軸壓圓鋼管穩(wěn)定加固理論和數(shù)值分析.pdf

1、本文針對任意初應(yīng)力作用下的兩端鉸支軸壓圓鋼管構(gòu)件，以彈性穩(wěn)定理論和小撓度二階平衡微分方程為基礎(chǔ)，推導(dǎo)了一套較為完整的外鋼管粘結(jié)和無粘結(jié)加固理論公式，并依據(jù)此理論進行了彈塑性數(shù)值積分和有限元分析，最后提出了全長粘結(jié)加固的實用計算公式。 ⑴分別推導(dǎo)了（全長/局部）粘結(jié)加固軸壓圓鋼管和（全長/局部）無粘結(jié)加固軸壓圓鋼管時的承載力公式。在進行粘結(jié)加固分析時，首先求得構(gòu)件加固前后的軸向荷載－位移曲線，利用彎矩和位移的關(guān)系，分析出加固所能達

2、到的極限荷載和加固前內(nèi)鋼管所受初始外荷載的關(guān)系，最后得出了彈性狀態(tài)下軸壓加固構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；無粘結(jié)加固則考慮內(nèi)外鋼管可能存在一定間隙，且分外鋼管分擔(dān)和不分擔(dān)軸壓力兩種情況，求得了內(nèi)外鋼管接觸前后總撓度、彎矩、軸向位移等表達式，最后按截面邊緣纖維屈服原則得到了內(nèi)外鋼管極限承載力計算公式。 ⑵在理論分析的基礎(chǔ)上，本文對全長粘結(jié)加固軸壓圓鋼管進行了彈塑性數(shù)值積分。首先導(dǎo)出理想圓管加固前后彎矩－軸力－曲率關(guān)系的解析表達式，隨后給出有初始

3、缺陷（初彎曲和殘余應(yīng)力）構(gòu)件加固時進行數(shù)值積分分析的原理和步驟，并依據(jù)此法編制了分析程序進行平衡路徑跟蹤分析。 ⑶利用ANSYS軟件，考慮構(gòu)件的初彎曲和殘余應(yīng)力，分別對（全長/局部）粘結(jié)加固軸壓圓鋼管，用彈簧單元模擬內(nèi)外鋼管之間粘膠層的相對變形，對（全長/局部）無粘結(jié)加固軸壓圓鋼管，用接觸單元模擬內(nèi)外鋼管之間法向約束、軸向和環(huán)向摩擦滑移或無摩擦滑移等復(fù)雜情形，進行了一系列彈塑性有限元分析。 ⑷在前面理論分析、數(shù)值計算和有