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2011年 第26卷 第3期
2011, 26(3): 1-5.
doi: 10.13206/j.gjg201103001
摘要
摘要:
针对钢结构稳定问题,提出在设计过程中设计人员应了解和掌握的一些基本概念,如强度与稳定的区别,失稳的分类,钢构件稳定设计原则;采用对比分析方法,总结了3类钢构件的稳定性概念,梳理了钢构件稳定性设计原理,为钢构件稳定性问题的掌握和应用理清了思路。
针对钢结构稳定问题,提出在设计过程中设计人员应了解和掌握的一些基本概念,如强度与稳定的区别,失稳的分类,钢构件稳定设计原则;采用对比分析方法,总结了3类钢构件的稳定性概念,梳理了钢构件稳定性设计原理,为钢构件稳定性问题的掌握和应用理清了思路。
2011, 26(3): 6-9.
doi: 10.13206/j.gjg201103002
摘要:
采用有限元方法,同时考虑几何和材料非线性效应,对某单榀张弦桁架结构在强震下的弹塑性动力变形性能进行分析。结果表明:该结构桁架部分的局部杆件进入塑性发展较快且程度较深,最后因塑性大量发展导致结构位移过大而失去使用功能;在竖向地震加速度峰值为10m/s2以内时,结构没有出现动力失稳现象;在峰值加速度为8～10m/s2时,整体结构不会出现倒塌破坏现象。
采用有限元方法,同时考虑几何和材料非线性效应,对某单榀张弦桁架结构在强震下的弹塑性动力变形性能进行分析。结果表明:该结构桁架部分的局部杆件进入塑性发展较快且程度较深,最后因塑性大量发展导致结构位移过大而失去使用功能;在竖向地震加速度峰值为10m/s2以内时,结构没有出现动力失稳现象;在峰值加速度为8～10m/s2时,整体结构不会出现倒塌破坏现象。
2011, 26(3): 10-14.
doi: 10.13206/j.gjg201103003
摘要:
对某一后张拉预应力成型鞍形网壳模型的成型过程进行非线性有限元计算,建模时,考虑了几何非线性和材料非线性,"管-管"接触算法应用于梁、杆单元组成的结构模型中,使用连接件模拟了上弦杆搭接螺栓连接以及腹杆的鸭嘴端螺栓连接。结果表明:与前人的建模和分析方法相比,成型预测精度大幅度提高;在杆件应力及内力分布趋势上,有限元结果与试验值吻合,但普遍小于试验值。主要原因是有限元模型未考虑张拉使结构出现杆件增多的现象。
对某一后张拉预应力成型鞍形网壳模型的成型过程进行非线性有限元计算,建模时,考虑了几何非线性和材料非线性,"管-管"接触算法应用于梁、杆单元组成的结构模型中,使用连接件模拟了上弦杆搭接螺栓连接以及腹杆的鸭嘴端螺栓连接。结果表明:与前人的建模和分析方法相比,成型预测精度大幅度提高;在杆件应力及内力分布趋势上,有限元结果与试验值吻合,但普遍小于试验值。主要原因是有限元模型未考虑张拉使结构出现杆件增多的现象。
2011, 26(3): 15-17.
doi: 10.13206/j.gjg201103004
摘要:
针对波形扰动静水压力作用下圆环的稳定性问题,采用傅里叶级数逼近圆环平衡微分方程的解,分别求得圆环反对称屈曲、对称屈曲时的临界荷载系数。结果表明:波形扰动荷载参数会引起临界荷载系数的显著变化,最大降幅可达34.0%。
针对波形扰动静水压力作用下圆环的稳定性问题,采用傅里叶级数逼近圆环平衡微分方程的解,分别求得圆环反对称屈曲、对称屈曲时的临界荷载系数。结果表明:波形扰动荷载参数会引起临界荷载系数的显著变化,最大降幅可达34.0%。
2011, 26(3): 18-25.
doi: 10.13206/j.gjg201103005
摘要:
介绍了一端弹性支座另一端非弹性支座简支钢梁的振动简化计算方法。采用能量法,把梁上作用的多个集中质量简化为均布质量,把梁在均布静荷载作用下的变形曲线视为振型曲线,推导出了计算前3个振型的自振频率公式,采用振型分解法计算振动线位移和振动速度。通过工程实例,说明该方法不但计算简便,而且能较好地满足工程振动需要。
介绍了一端弹性支座另一端非弹性支座简支钢梁的振动简化计算方法。采用能量法,把梁上作用的多个集中质量简化为均布质量,把梁在均布静荷载作用下的变形曲线视为振型曲线,推导出了计算前3个振型的自振频率公式,采用振型分解法计算振动线位移和振动速度。通过工程实例,说明该方法不但计算简便,而且能较好地满足工程振动需要。
2011, 26(3): 26-28.
doi: 10.13206/j.gjg201103006
摘要:
以某餐饮公司餐饮中心的钢屋盖拱桁架结构为研究对象,首先用设计程序3D3S8.0对结构进行初步的选型与设计,然后用有限元分析软件ANSYS研究其动力特性和抗震性能,得到了该结构的自振频率、振型特点,地震作用下的位移分布、内力等。结果表明:设计出的钢管拱桁架屋盖结构,不论是结构形式、截面类型还是截面尺寸,在地震作用下均具有安全性能高,整体刚度大的特点,符合设计要求。
以某餐饮公司餐饮中心的钢屋盖拱桁架结构为研究对象,首先用设计程序3D3S8.0对结构进行初步的选型与设计,然后用有限元分析软件ANSYS研究其动力特性和抗震性能,得到了该结构的自振频率、振型特点,地震作用下的位移分布、内力等。结果表明:设计出的钢管拱桁架屋盖结构,不论是结构形式、截面类型还是截面尺寸,在地震作用下均具有安全性能高,整体刚度大的特点,符合设计要求。
2011, 26(3): 29-32.
doi: 10.13206/j.gjg201103007
摘要:
矩形钢制水池越来越多地应用于环保工程。一般矩形常压水池壁板及底板采用平板结构形式,抗弯承载力和整体刚度较差。结合某地上200m3常压水处理池钢结构的设计,在壁板设计中提出加劲板、竖向柱、横向圈、连杆的整体组合加固方式,并与顶边加固方法及垂直、横向联合加固方法进行对比。结果表明:采用整体组合加固形式的池体结构整体刚度好,且经济性相对更好。同时,在圆锥形水池底板设计中采用环向加筋方式,使其坐落于钢框梁上,并利用MIDAS软件进行壁板、底板、底座有限元整体建模分析,得出较优的结构设计方案。
矩形钢制水池越来越多地应用于环保工程。一般矩形常压水池壁板及底板采用平板结构形式,抗弯承载力和整体刚度较差。结合某地上200m3常压水处理池钢结构的设计,在壁板设计中提出加劲板、竖向柱、横向圈、连杆的整体组合加固方式,并与顶边加固方法及垂直、横向联合加固方法进行对比。结果表明:采用整体组合加固形式的池体结构整体刚度好,且经济性相对更好。同时,在圆锥形水池底板设计中采用环向加筋方式,使其坐落于钢框梁上,并利用MIDAS软件进行壁板、底板、底座有限元整体建模分析,得出较优的结构设计方案。
2011, 26(3): 33-37.
doi: 10.13206/j.gjg201103008
摘要:
采用非线性静动态有限元方法,分析和比较了梁翼缘削弱前后袋式除尘器角节点的极限承载力和滞回性能,研究了梁翼缘削弱位置、长度和深度尺寸等对节点承载能力、塑性铰发生位置、节点抗震性能等的影响。分析表明,梁翼缘削弱会造成节点承载能力小幅度降低,并造成节点局部应力重新分布,实现塑性铰外移;梁翼缘削弱后,节点的滞回曲线更为饱满,节点耗能性能和延性性能增强;梁翼缘削弱位置、长度和深度尺寸的变化对节点承载能力和抗震性能都有一定影响,但深度参数c的影响最为显著。所做工作可为袋式除尘器节点抗震优化设计提供参考。
采用非线性静动态有限元方法,分析和比较了梁翼缘削弱前后袋式除尘器角节点的极限承载力和滞回性能,研究了梁翼缘削弱位置、长度和深度尺寸等对节点承载能力、塑性铰发生位置、节点抗震性能等的影响。分析表明,梁翼缘削弱会造成节点承载能力小幅度降低,并造成节点局部应力重新分布,实现塑性铰外移;梁翼缘削弱后,节点的滞回曲线更为饱满,节点耗能性能和延性性能增强;梁翼缘削弱位置、长度和深度尺寸的变化对节点承载能力和抗震性能都有一定影响,但深度参数c的影响最为显著。所做工作可为袋式除尘器节点抗震优化设计提供参考。
2011, 26(3): 38-41.
doi: 10.13206/j.gjg201103009
摘要:
采用ABAQUS有限元分析软件,利用隐式分析法,以焊接孔为扩大型切角的钢结构全焊接梁柱节点为研究对象,针对不同焊接工艺孔尺寸进行节点的非线性有限元拟静力分析。提出根据不同梁截面尺寸,调整焊接梁柱节点的扩大型工艺孔尺寸的必要性。
采用ABAQUS有限元分析软件,利用隐式分析法,以焊接孔为扩大型切角的钢结构全焊接梁柱节点为研究对象,针对不同焊接工艺孔尺寸进行节点的非线性有限元拟静力分析。提出根据不同梁截面尺寸,调整焊接梁柱节点的扩大型工艺孔尺寸的必要性。
2011, 26(3): 42-45.
doi: 10.13206/j.gjg201103010
摘要:
钢结构强度高,构件细长且纤薄,故而构件的稳定问题显得较为突出。很多情况下,钢结构并非由强度控制其构件的选择,因此,合理地选择构件,满足规范规定的宽厚比稳定构造要求,对于钢结构设计尤为重要。对美国规范和中国规范中钢结构抗震局部稳定进行分析和比较,以期对工程设计人员有所帮助。
钢结构强度高,构件细长且纤薄,故而构件的稳定问题显得较为突出。很多情况下,钢结构并非由强度控制其构件的选择,因此,合理地选择构件,满足规范规定的宽厚比稳定构造要求,对于钢结构设计尤为重要。对美国规范和中国规范中钢结构抗震局部稳定进行分析和比较,以期对工程设计人员有所帮助。
2011, 26(3): 46-50.
doi: 10.13206/j.gjg201103011
摘要:
重庆菜园坝长江大桥为刚构与提篮式钢箱系杆拱、桁梁、正交异性桥面板的组合结构,大桥钢桁梁杆件的尺寸和孔群精度控制、钢箱拱的线型和孔群精度控制、整体节段的制造精度控制是制作中的技术难点,通过在整体节点杆件半品件加工、胎型组装、焊接变形、栓孔钻制,钢箱拱组装、预拼装,钢桁梁整体节段预拼装等方面采取的各项工艺措施,重庆菜园坝长江大桥制作精度满足《重庆菜园坝长江大桥制造验收规则》的要求,工地架设顺利。实践证明,所采取的工艺措施合理、可行。
重庆菜园坝长江大桥为刚构与提篮式钢箱系杆拱、桁梁、正交异性桥面板的组合结构,大桥钢桁梁杆件的尺寸和孔群精度控制、钢箱拱的线型和孔群精度控制、整体节段的制造精度控制是制作中的技术难点,通过在整体节点杆件半品件加工、胎型组装、焊接变形、栓孔钻制,钢箱拱组装、预拼装,钢桁梁整体节段预拼装等方面采取的各项工艺措施,重庆菜园坝长江大桥制作精度满足《重庆菜园坝长江大桥制造验收规则》的要求,工地架设顺利。实践证明,所采取的工艺措施合理、可行。
2011, 26(3): 51-54.
doi: 10.13206/j.gjg201103012
摘要:
依托苏通长江公路大桥钢箱梁制造项目,针对U形肋高强螺栓孔钻制精度、顶板单元制作精度以及顶板单元安装位置精度控制等问题进行了系统的研究。通过工程实践,确定一系列焊接变形量补偿技术,设计制作一系列工装胎具,有效控制板单元外形尺寸精度和U形肋高强螺栓孔位置精度;研究出一整套非常准确、便捷的顶板定位精确控制方法,从而确保钢箱梁端口尺寸精度,保证架设时高强螺栓通过率和拼接板互换性,在施工中达到很好的应用效果。
依托苏通长江公路大桥钢箱梁制造项目,针对U形肋高强螺栓孔钻制精度、顶板单元制作精度以及顶板单元安装位置精度控制等问题进行了系统的研究。通过工程实践,确定一系列焊接变形量补偿技术,设计制作一系列工装胎具,有效控制板单元外形尺寸精度和U形肋高强螺栓孔位置精度;研究出一整套非常准确、便捷的顶板定位精确控制方法,从而确保钢箱梁端口尺寸精度,保证架设时高强螺栓通过率和拼接板互换性,在施工中达到很好的应用效果。
2011, 26(3): 55-58.
doi: 10.13206/j.gjg201103013
摘要:
哈尔滨松花江大桥为独塔双索面钢斜拉桥,斜拉索在主塔上半段采用钢锚梁进行锚固,因此,钢锚梁承力板是本桥索塔重要受力构件。索塔钢锚梁采用焊接箱形结构设计,大多为厚板,要求开坡口焊接。由于焊接是一个不均匀的加热和冷却过程,桥梁钢结构制作过程中不可避免地产生焊接应力和焊接变形。因此,钢锚梁承力板与锚垫板之间连接面的角度控制成为钢锚梁制作的难点。从索塔钢锚梁的生产实践中,归纳总结了其控制焊接变形的主要措施。
哈尔滨松花江大桥为独塔双索面钢斜拉桥,斜拉索在主塔上半段采用钢锚梁进行锚固,因此,钢锚梁承力板是本桥索塔重要受力构件。索塔钢锚梁采用焊接箱形结构设计,大多为厚板,要求开坡口焊接。由于焊接是一个不均匀的加热和冷却过程,桥梁钢结构制作过程中不可避免地产生焊接应力和焊接变形。因此,钢锚梁承力板与锚垫板之间连接面的角度控制成为钢锚梁制作的难点。从索塔钢锚梁的生产实践中,归纳总结了其控制焊接变形的主要措施。
2011, 26(3): 59-61.
doi: 10.13206/j.gjg201103014
摘要:
介绍了一种安装大跨度网壳结构的新思路和新方法,即通过在网壳底部附加预应力索,使原来需要支座来平衡的水平推力转化为预应力索的内力,从而实现网壳结构在地面上的拼装和延伸,直至最终完成整跨网壳的安装工作。安装过程省去了搭设满堂脚手架的工作,从而缩短了工期和节约了造价。由于荷载及结构本身在各个施工阶段处于变化之中,为确保结构的安全,必须进行各施工阶段的内力计算和网壳的强度、稳定性分析。
介绍了一种安装大跨度网壳结构的新思路和新方法,即通过在网壳底部附加预应力索,使原来需要支座来平衡的水平推力转化为预应力索的内力,从而实现网壳结构在地面上的拼装和延伸,直至最终完成整跨网壳的安装工作。安装过程省去了搭设满堂脚手架的工作,从而缩短了工期和节约了造价。由于荷载及结构本身在各个施工阶段处于变化之中,为确保结构的安全,必须进行各施工阶段的内力计算和网壳的强度、稳定性分析。
2011, 26(3): 62-64.
doi: 10.13206/j.gjg201103015
摘要:
重型工业厂房钢结构工程由于行车吨位大,跨度、柱距大,单层或多层建筑高度高,格构柱超长且自重大、现场安装条件等不利因素制约,造成道路运输十分困难,所以钢构件在车间必须分成两段制作,现场空中对接焊接施工。工程质量严格按照国家标准GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》施工验收,该成果的应用不仅确保工程的质量达到优良的目标,而且节约投资、缩短工期,综合经济效益显著。以大连凯斯克有限公司新建厂房为例,介绍钢结构重型工业厂房两节柱现场焊接施工技术。
重型工业厂房钢结构工程由于行车吨位大,跨度、柱距大,单层或多层建筑高度高,格构柱超长且自重大、现场安装条件等不利因素制约,造成道路运输十分困难,所以钢构件在车间必须分成两段制作,现场空中对接焊接施工。工程质量严格按照国家标准GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》施工验收,该成果的应用不仅确保工程的质量达到优良的目标,而且节约投资、缩短工期,综合经济效益显著。以大连凯斯克有限公司新建厂房为例,介绍钢结构重型工业厂房两节柱现场焊接施工技术。
2011, 26(3): 65-67.
doi: 10.13206/j.gjg201103016
摘要:
重庆朝天门长江大桥主桥采用(190+552+190)m中承式连续钢桁系杆拱桥结构,为双层桥面布置的公轨两用大桥,也是世界上跨度最大的拱桥。主梁边跨采用临时墩辅助的伸臂法架设,中跨采用扣索塔架辅助伸臂安装,先合龙主拱,再合龙系杆。主桁杆件的设计与安装步骤及控制工况息息相关,需要确定各个施工工况下扣索及临时系索的索力、保证悬臂倾覆稳定需要的最小压重量、为实现合龙而对支点施加的纵移量及竖向顶落量。
重庆朝天门长江大桥主桥采用(190+552+190)m中承式连续钢桁系杆拱桥结构,为双层桥面布置的公轨两用大桥,也是世界上跨度最大的拱桥。主梁边跨采用临时墩辅助的伸臂法架设,中跨采用扣索塔架辅助伸臂安装,先合龙主拱,再合龙系杆。主桁杆件的设计与安装步骤及控制工况息息相关,需要确定各个施工工况下扣索及临时系索的索力、保证悬臂倾覆稳定需要的最小压重量、为实现合龙而对支点施加的纵移量及竖向顶落量。
2011, 26(3): 68-72.
doi: 10.13206/j.gjg201103017
摘要:
在纯水、弱酸、碱性条件下,对钢材腐蚀性能进行对比试验研究。试验结果表明:在强碱条件下(pH>12),钢材基本无锈蚀现象,而在纯水和弱酸条件下钢材的锈蚀情况较为严重;随着pH值的增大及在碱性条件下存储时间的增加,钢材曝露在自然环境下所需锈蚀时间相对增加。此研究对钢材长期存储具有较好的指导作用,且较现有的一些方法经济和环保。
在纯水、弱酸、碱性条件下,对钢材腐蚀性能进行对比试验研究。试验结果表明:在强碱条件下(pH>12),钢材基本无锈蚀现象,而在纯水和弱酸条件下钢材的锈蚀情况较为严重;随着pH值的增大及在碱性条件下存储时间的增加,钢材曝露在自然环境下所需锈蚀时间相对增加。此研究对钢材长期存储具有较好的指导作用,且较现有的一些方法经济和环保。
2011, 26(3): 73-75.
doi: 10.13206/j.gjg201103018
摘要:
简述了网壳结构稳定问题的非线性特性,并基于ANSYS参数化设计语言(APDL),采用有限元非线性分析理论对网壳结构的整体稳定进行全过程分析。选用弧长法求解非线性方程,得到该网壳结构整体稳定的全过程荷载-位移曲线,并可得临界荷载,为网壳结构的设计和分析提供了有价值的参考。同时,在整个程序编制过程中显示出APDL语言在结构参数化建模等方面的优越性。
简述了网壳结构稳定问题的非线性特性,并基于ANSYS参数化设计语言(APDL),采用有限元非线性分析理论对网壳结构的整体稳定进行全过程分析。选用弧长法求解非线性方程,得到该网壳结构整体稳定的全过程荷载-位移曲线,并可得临界荷载,为网壳结构的设计和分析提供了有价值的参考。同时,在整个程序编制过程中显示出APDL语言在结构参数化建模等方面的优越性。
