钢管混凝土翼缘工字形梁弯扭屈曲和畸变屈曲理论与设计方法研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51578120
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:62.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0804.结构工程
- 结题年份:2019
- 批准年份:2015
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2016-01-01 至2019-12-31
- 项目参与者:刘迎春; 卢召红; 赵文艳; 滕振超; 李晓丽; 付烨; 梁文锋; 谭英昕; 闫亮;
- 关键词:
项目摘要
In high-rise and long span structures, I-beam with concrete-filled steel tubular flange has many advantages. However, it has diverse composition (open–closed/solid) and different materials properties (steel/concrete), the design formulas of buckling for steel beam can not be copied directly. This project will ①Based upon the unified mathematical and mechanical method, establish the theory of flexure and torsion as well as the theory of elastic flexural-torsional buckling and distortional buckling for I-beam with concrete-filled steel tubular flange. And considering the influence of elastic restraint, and following the energy variational method model and differential equation model, the approximate analytical solutions for the equations of elastic flexural-torsional buckling and distortional buckling of simply supported beam and continuous beam can be obtained. Its correctness can be verified through the results of experiments and FEM analysis; ②Complete FEM numerical simulation research of elastic and elasto-plastic flexural-torsional buckling and distortional buckling for 600 model beams; ③Complete experimental research on elastic and elasto-plastic flexural-torsional buckling and distortional buckling for 36 specimen beams (24 for simply supported beams, 12 for continuous Beams with double equal spans); ④Considering the effects of material strength, ratio of steel, ratio of elastic modulus of materials, elastic constraint conditions and load conditions, put forward a set of simplified design formulas for the load of elastic and elasto-plastic flexural-torsional buckling and distortional buckling for I-beam with concrete-filled steel tubular flange. In conclusion, this project has significant academic value and practical application value.
在高层及大跨度结构中,钢管混凝土翼缘工字形梁具有很多优势,但其构成多元(开口—闭口—实体),且材料特性(钢/混凝土)各异,因而无法直接套用现有的钢梁屈曲设计公式。本项目将①基于统一的数学和力学方法,建立钢管混凝土翼缘工字形梁弯曲与扭转理论以及弹性弯扭屈曲与畸变屈曲理论,并考虑弹性约束的影响,依据能量变分法模型和微分方程模型的求解得到简支梁、连续梁弹性弯扭屈曲和畸变屈曲方程的近似解析解。通过试验和FEM分析结果验证其正确性;②完成600根模型梁弹性与弹塑性弯扭屈曲和畸变屈曲的FEM数值模拟研究;③完成36根试件梁(简支梁24根,双等跨连续梁12根)弹性与弹塑性弯扭屈曲和畸变屈曲的试验研究;④考虑材料强度、含钢率、材料弹性模量之比、弹性约束工况、荷载工况等参数的影响,提出一套钢管混凝土翼缘工字形梁弹性与弹塑性弯扭屈曲和畸变屈曲荷载的简化设计公式。综上,本项目具有重要的学术价值和实际应用价值。
结项摘要
在高层及大跨度结构中,钢管混凝土翼缘工字形梁具有很多优势,但其构成多元(开口—闭口—实体),且材料特性(钢/混凝土)各异,因而无法直接套用现有的钢梁屈曲设计公式。本项目将①基于统一的数学和力学方法,建立钢管混凝土翼缘工字形梁弯曲与扭转理论以及弹性弯扭屈曲与畸变屈曲理论,并考虑弹性约束的影响,依据能量变分法模型和微分方程模型的求解得到简支梁、连续梁弹性弯扭屈曲和畸变屈曲方程的近似解析解。通过试验和FEM分析结果验证其正确性;②完成560根模型梁弹性与弹塑性弯扭屈曲和畸变屈曲的FEM数值模拟研究;③完成36根试件梁和柱的约束扭转、弹性与弹塑性弯扭屈曲和畸变屈曲的试验研究;④考虑材料强度、含钢率、材料弹性模量之比、弹性约束工况、荷载工况等参数的影响,提出一套钢管混凝土翼缘工字形梁弹性与弹塑性弯扭屈曲和畸变屈曲荷载的简化设计公式。综上,本项目具有重要的学术价值和实际应用价值.
项目成果
期刊论文数量(13)
专著数量(3)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(20)
专利数量(11)
内置工字钢骨方钢管混凝土自由扭转刚度计算与FEM验证
- DOI:--
- 发表时间:2018
- 期刊:东北石油大学学报
- 影响因子:--
- 作者:张文福
- 通讯作者:张文福
工字形钢梁弹塑性弯扭屈曲简化力学模型与解析解
- DOI:--
- 发表时间:2016
- 期刊:南京工程学院学报
- 影响因子:--
- 作者:张文福
- 通讯作者:张文福
Discussion of “Out-Plane Elastic-Plastic Buckling Strength of High-Strength Steel Arches” by Mark Andrew Bradford, Yong-Lin Pi, and Airong Liu
关于“高强度钢拱的面外弹塑性屈曲强度”的讨论,作者:Mark Andrew Bradford、Yong-Lin Pi 和 Airong Liu
- DOI:10.1061/(asce)st.1943-541x.0002495
- 发表时间:2020-02
- 期刊:Journal of Structural Engineering
- 影响因子:4.1
- 作者:张文福
- 通讯作者:张文福
均布荷载作用下跨中布置侧向扭转支撑简支梁弯扭屈曲分析
- DOI:--
- 发表时间:2019
- 期刊:东北石油大学学报
- 影响因子:--
- 作者:张文福
- 通讯作者:张文福
工字形悬臂梁非线性扭转微分方程的微分变换法
- DOI:--
- 发表时间:2019
- 期刊:江苏建材
- 影响因子:--
- 作者:张文福
- 通讯作者:张文福
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其他文献
截面分层法计算不锈钢-混凝土-钢双臂管受弯承载力
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- 发表时间:2012
- 期刊:建筑结构学报
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- 通讯作者:隋海燕
下击暴流空间相关性风场模拟
- DOI:--
- 发表时间:2013
- 期刊:振动与冲击
- 影响因子:--
- 作者:张文福;谢丹;刘迎春;计静
- 通讯作者:计静
基于AR模型随机海浪的模拟研究
- DOI:--
- 发表时间:2012
- 期刊:低温建筑技术
- 影响因子:--
- 作者:张文福;谢丹;计静;刘迎春
- 通讯作者:刘迎春
乙烯生产钢塔架地震响应分析
- DOI:--
- 发表时间:2012
- 期刊:土木工程学报
- 影响因子:--
- 作者:张文福;谢丹;刘迎春;计静
- 通讯作者:计静
其他文献
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钢管混凝土桁架拱平面外屈曲的新板-梁理论与设计方法研究
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- 批准年份:2021
- 资助金额:58 万元
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