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转动约束受压矩形钢板单侧屈曲强度计算简化

广西大学学报（自然科学版） 2016年第1期41卷 99-106页

作者：郑艳莫时旭赵剑光林飞扬胥海宁广西岩土力学与工程重点实验室广西桂林541004 桂林理工大学土木与建筑工程学院广西桂林541004

为研究内填混凝土钢箱构件在受压、受弯荷载下其组成钢板局部屈曲问题,建立了非受载边转动约束、线性分布压力下矩形板单侧屈曲模型,选取满足矩形板变形边界条件的多项式与调和函数组合位移函数,利用瑞利—里兹能量法导出了非受载边界... 详细信息

为研究内填混凝土钢箱构件在受压、受弯荷载下其组成钢板局部屈曲问题,建立了非受载边转动约束、线性分布压力下矩形板单侧屈曲模型,选取满足矩形板变形边界条件的多项式与调和函数组合位移函数,利用瑞利—里兹能量法导出了非受载边界为转动约束的矩形板在线性分布荷载下的单侧屈曲强度计算公式。与传统边界条件相同的双侧屈曲矩形板比较,单侧屈曲强度比双侧屈曲强度提高37%-58%。基于屈曲强度与约束系数的关系,利用回归分析方法对计算公式进行了简化,提出了约束系数表达的屈曲强度计算实用公式。已有试验表明,简化公式计算值与试验值之比在0.76-1.22,平均1.03,两者吻合良好,计算公式的有效性得到验证。

关键词：转动约束线性分布压力能量法单侧屈曲强度约束系数

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考虑转动约束的宽支座连续梁计算方法

水运工程 2023年第11期 49-54页

作者：胡开菊卜美飞湖北省交通规划设计院股份有限公司湖北武汉430051

针对现有JTS 167-1—2018《码头结构设计规范》大桩帽轨道梁宽支座计算方法的不足,提出带转动约束的宽支座连续梁计算模型,推导了宽支座转动刚性系数计算公式;运用Fortran语言对带转动约束的宽支座连续梁模型编写有限元程序,并通过ANSY... 详细信息

针对现有JTS 167-1—2018《码头结构设计规范》大桩帽轨道梁宽支座计算方法的不足,提出带转动约束的宽支座连续梁计算模型,推导了宽支座转动刚性系数计算公式;运用Fortran语言对带转动约束的宽支座连续梁模型编写有限元程序,并通过ANSYS软件建立纵向排架的空间有限元模型作为对比分析,得出不同计算模型下的连续梁内力。计算结果表明,在均布荷载情况下,忽略支座转动约束会对计算宽支座连续梁最大正弯矩带来较大的误差,考虑转动约束的宽支座连续梁模型计算所得最大正弯矩与空间模型比较接近;而规范方法与本文提出的计算模型所得梁最大负弯矩与空间模型差别均较大,对其原因进行分析并提出改进建议,以供类似码头结构设计参考。

关键词：大桩帽宽支座连续梁转动约束计算模型

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弹性基底非加载边弹性转动约束矩形板线性受压屈曲分析

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广西大学学报（自然科学版） 2019年第4期44卷 1003-1009页

作者：向勇斌莫时旭郑艳桂林理工大学土木与建筑工程学院广西桂林541004 广西建筑新能源与节能重点实验室广西桂林541004

为了研究基于弹性基底非加载边转动约束面内线性受压下薄板的屈曲问题,采用Rayleigh-Ritz法建立了满足上述边界条件板的弹性屈曲计算理论,进一步分析了弹性基底刚度K、边界转动约束刚度ξ、长宽比γ、压力梯度λ、厚度t对临界屈曲系数... 详细信息

为了研究基于弹性基底非加载边转动约束面内线性受压下薄板的屈曲问题,采用Rayleigh-Ritz法建立了满足上述边界条件板的弹性屈曲计算理论,进一步分析了弹性基底刚度K、边界转动约束刚度ξ、长宽比γ、压力梯度λ、厚度t对临界屈曲系数κ的影响。研究结果表明:在简单边界条件下,依据弹性屈曲计算理论所得临界屈曲系数κ值与经典弹性稳定理论值具有较好的一致性,该计算理论有广泛的适用性。

关键词： Rayleigh-Ritz法矩形薄板屈曲线性受压弹性基底转动约束

残余应力及柱脚转动约束对门式刚架平面内稳定承载力影响研究

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残余应力及柱脚转动约束对门式刚架平面内稳定承载力影响研究

作者：孟庆晶重庆大学

学位级别：硕士

在依照中国工程建设标准化协会于2002年颁布的《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:2002)对门式刚架楔形柱进行稳定验算时,通常将经常采用的两种简易柱脚形式(1块底板加2或4枚锚栓的柱脚)一概视为铰接,这样就使设计工作大大简... 详细信息

在依照中国工程建设标准化协会于2002年颁布的《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:2002)对门式刚架楔形柱进行稳定验算时,通常将经常采用的两种简易柱脚形式(1块底板加2或4枚锚栓的柱脚)一概视为铰接,这样就使设计工作大大简化。然而,实验及相关分析表明,这两种柱脚形式(特别是4枚锚栓的简易柱脚)实际上具有相当程度的抗转动能力。在文献[55]的研究中就柱脚实际存在的这种转动约束能在多大程度上增强楔形柱的稳定承载能力做了细致的研究,然而在研究过程中未能计入初始缺陷对该承载力提高的影响。那么初始缺陷究竟对承载力的提高有多大影响?如何在设计中考虑这一影响呢? 针对上述问题,本文主要针对初始缺陷中的工字钢腹板焊接残余应力,对比前人所做的关于柱脚转动约束刚度的研究,在借鉴实验资料及有关分析的基础上,引入了两种焊接残余应力的计算模型,并对在文献[55]中采用的考虑了二阶非线性有限元方法计算门式刚架整体稳定的计算机程序进行了修改,用计算机对单跨门式刚架在有代表性的荷载形式作用下进行了大量的计算。然后与不考虑焊接残余应力的计算结果进行对比,研究了部分焊接残余应力对单考虑柱脚转动约束的门式刚架稳定承载力增强的影响。发现部分焊接残余应力对柱脚配置4枚锚栓的抗转动约束能力的影响较弱,该削弱较小的降低了只考虑柱脚转动约束而未计入焊接残余应力影响时的门式刚架平面内稳定承载力的增值,证明可以在工程设计中适当考虑该有利作用,进一步节约材料,提高经济指标,并提出了具体的而且较为简单的措施。而柱脚仅配置2枚锚栓时,柱脚的抗转动约束能力在计入焊接残余应力影响后降幅更多,而且当锚栓直径、底板厚度较小时,刚架的实际承载能力甚至低于《规程》的计算值,因此,建议当柱脚仅配置2枚锚栓时,不宜提高刚架的稳定承载力,在保证一定的柱脚构造要求后,才可以较为安全的使用《规程》的计算值。

关键词：门式刚架楔形柱柱脚转动约束稳定性初始缺陷部分焊接残余应力

弹性转动约束边界钢—混组合梁高腹板加劲肋设计方法

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弹性转动约束边界钢—混组合梁高腹板加劲肋设计方法

作者：方圆武汉理工大学

学位级别：硕士

钢-混凝土组合梁桥结构混凝土桥面板通过剪力钉与钢主梁建立联系,传统的板件稳定理论基本是基于四边简支理论,对于钢混组合结构,混凝土板对钢梁腹板的约束效应不容忽视,按照传统的约束四边简支理论进行组合梁腹板的局部稳定分析不合理... 详细信息

钢-混凝土组合梁桥结构混凝土桥面板通过剪力钉与钢主梁建立联系,传统的板件稳定理论基本是基于四边简支理论,对于钢混组合结构,混凝土板对钢梁腹板的约束效应不容忽视,按照传统的约束四边简支理论进行组合梁腹板的局部稳定分析不合理。随着腹板边界约束的改变,腹板上加劲肋位置及加劲肋刚度也受到边界约束而发生相应的改变。采用传统的稳定设计方法和加劲方法均不能满足组合梁的稳定设计要求,大跨径钢混组合梁的高腹板的稳定性问题也越来越成为新的设计热点。钢-混凝土组合梁的边界约束作用直接影响组合梁高腹板局部稳定特性,通过建立钢混组合梁的转动约束分析模型,以理论推导为主,采用里兹能量法和变分法,进行约束腹板的稳定性和加劲板稳定性临界屈曲应力推导,并将结果与经典理论结果和有限元结果进行对比验证。建立钢混组合梁的边界约束模型,组合梁边界从腹板边缘分离出来,采用能量法考虑边界变形能量并结合变分运算,推导了腹板在均匀压缩、不均匀压缩,均匀剪切(包括狭长板剪切和有限长度板剪切)等荷载情况下的临界屈曲应力。基于腹板的临界屈曲应力计算公式,考虑加劲肋的变形能,推导了受压板件分别带刚性纵肋和柔性纵肋,刚性横肋和柔性横肋,以及剪切板带刚性横肋和柔性横肋的板件的临界屈曲应力公式,并推导了纵横向加劲肋的临界刚度。提出考虑转动约束边界的加劲肋的设置方法,包括横向加劲肋和纵向加劲肋的设计,横向加劲肋又包含支承加劲肋和中间加劲肋,支承加劲肋主要设置在反力点和集中荷载处,需要满足材料强度的要求,中间加劲肋的间距设计分为不考虑弯曲正应力的影响和考虑弯曲正应力的情况。纵向加劲肋的间距设计时,不考虑弯曲正应力时,则按照加劲后的各板元的屈曲安全度相等原则即可,考虑弯曲正应力的影响时根据组合结构弯剪复合作用的屈曲方程推导得到。为便于组合梁腹板的稳定设计,根据腹板的加劲情况和实际受力情况,并且保证腹板在材料强度破坏之前不发生稳定破坏即可,据此确定加劲的腹板不发生稳定问题的尺寸限值。边界刚度的增加直接导致其边界作用的腹板的临界屈曲应力的增加,腹板的自稳定的尺寸限值也随之增大。

关键词：腹板稳定性转动约束屈曲应力加劲肋刚度合理位置

残余应力及柱脚转动约束对门式刚架平面内稳定承载力影响研究

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残余应力及柱脚转动约束对门式刚架平面内稳定承载力影响研究

作者：陈正娟重庆大学

学位级别：硕士

在依照中国工程建设标准化协会于2002年颁布的《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:2002)对门式刚架楔形柱进行稳定验算时,通常将经常采用的两种简易柱脚形式(1块底板加2或4枚锚栓的柱脚)一概视为铰接,这样就使设计工作大大简化。然而,实验及相关分析[55]表明,这两种柱脚形式(特别是4枚锚栓的简易柱脚)实际上具有相当程度的抗转动能力。文献[55]就柱脚实际存在的这种转动约束能在多大程度上增强楔形柱的稳定承载能力做了细致的研究,然而在研究过程中未能计入初始缺陷对该承载力提高的影响。针对上述问题,本文主要针对初始缺陷中的H型钢残余应力,对比前人所做的关于柱脚转动约束刚度的研究,在借鉴实验资料及有关分析的基础上,引入了三种焊接残余应力的计算模型,并对在文献[55]中采用的考虑了二阶非线性有限元方法计算门式刚架整体稳定的计算机程序进行了修改,对单跨门式刚架在有代表性的荷载形式作用下进行了大量的计算。然后与不考虑残余应力的计算结果[55]进行对比,研究了残余应力对单考虑柱脚转动约束的门式刚架稳定承载力增强的影响。发现焊接残余应力对柱脚配置4枚锚栓的抗转动约束能力的影响较弱,证明可以在工程设计中适当考虑该有利作用,进一步节约材料,提高经济指标,并提出了具体的且较为简单的措施。而柱脚仅配置2枚锚栓时,柱脚的抗转动约束能力在计入焊接残余应力影响后降幅较大,而且当锚栓直径、底板厚度较小时,刚架的实际承载能力甚至低于《规程》的计算值,因此,建议当柱脚仅配置2枚锚栓时,不宜提高刚架的稳定承载力,在保证一定的柱脚构造要求后,才可以较为安全的使用《规程》的计算值。

关键词：门式刚架楔形柱转动约束稳定性初始缺陷残余应力

简易柱脚转动约束对变截面门式刚架平面内稳定承载力影响研究

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简易柱脚转动约束对变截面门式刚架平面内稳定承载力影响研究

作者：王浩科重庆大学

学位级别：硕士

中国工程建设标准化协会2002年制定了《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:2002)。该《规程》在对门式刚架楔形柱进行稳定验算时,对门式刚架最经常采用的两种简易柱脚形式(1块底板加2或4枚锚栓的柱脚)一概视为铰接,这样就使得... 详细信息

中国工程建设标准化协会2002年制定了《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:2002)。该《规程》在对门式刚架楔形柱进行稳定验算时,对门式刚架最经常采用的两种简易柱脚形式(1块底板加2或4枚锚栓的柱脚)一概视为铰接,这样就使得设计工作大大简化。然而,实验及相关分析表明,这两种柱脚形式(特别是4枚锚栓的简易柱脚)实际上具有相当程度的抗转动能力。柱脚实际存在的这种转动约束必然会增强楔形柱的稳定承载能力,那么这种约束究竟能在多大程度上增强楔形柱的稳定性能(实际上是门式刚架的整体稳定性能)?如何在设计中利用这一有利条件?针对上述问题,本文对比了前人所做的关于柱脚转动约束刚度的研究。在借鉴实验资料及有关分析的基础上,引入了考虑不同的柱脚构造在柱子轴力、弯矩均随加载过程变化的变刚度柱脚约束力学模型,并采用考虑二阶非线性的有限元方法对门式刚架的整体稳定计算编制了程序,用计算机对单跨门式刚架在有代表性的荷载形式作用下进行了大量的计算。然后与不考虑柱脚约束的计算结果进行对比,研究了简易柱脚实际存在的抗转动约束能力能在多大程度上增强门式刚架的稳定承载力。发现柱脚配置4枚锚栓的柱脚具有很强的抗转动约束能力,该约束能力显著的提高门式刚架的平面内稳定承载力,可以在工程设计中考虑这种有利作用,更进一步节约材料,提高经济指标,并提出了具体的而且较为简单的措施。而柱脚仅配置2枚锚栓时,柱脚的抗转动约束能力表现的不太明显,而且当锚栓直径、底板厚度较小时,刚架的实际承载能力甚至低于《规程》的计算值,因此,建议当柱脚仅配置2枚锚栓时,不能过高的提高刚架的稳定承载力。但在保证一定的柱脚构造要求后,就可以较为安全使用《规程》的计算值。

关键词：门式刚架楔形柱柱脚转动约束稳定性