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

结题报告
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
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    计静
角钢约束混凝土轴压短柱力学性能研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
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下击暴流空间相关性风场模拟
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 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:
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  • 影响因子:
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  • 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

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张文福的其他基金

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
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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