侧刚度、断口屈服弯矩和节点转动弹性刚度等方面的性能参数理论计算结果与有限元结果吻合较好,证明了设计方法的一般性和有效性。(4)在第五章中,开展了设置新型梁柱节点的多层钢框架结构抗震性能数值模拟研究,分别对3层和9层空间钢框架结构进行结构模态分析、结构竖向内力、平面静力推覆分析和动力时程分析,分析了其屈服顺序和变形模式,并与相同层数的传统钢框架结构进行弹塑性动力时程分析对比。分析结果表明:新型框架可实现各层节点均匀屈服,分散结构耗能,有利于减少结构薄弱层的出现,减轻柱脚的塑性发展程度,有利于实现“强柱弱梁”目标;新型框架的加速度响应更小,沿楼层分布更为均匀,有利于减轻非结构构件的地震损伤。
李彬洋[5](2019)在《钢管混凝土异形柱-H型钢梁框架节点的抗震性能与设计方法》文中认为相对于传统钢管混凝土柱,钢管混凝土异形柱结构可避免室内柱楞外凸,提高室内空间利用率,使得室内更为美观,且适用于装配式生产,其应用日益广泛。梁柱节点作为结构荷载传递的关键构件,其抗震性能对结构安全至关重要;但目前对钢管混凝土异形柱节点的研究较少,缺乏系统的设计方法,限制了钢管混凝土异形柱结构的推广。本文对钢管混凝土异形柱-H型钢梁框架节点的抗震性能和设计方法进行了研究,包括以下六部分内容:(1)进行了十个T形钢管混凝土柱-H型钢梁框架边节点拟静力试验,包括五个U形板节点与五个竖向加劲肋节点。试验参数包括柱钢管内加劲形式、梁柱连接形式及柱轴压比。基于试验结果,分析了节点破坏模式、承载力、延性、耗能能力以及节点刚度。两种节点的荷载-位移滞回曲线饱满,承载力较高,抗震性能良好。(2)建立了T形钢管混凝土柱-H型钢梁框架边节点的精细化有限元模型,模型中考虑了材料非线性、几何非线性、几何缺陷、钢管与混凝土间接触作用等因素。模型计算结果与试验结果吻合良好,验证了模型的可靠性。采用有限元模型对U形板与竖向加劲肋两种连接节点承载力进行了参数分析,分析结果表明柱轴压比为次要影响参数,连接件尺寸及柱钢管宽厚比为主要影响参数。(3)基于U形板与竖向加劲肋两种连接节点的有限元参数分析结果,建立其力学模型,提出了节点连接承载力计算公式,公式计算结果与试验及有限元模拟结果吻合良好;对计算公式进一步进行简化,提出了适用于工程应用的承载力设计公式。(4)进行了九个十字形钢管混凝土柱-H型钢梁框架中节点拟静力试验,包括五个多腔式柱-竖向加劲肋节点、两个对拉钢筋式柱-竖向加劲肋节点及两个多腔式柱-外环板节点;试验参数包括柱钢管内加劲形式、节点形式、柱内混凝土强度与柱轴压比。基于试验结果,分析了各试件破坏模式、承载力、延性、耗能能力与节点刚度。试验结果表明强节点系列节点的荷载-位移滞回曲线饱满,承载力较高,抗震性能良好。(5)建立十字形钢管混凝土柱-H型钢梁框架中节点的精细化有限元模型,模型考虑了材料非线性、几何非线性、几何缺陷、钢管与混凝土接触作用等因素。模型计算结果与试验结果吻合良好,验证了模型可靠性。采用有限元模型对十字形多腔式钢管混凝土柱节点核心区抗剪承载力进行了参数分析,分析结果表明柱轴压比为次要影响参数,节点高宽比、混凝土强度与柱钢管厚度为主要影响参数。(6)基于节点核心区抗剪承载力的有限元参数分析结果,建立了节点核心区受剪简化力学模型,提出了承载力计算公式,公式计算结果与试验及有限元模型计算结果吻合良好。对计算公式进一步进行简化,提出了适用于工程应用的承载力设计公式。
李井超[6](2019)在《残余应力对蜂窝梁稳定性能的影响研究》文中进行了进一步梳理蜂窝梁一般是由普通工字钢梁或H型钢梁沿预定折线切割、错位焊接而成的一种新型梁。与普通工字钢梁相比,蜂窝梁具有自重轻、承载力高、平面刚度大、节省材料等特点。在蜂窝梁的制作过程中,切割、焊接区域因温度急剧升高而产生塑性压缩,冷却过程中因受周边区域约束而产生内部自相平衡的残余应力场,因此蜂窝梁截面的残余应力分布有别于普通工字钢梁和H型钢梁。同时,由于蜂窝梁腹板高度相对原型梁有很大提高,其腹板更容易发生局部屈曲破坏。腹板孔洞的存在改变了梁截面剪力的传播路径,使得蜂窝梁的局部破坏模式有别于实腹梁。相关学者提出的蜂窝梁残余应力分布模式存在一定的局限性,而翼缘残余应力的分布对蜂窝梁的整体稳定性能有较大影响,腹板残余应力的分布对梁墩局部屈曲性能的影响也不可忽略。目前,针对这些问题的研究还不够深入。本文在已有研究的基础上,采用试验、数值分析和理论研究相结合的方法,针对残余应力对蜂窝梁稳定性能的影响进行了较为系统的研究,主要工作如下:(1)本文采用通用有限元软件ANSYS,根据对称相似原则建立了与试验中试件相同的六边形孔蜂窝梁局部三维有限元模型。采用生死单元技术模拟切割和焊接过程,得到各板件残余应力的分布,通过与试验结果对比验证了分析模型的可靠性。采用该模型对翼缘厚度、翼缘宽度和腹板厚度等主要影响因素进行参数化分析,基于已有的普通热轧工字钢梁残余应力分布,提出了蜂窝梁截面的残余应力分布模式。(2)基于已有试验研究成果,对影响蜂窝梁整体稳定性的主要因素进行分析。采用蒙特卡洛法分析了纯弯蜂窝简支梁弯扭屈曲临界荷载的概率分布和影响因子的敏感度。将有代表性的试验结果与欧洲规范EN 1993-1-1中蜂窝梁整体稳定承载力公式的计算结果进行对比,采用中国规范《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB 50068-2001)提供的抗力分项系数,计算了不同荷载组合下蜂窝梁受弯构件整体稳定承载力的可靠度指标。基于验证后的有限元模型,研究了不同初始几何缺陷和残余应力分布组合对蜂窝梁整体稳定性能的影响规律。根据参数化分析结果,对相关规范进行对比分析,提出了考虑残余应力影响的蜂窝梁整体失稳临界承载力的计算方法。(3)介绍了蜂窝梁局部破坏类型和主要理论计算方法,分析了蜂窝梁梁墩局部屈曲的判定依据。在考虑材料非线性、几何非线性和残余应力影响的基础上,对有限元分析模型进行验证,分析了各主要因素对蜂窝梁局部屈曲临界承载力的影响规律。基于有限元的分析结果,经拟合得到考虑各参数耦合效应的剪切稳定系数k的理论计算公式,进而提出考虑残余应力影响的蜂窝梁局部屈曲计算方法。(4)鉴于当前国内外对蜂窝梁畸变屈曲性能的试验研究较少,本文对蜂窝梁的畸变屈曲性能进行了试验研究。对国内常用的两种截面类型的工字钢(HN200×100和HN250×125)进行切割、焊接得到蜂窝梁试件,试件两端铰支、跨中单点加载。为同时研究梁的侧倾畸变屈曲和约束畸变屈曲性能,对试件端部和跨中的上翼缘施加侧向约束。通过试验得到蜂窝梁的屈曲临界荷载、跨中和四分之一跨度梁墩截面的荷载-位移曲线和梁墩中轴纵向焊缝处荷载-应变曲线,并根据荷载-位移曲线绘制了荷载作用下梁墩截面的屈曲变形图。分析结果表明,试件的破坏模式均为畸变屈曲。(5)以前文得到的蜂窝梁残余应力分布为基础编制初应力文件,采用通用有限元软件ANSYS,充分考虑了材料非线性、几何非线性和残余应力分布等因素,建立了蜂窝梁三维分析模型。基于验证后的模型进行参数化分析,分析了各因素对蜂窝梁畸变屈曲性能的影响规律。参考普通工字钢梁的畸变屈曲理论,采用有效扭转刚度和有效翘曲刚度考虑腹板局部屈曲的影响,得到蜂窝梁畸变屈曲临界荷载的计算方法。将本文理论方法计算结果、AS4100规范计算值和AISC规范计算值与相关的试验结果进行对比,来验证本文理论计算方法的可靠性,为蜂窝梁畸变屈曲的设计提供参考。
仲益贤[7](2019)在《现场免焊接小截面梁柱半刚性节点力学性能及受力机理研究》文中研究表明目前村镇民居中多采用小截面方钢管柱、轻型高频焊接工字钢梁作为承重结构的主要构件。在中低层的钢框架民居建筑结构体系中,梁柱节点作为传力枢纽是钢框架结构中举足轻重的一部分,为保证构件之间荷载可以有效传递,在设计时需要其满足较强的强度、刚度、稳定性、耗能能力等抗震力学性能的要求,其力学性能直接关系到结构的整体反应,是钢框架结构设计中的关键。不同于传统的焊接方式,本文基于装配式结构的思想,采用高强螺栓将方钢管柱和H型钢梁通过端板用高强螺栓栓接在一起,在满足“强节点,弱构件”的同时,还可以提高构件整体变形的协同性。通过低周往复荷载试验,同时采用理论计算和有限元模拟相结合的方法对节点的破坏特征、滞回性能、承载力退化、刚度退化规律、耗能性能、延性性能,以及节点域应变变化规律等力学性能进行系统的研究。主要的研究工作和成果如下:在广泛查阅国内外相关文献的基础上,对钢柱、钢梁和梁柱节点的研究现状进行了较为全面的了解,针对半刚性连接的梁柱节点特性进行了较为系统的分类以及对梁柱节点的分析模型进行探讨。通过三组试验16个T字形方钢管柱—H型钢梁节点试件的拟静力试验研究,以方钢管柱内灌注混凝土是否加隔板、梁腹板是否有开孔、梁翼缘处是否有补强板、改变梁与柱接触面的端板厚度、改变方钢管柱壁厚度、方钢管柱内是否灌注混凝土且加隔板、方钢管混凝土柱是否加贴板且端板加长、改变梁翼缘厚度等8个变量作为变化参数,通过在梁端施加低周往复荷载试验的方式,系统地研究方钢管混凝土柱—H型钢梁组合节点的破坏特征、滞回性能、承载力退化、刚度退化规律、耗能性能、延性性能,以及节点域应变变化规律等力学性能。试验结果表明,方钢管柱内灌注混凝土且加隔板,梁腹板无开孔,梁翼缘处有补强板、增加方钢管柱壁厚度、方钢管混凝土柱加贴板且端板加长、增加梁翼缘厚度等措施的构件节点具有承载力较高、耗能能力较好、刚度较大、延性性能较好等优点,基本符合“强柱弱梁,强节点,弱构件”的抗震理念。根据拟静力试验结果,分析方钢管柱—H型钢梁的滞回规则以及恢复力特征,通过试验拟合法和无量纲化处理得到钢管柱—H型节点的四折线骨架曲线,同时对试件在低周往复荷载作用下的数据进行回归分析,得到不同阶段的刚度退化规律,并对滞回规则进行数学描述。在此基础上提出了适应于方钢管柱—H型钢梁的四折线恢复力模型,通过计算结果与试验结果对比分析,验证所建议恢复力模型的合理性,为钢结构的动力分析提供一定参考价值。以方钢管柱—H型钢梁组合节点试件作为模型,建立了试件节点在低周往复荷载作用下的有限元分析模型,该模型考虑了材料非线性、接触非线性和几何非线性、方钢管柱壁与贴板、方钢管柱壁与高强螺栓、H型钢梁端板外侧与贴板、梁端板与高强螺栓、螺杆与螺栓孔壁的相互作用等因素,通过对节点试件进行实体建模和网格划分,合理模拟试验的边界条件和加载方式。对节点受力进行仿真分析,将分析结果与试验结果进行对比,发现吻合度较高,在此基础上对节点域各部件的应力状态进行分析。
龚翔箭[8](2019)在《中小跨径钢板组合梁桥成桥过程稳定性研究》文中认为随着社会经济和公路交通的快速发展,中小跨径钢板组合梁桥得到了越来越多的研究和应用。在钢结构、组合结构设计中,稳定性是必须考虑的一个要点。现行规范中,仅给出工字形简支梁整体稳定系数的计算公式和翼板宽厚比、腹板高厚比的限值相关规定。因此,对中小跨径钢板组合梁的稳定性有必要进行深入的分析和研究。本文根据依托工程3×35m双主梁钢板组合梁桥,采用ABAQUS有限元软件建立非线性实体模型,以稳定安全系数作为评价指标,对中小跨径双主梁钢板组合连续梁的稳定安全性进行参数分析,得出相应的影响规律,并从稳定性角度给出部分设计优化建议。论文完成的主要工作有:(1)系统介绍了采用ABAQUS有限元软件进行稳定性分析的建模方法,并结合文献试验数据,验证了建模方法的正确性,同时研究中小跨径钢板组合梁桥稳定安全性与桥跨数量的关系,根据结果确定本文对3×35m双主梁钢板组合梁桥进行研究。(2)对于3×35m双主梁钢板组合直梁桥的稳定安全性,选取多种参数进行参数分析,提出了横梁的合理间距,以及高跨比和受压翼缘宽厚比的合理取值。同时设计正交试验,研究多因素耦合对稳定安全性和全桥用钢量的影响,指出影响显着的因素,并综合两类指标给出合理参考模型。(3)对于3×35m双主梁钢板组合曲梁桥的稳定安全性,选取多种参数进行参数分析,提出了横梁的合理间距及高跨比的合理取值,并且推导得出简支曲梁弹性临界弯矩公式,从公式理论分析和有限元计算两方面研究结构稳定安全性能与曲率半径的关系。同时设计正交试验,研究多因素耦合对稳定安全性和全桥用钢量的影响,指出影响显着的因素,并综合两类指标给出合理参考模型。(4)介绍了中小跨径钢板组合梁常用的三类施工工艺,对其中代表性工况进行建模分析,评估相应的稳定安全性能,从稳定安全性角度给出推荐工艺。
王瑞[9](2019)在《预应力连续钢梁抗剪性能分析》文中认为预应力钢束在钢结构中可以起到改善结构受力状态的作用,增大结构刚度,可以节约钢材、降低造价。预应力钢结构研究工作主要集中在预应力钢桁架和简支梁上,对于预应力连续梁研究的较少,连续梁可以起到降低跨中弯矩的作用,在连续梁基础上施加预应力,可以继续降桥梁所受的弯矩,从而达到改善受力状态的作用。对预应力钢结构的特点和种类及国内外发展情况进行了概述,在不考虑桥面铺装情况下,通过对一个三跨预应力连续钢梁1:10缩尺模型试验,验证了一个基于等效荷载法的预应力连续钢梁简化计算方法,讨论了布索方式对连续梁受力状态的影响,通过ANSYS三维有限元非线性分析,讨论了预应力连续钢梁的张拉力、剪跨比、腹板厚度、钢束弯起角度、受力状态等影响因素对梁的抗剪性能的影响,理论计算与试验结果基本吻合。得到了以下主要结论:(1)本次试验中预应力使连续梁的抗剪刚度提升了 9.1%,且对连续钢梁边跨挠度的减小程度要大于中跨,连续钢梁的布索方式宜采用单跨双折线布索,且在每跨的1/4处设置折点有利于连续梁的刚度提升。(2)张拉力增大和剪跨比减小,均使连续梁抗剪能力增强,腹板厚度对连续梁刚度提升是均匀的,而预应力钢束对刚度的提升是不均匀的,对边跨提升效果要高于中跨,中支座附近钢束弯起角度的增加,可提升连续梁的抗剪能力,但会使梁的抗弯刚度降低。(3)荷载作用在预应力连续梁的单侧边跨上时,预应力对翼缘约束效应有减弱的效果,在连续梁中支座处设置两个竖向加劲肋,有利于腹板强度的发挥。
李伦[10](2019)在《具有初始缺陷腹板开孔梁的极限承载力研究》文中研究表明强梁构件在船体结构中广泛应用,其极限承载力关系到船体结构的安全性与可靠性。然而,在船舶设计、建造过程中,为了满足构件的布置安装要求,常需要在强梁构件腹板上开孔。开孔会造成开孔区域的应力集中,减小构件的有效承载面积,降低构件的抗弯和抗剪性能,最终减弱构件的极限承载力。船体强梁经常受到压弯荷载,这是由于船舶结构的典型荷载为货物荷载和水压荷载。本文采用非线性有限元方法对压弯荷载作用下腹板开孔梁的极限承载力进行研究,并在极限承载力的计算中考虑焊接初始缺陷的影响。首先,分析了焊接初始缺陷(包括初始变形和焊接残余应力)对腹板开孔梁极限承载力的影响。研究发现,初始变形对构件的极限承载力的不利影响很大,其中板型缺陷的影响约为9%,侧移型缺陷的影响约为5%,柱型缺陷的影响约为1%。焊接残余应力对构件极限承载力的影响很小。初始变形和焊接残余应力同时存在时,腹板开孔梁极限承载力的降低幅度小于两缺陷单独影响之和。其次,对于腹板开单一腰圆孔梁,探讨了开孔纵向位置、开孔高度位置、开孔尺寸等参数对强梁极限承载力的影响,分析了强梁的失效模式。结果表明,开孔纵向位置对强梁极限承载力的影响很大;强梁的极限承载力随着开孔高度的增大而降低;开孔尺寸的增大会减弱强梁的极限承载力。强梁的失效模式为:跨中开孔区域弯曲破坏、跨中未开孔区域弯曲破坏、开孔四周形成四处塑性铰失效破坏。最后,对于腹板开多个腰圆孔梁,探讨了开孔间距、开孔高度位置、开孔尺寸等参数对强梁极限承载力的影响,分析了强梁的失效模式。结果表明,开孔间距对强梁极限承载力影响与开孔尺寸有关;开孔高度位置的增大及开孔尺寸的增加均会减弱强梁的极限承载力。强梁的失效模式有:跨中开孔区域弯曲破坏、跨中未开孔区域弯曲破坏、开孔四周形成四处塑性铰失效破坏、跨中开孔区域弯曲破坏同时端部开孔四周形成四处塑性铰失效破坏。
二、焊接工字钢梁腹板极限承载力的理论分析和试验研究(英文)(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、焊接工字钢梁腹板极限承载力的理论分析和试验研究(英文)(论文提纲范文)
(1)高强钢焊接箱形截面受弯构件腹板的局部稳定(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 材料力学性能的研究 |
1.2.2 构件初始缺陷和焊接残余应力的研究 |
1.2.3 局部稳定性能的研究 |
1.2.4 整体稳定性能的研究 |
1.2.5 局部-整体相关稳定性能研究 |
1.3 研究目的与内容 |
1.3.1 现有研究存在的不足 |
1.3.2 研究内容 |
2 焊接箱形截面梁有限元模型的建立及验证 |
2.1 引言 |
2.2 有限元模型的建立 |
2.2.1 单元类型选取 |
2.2.2 材料本构模型选取 |
2.2.3 网格划分 |
2.2.4 边界条件设置与荷载施加 |
2.2.5 初始几何缺陷及残余应力模型 |
2.3 有限元模型的求解及后处理 |
2.3.1 线性特征值屈曲分析 |
2.3.2 有限元模型的后处理 |
2.4 模型验证 |
2.4.1 试验数据1(焊接工字形截面受弯构件) |
2.4.2 有限元结果与试验结果1 对比 |
2.4.3 有限元结果分析1 |
2.4.4 试验数据2(焊接箱形截面压弯构件) |
2.4.5 有限元结果与试验结果2 对比 |
2.4.6 有限元结果分析2 |
2.5 本章小结 |
3 高强钢焊接箱形截面梁局部稳定性能参数分析 |
3.1 参数取值 |
3.1.1 板件厚度的取值 |
3.1.2 腹板高厚比的取值 |
3.1.3 翼缘宽厚比的取值 |
3.1.4 残余应力和初始几何缺陷的取值 |
3.2 翼缘宽厚比的影响 |
3.2.1 极限承载力有限元计算值 |
3.2.2 荷载-位移曲线对比分析 |
3.2.3 无量纲极限承载力对比分析 |
3.2.4 应力云图分析 |
3.3 腹板高厚比的影响 |
3.3.1 极限承载力有限元计算值 |
3.3.2 荷载-位移曲线对比分析 |
3.3.3 无量纲极限承载力对比分析 |
3.3.4 应力云图分析 |
3.4 钢材强度等级的影响 |
3.4.1 极限承载力有限元计算值 |
3.4.2 荷载-位移曲线对比分析 |
3.4.3 无量纲极限承载力对比分析 |
3.5 钢材强化模量的影响 |
3.5.1 极限承载力有限元计算值 |
3.5.2 无量纲极限承载力对比分析 |
3.6 钢材极限应变的影响 |
3.6.1 极限承载力有限元计算值 |
3.6.2 无量纲极限承载力对比分析 |
3.7 钢材屈强比的影响 |
3.7.1 极限承载力有限元计算值 |
3.7.2 无量纲极限承载力对比分析 |
3.8 残余应力的影响 |
3.8.1 极限承载力有限元计算值 |
3.8.2 荷载-位移曲线对比分析 |
3.8.3 无量纲极限承载力对比分析 |
3.9 初始几何缺陷的影响 |
3.9.1 极限承载力有限元计算值 |
3.9.2 荷载-位移曲线对比分析 |
3.9.3 无量纲极限承载力对比分析 |
3.10 本章小结 |
4 高强钢焊接箱形受弯构件截面分类限值公式 |
4.1 各国规范截面分类方法 |
4.1.1 中国钢结构设计标准截面分类方法 |
4.1.2 美国钢结构设计规范截面分类方法 |
4.1.3 欧洲钢结构设计规范截面分类方法 |
4.1.4 日本钢结构设计规范截面分类方法 |
4.2 各国规范截面分类限值 |
4.3 高强钢箱形截面受弯构件截面分类的限值公式 |
4.4 本章小结 |
5 国内外相关规范计算结果与有限元计算值对比分析 |
5.1 纯弯加载下各个规范的计算方法 |
5.1.1 美国钢结构设计规范计算方法 |
5.1.2 欧洲钢结构设计规范计算方法 |
5.1.3 中国钢结构设计标准计算方法 |
5.1.4 日本钢结构设计规范计算方法 |
5.2 中美欧规范公式计算值与有限元计算值对比 |
5.3 Q690 钢焊接箱形梁局部屈曲极限承载力建议计算式 |
5.3.1 屈服强度修正系数 |
5.3.2 推荐建议公式的验证 |
5.4 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间研究成果及获奖情况 |
(2)正八边形钢板腹梁力学性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 国内外研究概况 |
1.2.1 蜂窝梁研究现状 |
1.2.2 桁腹式组合梁桥研究现状 |
1.3 课题来源 |
1.4 主要研究内容 |
1.5 技术路线图 |
第二章 正八边形钢板腹梁静载弯曲性能试验研究 |
2.1 引言 |
2.2 试验目的与内容 |
2.3 试验梁的设计与加工 |
2.3.1 试验梁的尺寸与构造 |
2.3.2 试验梁的加工 |
2.4 试验梁防锈蚀处理 |
2.5 试验方案 |
2.5.1 试验设备 |
2.5.2 试验布置 |
2.5.3 试验加载方案 |
2.5.4 数据测量 |
2.6 试验现象 |
2.7 试验结果 |
2.8 本章小结 |
第三章 静载弯曲试验的数值仿真分析 |
3.1 引言 |
3.2 试验梁的数值仿真分析模型 |
3.2.1 模型建立 |
3.2.2 单元选择、网格划分和边界条件 |
3.2.3 钢材本构关系 |
3.3 有限元与试验对比分析 |
3.3.1 荷载-挠度曲线对比分析 |
3.3.2 荷载-应变曲线对比分析 |
3.3.3 试验梁应力分布特点和破坏形态对比 |
3.4 避免腹板受压屈曲措施 |
3.5 腹板应变沿梁高方向的变化规律 |
3.6 顶、底板正应变沿横向的分布规律 |
3.7 本章小结 |
第四章 弯曲荷载作用下结构的变形特性 |
4.1 费氏空腹桁架理论 |
4.1.1 弯曲挠度 |
4.1.2 剪切挠度 |
4.1.3 剪力次弯矩引起的挠度 |
4.2 基于费氏空腹桁架理论的挠度计算方法 |
4.2.1 腹板割离法 |
4.2.2 弯曲挠度的计算 |
4.2.3 剪力及其次弯矩引起的挠度计算 |
4.3 基于参数分析的挠度计算方法 |
4.3.1 二分之一结构单元竖向位移的计算 |
4.3.2 四分之一结构单元竖向位移的计算 |
4.4 试验梁挠度计算及试验验证 |
4.5 本章小结 |
第五章 正八边形钢板腹梁设计参数分析 |
5.1 引言 |
5.2 影响结构挠度的参数分析 |
5.2.1 分析模型 |
5.2.2 孔型 |
5.2.3 扩张比 |
5.2.4 高跨比 |
5.3 结构破坏形态分析 |
5.3.1 基于材料力学的内力理论研究 |
5.3.2 顶板失稳 |
5.3.3 腹板屈曲 |
5.3.4 强度破坏 |
5.3.5 试验梁破坏形态分析 |
5.4 极限承载力研究 |
5.4.1 假定条件 |
5.4.2 两类开孔截面的受力状态 |
5.4.3 两类开孔截面的极限承载力计算 |
5.4.4 考虑结构缺陷的试验梁极限承载力计算 |
5.5 本章小结 |
第六章 腹板应力及屈曲承载力研究 |
6.1 引言 |
6.2 腹板开孔处环向应力计算 |
6.2.1 简化理论与假设 |
6.2.2 腹板开孔环向应力计算 |
6.2.3 腹板环向应力计算方法的验证 |
6.3 腹板屈曲承载力计算方法 |
6.3.1 斜压柱理论模型 |
6.3.2 修正斜压柱理论模型 |
6.3.3 修正斜压柱理论的改进和验证 |
6.4 腹板纯剪屈曲能力计算 |
6.4.1 矩形薄板纯剪屈曲问题 |
6.4.2 有限元边界条件验证 |
6.4.3 八边形开孔薄板纯剪屈曲分析 |
6.5 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 主要创新点 |
7.3 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录A 正八边形钢板腹梁设计要点 |
附录B 简支梁桥上部结构设计 |
附录C 应急桥梁设计 |
攻读博士学位期间主要科研成果 |
(3)不锈钢焊接工字形梁局部稳定与非线性变形性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
主要符号对照表 |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 不锈钢材料 |
1.2.1 不锈钢材料分类 |
1.2.2 不锈钢材料本构关系模型 |
1.3 不锈钢焊接工字形梁局部稳定性能 |
1.3.1 板件稳定理论 |
1.3.2 不锈钢梁局部稳定性能研究现状 |
1.3.3 现有研究的不足 |
1.4 不锈钢梁非线性变形性能 |
1.4.1 相关研究现状 |
1.4.2 现有计算方法 |
1.4.3 目前存在的问题 |
1.5 本文研究内容和方法 |
第2章 不锈钢焊接工字形梁剪切屈曲性能 |
2.1 不锈钢材料力学性能 |
2.1.1 不锈钢板材化学成分 |
2.1.2 拉伸与压缩材性试验 |
2.1.3 材性试验结果与分析 |
2.2 试验研究 |
2.2.1 试件设计 |
2.2.2 局部几何初始缺陷量测 |
2.2.3 试验装置与量测方案 |
2.2.4 试验结果与分析 |
2.3 有限元数值分析 |
2.3.1 有限元模型的建立与验证 |
2.3.2 参数分析 |
2.4 不锈钢焊接工字形梁受剪承载力计算方法 |
2.4.1 现有设计方法比较 |
2.4.2 基于简单屈曲后方法的建议公式 |
2.4.3 基于拉力场法的建议公式 |
2.5 可靠度分析 |
2.5.1 根据中国规范的可靠度分析 |
2.5.2 根据美国规范的可靠度分析 |
2.6 本章小结 |
第3章 设置斜向加劲肋不锈钢工字形梁剪切屈曲性能 |
3.1 试验研究 |
3.1.1 试件设计 |
3.1.2 局部几何初始缺陷量测 |
3.1.3 试验装置与量测方案 |
3.1.4 试验结果与分析 |
3.2 有限元数值分析 |
3.2.1 有限元模型的建立与验证 |
3.2.2 参数分析 |
3.3 设置斜向加劲肋不锈钢梁设计计算方法 |
3.3.1 弹性剪切屈曲应力计算公式 |
3.3.2 受剪承载力计算方法 |
3.3.3 可靠度分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 弯剪共同作用下不锈钢工字形梁局部稳定性能 |
4.1 试验研究 |
4.1.1 试件设计 |
4.1.2 几何初始缺陷量测 |
4.1.3 试验装置与量测方案 |
4.1.4 试验结果与分析 |
4.2 有限元数值分析 |
4.2.1 有限元模型的建立与验证 |
4.2.2 参数分析 |
4.3 弯剪共同作用下不锈钢工字形梁承载力设计方法 |
4.3.1 现有设计方法比较 |
4.3.2 弯剪相关稳定承载力建议公式 |
4.4 可靠度分析 |
4.4.1 根据中国规范的可靠度分析 |
4.4.2 根据美国规范的可靠度分析 |
4.4.3 根据欧洲规范的可靠度分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 设置纵向加劲肋不锈钢工字形梁局部稳定性能 |
5.1 试验研究 |
5.1.1 试件设计 |
5.1.2 几何初始缺陷量测 |
5.1.3 试验装置与量测方案 |
5.1.4 试验结果与分析 |
5.2 有限元数值分析 |
5.2.1 有限元模型的建立与验证 |
5.2.2 参数分析 |
5.3 设置纵向加劲肋梁设计计算方法 |
5.3.1 纵向加劲肋构造要求 |
5.3.2 工字形梁极限承载力计算 |
5.4 可靠度分析 |
5.4.1 根据欧洲规范的可靠度分析 |
5.4.2 根据中国规范的可靠度分析 |
5.5 本章小结 |
第6章 不锈钢焊接工字形梁非线性变形性能 |
6.1 试验研究 |
6.1.1 试件设计 |
6.1.2 试验装置与量测方案 |
6.1.3 试验结果与分析 |
6.2 有限元数值模拟 |
6.2.1 有限元模型 |
6.2.2 有限元分析结果比较 |
6.3 不锈钢梁挠度计算方法 |
6.3.1 现有挠度计算方法比较 |
6.3.2 建议挠度计算方法 |
6.4 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 本文主要结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
攻博期间发表的与学位论文相关的科研成果 |
致谢 |
(4)基于悬挂连接的韧性钢框架梁柱节点抗震性能与设计方法(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 预应力自复位思路 |
1.2.2 可替换构件思路 |
1.3 当前研究存在的主要问题 |
1.3.1 自复位研究的主要问题 |
1.3.2 可替换构件研究的主要问题 |
1.4 研究内容、研究方法与研究意义 |
第二章 悬挂耗能梁柱节点构造及受力性能理论分析 |
2.1 引言 |
2.2 悬挂耗能梁柱节点的提出 |
2.3 悬挂耗能梁柱节点的力学性能参数 |
2.3.1 等效力学模型和等刚度分析 |
2.3.2 断口节点弹性力学参数 |
2.3.3 结构-节点-单元的变形与力学关系 |
2.4 基于损伤控制的悬挂耗能梁柱节点设计方法 |
2.4.1 钢框架结构设计流程 |
2.4.2 悬挂连接设计流程 |
2.5 本章小结 |
第三章 悬挂耗能梁柱节点抗震性能试验研究 |
3.1 引言 |
3.2 试验方案 |
3.2.1 试验模型 |
3.2.2 试件设计与制作 |
3.2.3 试验装置与测量方案 |
3.2.4 加载制度 |
3.3 试验结果与分析 |
3.3.1 节点的破坏模式及损伤发展 |
3.3.2 水平剪力-层间位移角曲线 |
3.3.3 断口节点弯矩-转角曲线 |
3.3.4 层间位移角与BRP轴向变形相关关系 |
3.4 本章小结 |
第四章 悬挂耗能梁柱节点力学性能的有限元参数分析 |
4.1 引言 |
4.2 有限元模型验证 |
4.2.1 边界条件与加载方式 |
4.2.2 网格划分 |
4.2.3 接触关系 |
4.2.4 本构关系 |
4.2.5 有限元建模有效性验证和补充 |
4.3 悬挂耗能梁柱节点断口位置的影响 |
4.3.1 有限元模型及参数设计 |
4.3.2 分析结果 |
4.4 有限元参数分析 |
4.4.1 模型参数设计 |
4.4.2 梁端弹性验证与滞回曲线 |
4.4.3 弹性力学特性 |
4.4.4 弹塑性阶段的断口节点弯矩-转角关系 |
4.4.5 层间位移角-BRP的轴向变形关系 |
4.5 本章小结 |
第五章 设置悬挂耗能梁柱节点钢框架结构体系抗震性能数值模拟 |
5.1 引言 |
5.2 悬挂耗能梁柱节点的Open Sees模型构建 |
5.2.1 节点Open Sees模型 |
5.2.2 模型有效性验证 |
5.3 设置悬挂耗能梁柱节点的钢框架结构弹塑性分析 |
5.3.1 结构设计参数 |
5.3.2 弹塑性分析建模方法 |
5.3.3 结构模态分析 |
5.3.4 基于Open Sees的竖向内力分析 |
5.3.5 基于Open Sees的 Pushover分析 |
5.3.6 基于Open Sees的动力弹塑性时程分析 |
5.4 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
附录 |
攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
附件 |
(5)钢管混凝土异形柱-H型钢梁框架节点的抗震性能与设计方法(论文提纲范文)
中文摘要 |
英文摘要 |
主要符号 |
1 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 研究与应用现状 |
1.2.1 钢管混凝土异形柱 |
1.2.2 钢管混凝土异形柱梁柱节点 |
1.2.3 钢管混凝土结构及异形柱结构节点设计方法 |
1.2.4 文献综述小结 |
1.3 本文主要工作 |
2 T形钢管混凝土柱-H型钢梁框架边节点抗震性能试验研究 |
2.1 概述 |
2.2 试验概况 |
2.2.1 试件设计 |
2.2.2 材料性能 |
2.2.3 试验装置及加载方案 |
2.2.4 测量方案 |
2.3 试验现象分析 |
2.3.1 多腔式柱-大尺寸U形板节点 |
2.3.2 多腔式柱-小尺寸U形板节点 |
2.3.3 多腔式柱-竖向加劲肋节点 |
2.3.4 对拉钢筋式柱-竖向加劲肋节点 |
2.3.5 节点破坏规律总结 |
2.4 滞回曲线分析 |
2.4.1 骨架曲线分析 |
2.4.2 试件梁端承载力与规范对比分析 |
2.4.3 耗能性能分析 |
2.5 变形及刚度分析 |
2.5.1 节点核心区剪力-剪切变形分析 |
2.5.2 层间相对位移组成分析 |
2.5.3 节点刚度分析 |
2.6 应力分析 |
2.6.1 应力计算方法 |
2.6.2 应力分析 |
2.7 本章小结 |
3 T形钢管混凝土柱-H型钢梁框架边节点连接有限元分析 |
3.1 概述 |
3.2 有限元模型建立及验证 |
3.2.1 有限元模型的建立 |
3.2.2 有限元模型材料本构关系 |
3.2.3 有限元模型几何初始缺陷 |
3.2.4 有限元模型可靠性验证 |
3.3 单向荷载简化有限元模型 |
3.3.1 简化模型的建立 |
3.3.2 简化模型材料本构关系 |
3.3.3 简化模型可靠性验证 |
3.4 节点连接承载力参数分析 |
3.4.1 U形板节点连接承载力参数分析 |
3.4.2 竖向加劲肋节点连接承载力参数分析 |
3.5 节点连接刚度参数分析 |
3.5.1 U形板节点连接刚度参数分析 |
3.5.2 竖向加劲肋节点连接刚度参数分析 |
3.6 本章小结 |
4 钢管混凝土异形柱-H型钢梁框架节点连接承载力 |
4.1 概述 |
4.2 U形板节点连接承载力计算公式 |
4.2.1 U形板节点连接屈服状态承载力计算公式 |
4.2.2 U形板节点连接极限状态承载力计算公式 |
4.2.3 U形板节点连接承载力计算公式验证 |
4.3 竖向加劲肋节点连接承载力计算公式 |
4.3.1 竖向加劲肋节点连接屈服状态承载力计算公式 |
4.3.2 竖向加劲肋节点连接极限状态承载力计算公式 |
4.3.3 竖向加劲肋节点连接承载力计算公式验证 |
4.4 节点连接承载力简化计算公式及构造要求 |
4.4.1 U形板节点连接承载力简化计算公式及构造要求 |
4.4.2 竖向加劲肋节点连接承载力简化计算公式及构造措施 |
4.5 本章小结 |
5 十字形钢管混凝土柱-H型钢梁节点抗震性能试验研究 |
5.1 概述 |
5.2 试验概况 |
5.2.1 试件设计 |
5.2.2 材料性能 |
5.2.3 试验装置及加载方案 |
5.2.4 测量方案 |
5.3 试验现象 |
5.3.1 多腔式柱-竖向加劲肋节点 |
5.3.2 对拉钢筋式柱-竖向加劲肋节点 |
5.3.3 多腔式柱-外环板节点 |
5.4 滞回曲线分析 |
5.4.1 骨架曲线分析 |
5.4.2 梁端承载力与规范对比分析 |
5.4.3 耗能性能分析 |
5.5 变形及刚度分析 |
5.5.1 核心区剪力-剪切变形分析 |
5.5.2 层间相对位移组成分析 |
5.5.3 节点刚度分析 |
5.6 应力分析 |
5.7 本章小结 |
6 十字形钢管混凝土柱-H型钢梁框架中节点有限元分析 |
6.1 概述 |
6.2 有限元模型建立及验证 |
6.2.1 有限元模型的建立 |
6.2.2 有限元模型可靠性验证 |
6.3 节点核心区抗剪承载力参数分析 |
6.3.1 柱轴压比的影响 |
6.3.2 节点高宽比的影响 |
6.3.3 混凝土强度与钢管厚度的影响 |
6.4 节点核心区受剪机理分析 |
6.4.1 钢管部分受力机理分析 |
6.4.2 混凝土部分受力机理分析 |
6.5 节点刚度参数分析 |
6.5.1 竖向加劲肋尺寸的影响 |
6.5.2 梁截面高度的影响 |
6.5.3 梁柱线刚度比的影响 |
6.5.4 柱轴压比的影响 |
6.5.5 柱钢管单腔室宽厚比b/tc的影响 |
6.6 关于节点刚度的设计建议 |
6.7 本章小结 |
7 钢管混凝土异形柱-H型钢梁节点核心区抗剪承载力 |
7.1 概述 |
7.2 节点核心区抗剪承载力计算公式 |
7.2.1 钢管提供抗剪承载力 |
7.2.2 混凝土提供抗剪承载力 |
7.2.3 抗剪承载力计算公式验证 |
7.3 节点核心区抗剪承载力简化公式 |
7.4 本章小结 |
8 结论与展望 |
8.1 结论 |
8.2 创新性工作 |
8.3 展望 |
参考文献 |
附录 |
A 作者在攻读博士学位期间发表的论文 |
B 作者在攻读博士学位期间参加的科研项目 |
C 学位论文数据集 |
致谢 |
(6)残余应力对蜂窝梁稳定性能的影响研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 残余应力数值模拟研究现状 |
1.2.1 切割数值模拟研究 |
1.2.2 焊接数值模拟研究 |
1.2.3 数值分析中存在的问题 |
1.3 蜂窝梁稳定性能研究现状 |
1.3.1 整体弯扭失稳 |
1.3.2 梁墩屈曲 |
1.3.3 畸变屈曲 |
1.4 本文的研究内容 |
第2章 蜂窝梁热残余应力有限元分析 |
2.1 引言 |
2.2 温度场相关理论 |
2.2.1 传热形式 |
2.2.2 温度场的有限元分析 |
2.3 应力场相关理论 |
2.3.1 增量塑性基本准则 |
2.3.2 增量塑性计算理论 |
2.4 蜂窝梁热残余应力的有限元分析 |
2.4.1 有限元模型的建立 |
2.4.2 温度场分析 |
2.4.3 应力分析 |
2.5 蜂窝梁残余应力分布 |
2.6 小结 |
第3章 蜂窝梁整体稳定性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 试验成果总结分析 |
3.3 理论计算中各参数灵敏度分析 |
3.4 整体失稳临界荷载试验值与EN1993-1-1 规范值的比较 |
3.5 初始缺陷对蜂窝梁整体失稳临界荷载的影响 |
3.5.1 蜂窝梁有限元模型的建立 |
3.5.2 有限元模型验证 |
3.5.3 初始弯曲对整体失稳临界荷载的影响 |
3.5.4 残余应力对整体失稳临界荷载的影响 |
3.6 蜂窝梁整体失稳的设计建议 |
3.6.1 理想蜂窝梁构件整体失稳承载力理论计算公式 |
3.6.2 与欧洲规范EN1993-1-1 对比 |
3.6.3 与中国规范GB50017-2017 对比 |
3.6.4 设计建议 |
3.7 小结 |
第4章 蜂窝梁局部屈曲性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 局部破坏类型及主要理论方法 |
4.2.1 局部破坏类型 |
4.2.2 理论计算方法 |
4.3 梁墩屈曲的判定 |
4.4 考虑残余应力影响的蜂窝梁梁墩屈曲有限元分析 |
4.4.1 有限元模型的建立 |
4.4.2 有限元模型验证 |
4.4.3 参数化分析 |
4.5 蜂窝梁梁墩屈曲的设计建议 |
4.6 小结 |
第5章 蜂窝梁畸变屈曲性能试验研究 |
5.1 引言 |
5.2 试验过程 |
5.2.1 材性试验 |
5.2.2 试件设计与制作 |
5.2.3 试验加载装置 |
5.2.4 测点布置及数据采集 |
5.3 试验结果 |
5.4 小结 |
第6章 蜂窝梁畸变屈曲性能数值分析 |
6.1 引言 |
6.2 有限元模型的建立与验证 |
6.2.1 模型网格划分 |
6.2.2 模型约束条件和荷载施加 |
6.2.3 几何缺陷、材料特性和残余应力的施加 |
6.2.4 有限元模型验证 |
6.3 参数化分析 |
6.4 蜂窝梁畸变屈曲设计建议 |
6.4.1 AS4100 规范方法 |
6.4.2 AISC规范方法 |
6.4.3 理论计算方法 |
6.4.4 三种方法计算结果对比及设计建议 |
6.5 小结 |
结论 |
参考文献 |
附录 A(攻读学位期间所发表的学术论文) |
附录 B(局部屈曲分析模型的参数取值) |
致谢 |
(7)现场免焊接小截面梁柱半刚性节点力学性能及受力机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 选题背景和意义 |
1.2 传统钢框架梁柱节点形式 |
1.3 钢框架结构梁柱连接分类 |
1.4 国内外钢框架结构梁柱节点的研究现状 |
1.4.1 方钢管混凝土柱-钢梁节点的国内研究情况 |
1.4.2 方钢管混凝土柱-钢梁节点的国外研究情况 |
1.5 本文研究内容 |
1.5.1 新型半刚性节点形式 |
1.5.2 新型半刚性节点设计原则 |
1.5.3 研究的目的和意义 |
1.5.4 研究内容 |
1.6 课题来源 |
第二章 试验概况与设计 |
2.1 概述 |
2.2 试验概况 |
2.2.1 构思思路 |
2.2.2 设计方法 |
2.3 试件的加工与安装 |
2.4 材料力学性能指标 |
2.4.1 钢材 |
2.4.2 混凝土 |
2.5 试验装置与加载制度 |
2.5.1 加载装置 |
2.5.2 加载制度 |
2.5.3 量测内容及测点布置 |
2.6 本章小结 |
第三章 试验结果分析 |
3.1 引言 |
3.2 试验前分析 |
3.3 试验过程及现象 |
3.4 试件破坏模式及分析 |
3.4.1 梁柱节点的宏观破坏模式 |
3.4.2 各组试件破坏现象对比分析 |
3.5 试验数据结果及分析 |
3.5.1 弯矩—转角滞回曲线 |
3.5.2 弯矩—转角骨架曲线 |
3.5.3 刚度退化 |
3.5.4 应变分析 |
3.5.5 延性性能 |
3.5.6 耗能能力 |
3.6 本章小结 |
第四章 新型梁柱装配式半刚性节点恢复力模型 |
4.1 概述 |
4.2 恢复力模型的种类 |
4.2.1 兰伯格—奥斯古德(Romberg Osgood)模型 |
4.2.2 克拉夫(Clough)模型 |
4.2.3 Bouc—Wen模型 |
4.2.4 武田(Takeda)三折线模型 |
4.2.5 Takada三折线刚度退化模型 |
4.2.6 损伤恢复力模型 |
4.3 梁柱节点的恢复力模型 |
4.3.1 恢复力模型的建立方法 |
4.3.2 骨架曲线模型的建立 |
4.3.3 刚度退化规律 |
4.3.4 滞回曲线恢复力模型 |
4.3.5 恢复力模型的验证 |
4.4 本章小结 |
第五章 新型梁柱装配式半刚性节点有限元分析 |
5.1 概述 |
5.2 材料本构模型和破坏准则 |
5.2.1 钢材本构模型 |
5.2.2 钢材破坏准则 |
5.2.3 单元和网格的划分 |
5.2.4 接触设置与边界条件 |
5.3 有限元模型分析结果 |
5.3.1 选取试件的参数 |
5.3.2 破坏形态 |
5.3.3 滞回曲线 |
5.3.4 骨架曲线 |
5.3.5 节点钢材应力分布 |
5.3.6 梁腹板应力分布 |
5.3.7 梁翼缘应力分布 |
5.3.8 梁端板应力分布 |
5.3.9 方钢管柱应力分布 |
5.3.10 贴板应力分布 |
5.3.11 高强螺栓应力分布 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
附录 攻读硕士学位期间所取得的成果 |
参考文献 |
(8)中小跨径钢板组合梁桥成桥过程稳定性研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 研究背景及意义 |
1.2.1 研究背景 |
1.2.2 研究意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 国外应用现状 |
1.3.2 国内应用现状 |
1.3.3 国外研究现状 |
1.3.4 国内研究现状 |
1.4 研究不足 |
1.5 主要研究内容与技术路线 |
第二章 稳定分析理论和有限元分析模型 |
2.1 稳定分析理论 |
2.1.1 第一类稳定问题 |
2.1.2 第二类稳定问题 |
2.1.3 稳定评价指标 |
2.2 依托工程简介 |
2.3 有限元分析模型 |
2.3.1 ABAQUS稳定分析介绍 |
2.3.2 本构关系 |
2.3.3 边界条件 |
2.3.4 初始几何缺陷 |
2.3.5 ABAQUS二次开发介绍 |
2.3.6 荷载-位移曲线 |
2.4 简支梁计算结果与规范对比 |
2.5 本章小结 |
第三章 双主梁钢板组合直梁桥稳定性分析 |
3.1 引言 |
3.2 不同桥跨数量下的稳定性研究 |
3.3 3×35m双主梁钢板组合直梁稳定性研究 |
3.3.1 横梁间距 |
3.3.2 高跨比 |
3.3.3 受压翼缘宽厚比 |
3.3.4 腹板高厚比 |
3.3.5 混凝土桥面板悬臂长度 |
3.4 正交试验方案设计及分析 |
3.4.1 评价指标 |
3.4.2 因素水平表的制定 |
3.4.3 正交试验方案的制定 |
3.4.4 正交试验结果分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 双主梁钢板组合曲梁桥稳定性分析 |
4.1 引言 |
4.2 弯桥的特点 |
4.2.1 弯桥的受力特性 |
4.2.2 影响弯桥力学性能的重要参数 |
4.2.3 弯桥的设计计算 |
4.3 不同桥跨数量下的稳定性研究 |
4.4 3×35m双主梁钢板组合曲梁稳定性研究 |
4.4.1 曲率半径 |
4.4.2 横梁间距 |
4.4.3 高跨比 |
4.4.4 受压翼缘宽厚比 |
4.4.5 腹板高厚比 |
4.4.6 混凝土桥面板悬臂长度 |
4.5 正交试验方案设计及分析 |
4.5.1 正交试验方案设计 |
4.5.2 正交试验结果分析 |
4.6 本章小结 |
第五章 双主梁钢板组合梁桥不同施工工艺的稳定性分析 |
5.1 引言 |
5.2 施工工艺简介 |
5.2.1 逐孔架设法 |
5.2.2 整联同步施工法 |
5.2.3 顶推施工法 |
5.3 不同施工工艺稳定性研究 |
5.4 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(9)预应力连续钢梁抗剪性能分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
东北林业大学硕士学位论文修改情况确认表 |
1 绪论 |
1.1 研究目的及意义 |
1.2 钢结构桥梁的种类和特点 |
1.3 国内外钢结构梁的相关研究现状 |
1.3.1 国内研究状况 |
1.3.2 国外研究状况 |
1.4 本文研究内容 |
2 预应力连续钢梁模型试验 |
2.1 试验目的 |
2.2 模型参数 |
2.3 试验概况 |
2.3.1 试验工况 |
2.3.2 测试内容 |
2.3.3 试验结果 |
2.4 本章小结 |
3 预应力连续钢梁理论计算分析 |
3.1 基本算法 |
3.1.1 预应力连续钢梁分析 |
3.1.2 预应力钢束的等效荷载 |
3.1.3 固端弯矩与布索参数的关系 |
3.1.4 预应力连续钢梁计算 |
3.2 理论验证 |
3.3 预应力索的布置形式对连续梁的影响 |
3.4 本章小结 |
4 模型梁有限元分析 |
4.1 有限元模型 |
4.1.1 模型建立 |
4.1.2 模型验证 |
4.2 试验分析 |
4.2.1 挠度分析 |
4.2.2 抗剪刚度分析 |
4.2.3 切应力分析 |
4.3 抗剪性能分析 |
4.3.1 抗剪承载能力分析 |
4.3.2 弹性稳定性分析 |
4.3.3 腹板局部受剪情况分析 |
4.4 安全储备分析 |
4.4.1 相似理论 |
4.4.2 安全储备计算 |
4.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
(10)具有初始缺陷腹板开孔梁的极限承载力研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 选题背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 孔口的应力集中问题 |
1.2.2 腹板开孔梁的极限承载力 |
1.2.3 初始缺陷对腹板开孔梁极限承载力的影响 |
1.3 本文的主要研究内容 |
第2章 腹板开孔梁的力学特性及研究方法 |
2.1 腹板开孔梁的特点 |
2.1.1 强梁构件的分类及其受力特点 |
2.1.2 开孔的分类 |
2.1.3 腹板开孔对强梁强度特性的影响 |
2.2 船体结构极限强度研究方法 |
2.2.1 Caldwell方法 |
2.2.2 逐步崩溃法 |
2.2.3 理想结构单元法 |
2.2.4 有限元法 |
2.3 腹板开孔梁分析与设计方法 |
2.3.1 实腹钢梁强度法 |
2.3.2 费式空腹桁架法 |
2.3.3 有限元法 |
2.4 本章小结 |
第3章 初始缺陷对腹板开孔梁极限承载力的影响 |
3.1 腹板开孔梁结构有限元模型 |
3.2 初始变形的影响分析 |
3.2.1 初始变形形状和幅值 |
3.2.2 初始变形的影响 |
3.3 焊接残余应力的影响 |
3.3.1 焊接残余应力 |
3.3.2 焊接残余应力的影响 |
3.4 初始变形与焊接残余应力的综合影响 |
3.5 本章小结 |
第4章 腹板开单一腰圆孔梁的极限承载力研究 |
4.1 计算模型 |
4.2 非线性有限元模型的建立 |
4.2.1 模型单元类型的选择 |
4.2.2 材料选项 |
4.2.3 建模坐标系说明 |
4.2.4 网格划分 |
4.2.5 边界条件和荷载 |
4.2.6 初始缺陷 |
4.3 极限承载力计算方法 |
4.3.1 特征值屈曲分析 |
4.3.2 非线性屈曲分析 |
4.3.3 极限承载力计算流程 |
4.4 有限元模型的有效性验证 |
4.5 腹板开单一腰圆孔梁失效模式分析 |
4.6 数值计算结果和分析 |
4.6.1 开孔纵向位置的影响 |
4.6.2 开孔高度位置的影响 |
4.6.3 开孔尺寸的影响 |
4.7 本章小结 |
第5章 腹板开多个腰圆孔梁的极限承载力研究 |
5.1 计算模型 |
5.2 非线性有限元模型的建立 |
5.3 数值计算结果和分析 |
5.3.1 开孔间距的影响 |
5.3.2 开孔高度位置的影响 |
5.3.3 开孔尺寸的影响 |
5.4 腹板开多个腰圆孔梁失效模式分析 |
5.5 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 本文创新点 |
6.3 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文 |
四、焊接工字钢梁腹板极限承载力的理论分析和试验研究(英文)(论文参考文献)
- [1]高强钢焊接箱形截面受弯构件腹板的局部稳定[D]. 王超. 西安建筑科技大学, 2020(01)
- [2]正八边形钢板腹梁力学性能研究[D]. 常山. 东南大学, 2020(02)
- [3]不锈钢焊接工字形梁局部稳定与非线性变形性能研究[D]. 陈晓婉. 武汉大学, 2020
- [4]基于悬挂连接的韧性钢框架梁柱节点抗震性能与设计方法[D]. 蔡泽鑫. 华南理工大学, 2020
- [5]钢管混凝土异形柱-H型钢梁框架节点的抗震性能与设计方法[D]. 李彬洋. 重庆大学, 2019(01)
- [6]残余应力对蜂窝梁稳定性能的影响研究[D]. 李井超. 湖南大学, 2019(01)
- [7]现场免焊接小截面梁柱半刚性节点力学性能及受力机理研究[D]. 仲益贤. 昆明理工大学, 2019(04)
- [8]中小跨径钢板组合梁桥成桥过程稳定性研究[D]. 龚翔箭. 长安大学, 2019(01)
- [9]预应力连续钢梁抗剪性能分析[D]. 王瑞. 东北林业大学, 2019(01)
- [10]具有初始缺陷腹板开孔梁的极限承载力研究[D]. 李伦. 武汉理工大学, 2019(07)