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沈阳建筑大学学报（自然科学版） 2023年第1期39卷 17-25页

作者：贾连光王妍霓张丽王春刚沈阳建筑大学土木工程学院辽宁沈阳110168 沈阳城市建设学院土木工程学院辽宁沈阳110167

目的为了充分发挥大梁高的蜂窝梁腹板优异特性,提出一种腹板双排开孔的新型蜂窝钢梁构件,给出截面正应力计算方法,为双排孔蜂窝梁的工程应用和后续研究提供参考。方法应用ABAQUS软件建立双排孔蜂窝梁数值模型,在此基础上分析开孔率、... 详细信息

目的为了充分发挥大梁高的蜂窝梁腹板优异特性,提出一种腹板双排开孔的新型蜂窝钢梁构件,给出截面正应力计算方法,为双排孔蜂窝梁的工程应用和后续研究提供参考。方法应用ABAQUS软件建立双排孔蜂窝梁数值模型,在此基础上分析开孔率、中间梁桥高度对蜂窝梁横截面正应力分布、孔周周向应力分布的影响规律,将有限元模拟结果进行数值拟合得到正应力修正系数,并基于费式桁架法提出横截面正应力简化计算方法。结果梁桥中心截面上腹板的最大正应力出现在翼缘与腹板连接处或靠近翼缘的开孔边缘处;墩板中心截面中性轴附近区域存在近零应力区段,其余部分的正应力接近于线性分布;孔周周向应力的最大值出现在梁桥中心截面上,在φ约为30°、150°、210°、330°处发生变号。结论双排孔蜂窝梁的开孔率应不大于60%;双排孔蜂窝梁中间梁桥高度与梁高的比值应该控制在1/12~1/6,所提出的正应力简化计算方法在上述范围内具有良好的精度。

关键词：双排孔蜂窝梁正应力周向应力应力集中系数有限元强度计算

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双排孔蜂窝梁纯弯下力学性能研究

双排孔蜂窝梁纯弯下力学性能研究

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作者：韩旭东沈阳建筑大学

学位级别：硕士

在过往对于蜂窝梁研究中,其腹板均为开单排孔的形式,而在大尺寸蜂窝梁中,设置单排孔会使孔洞尺寸较大,致使构件抗剪承载力下降较多,并且孔洞周边腹板更容易发生屈曲。因此,本文提出一种在腹板上设置双排孔的蜂窝梁。相比较过往在腹板上... 详细信息

在过往对于蜂窝梁研究中,其腹板均为开单排孔的形式,而在大尺寸蜂窝梁中,设置单排孔会使孔洞尺寸较大,致使构件抗剪承载力下降较多,并且孔洞周边腹板更容易发生屈曲。因此,本文提出一种在腹板上设置双排孔的蜂窝梁。相比较过往在腹板上开设单排孔蜂窝梁进一步提高构件截面高度,对于提高构件截面高度方向惯性矩起到显著作用,能够充分利用材料性能、节省钢材,并且由于腹板开设上下双排孔,便于分类管理从构件内部穿越的管道。随着蜂窝梁得到了广泛的应用,国内外均对蜂窝梁进行了较深入的研究,本文所提出的双排孔蜂窝梁作为对于蜂窝梁一种新型式的改进与尝试,在国内外并无对其的相关研究,因此本文参考单排孔蜂窝梁的研究方法对双排孔蜂窝梁纯弯下力学性能展开研究。本文主要研究扩高比相同的双排孔蜂窝梁、单排孔蜂窝梁、与蜂窝梁等高实腹梁在受力过程、破坏形式上的区别与联系,并研究三者的截面应力分布与发展、弹性塑性应变发展过程,以及三者承载能力的差异,不同设计参数下双排孔蜂窝梁承载能力、受力过程、破坏形式及等效抗弯刚度变化规律,并给出相关设计参数取值建议。通过单排孔蜂窝梁弯曲挠度计算公式给出其对于双排孔蜂窝梁弯曲挠度计算数值理论分析进行比较,并结合数值模拟,给出适用于工程中的双排孔蜂窝梁挠度简化计算公式。以及提出双排孔蜂窝梁的抗弯强度计算方法。研究结果表明双排孔蜂窝梁与扩高比相同的单排孔蜂窝梁相比,两者在受力过程与破坏形态上基本一致,双排孔蜂窝梁在刚度上存在一定折减,但在极限承载力上有一定提高,并且双排孔蜂窝梁能够有效缓解六边形孔孔脚处应力集中现象。通过对双排孔蜂窝梁进行有限元数值模拟得出:(1)随着开孔率的提高,其抗弯刚度、极限承载力呈明显下降趋势,当开孔率达到75%时腹板产生较大变形,综合考虑开孔率宜在60%—70%之间;(2)随着腹板高厚比的减小,蜂窝梁的抗弯刚度呈上升趋势,其相对实腹梁极限承载力的变化并不明显,但对腹板的变形明显缓解,故综合考虑控制腹板高厚比不小于100;(3)随着腹板上下排孔间距的提高,其抗弯刚度及极限承载力均呈下降趋势,对于双排孔蜂窝梁上下排孔间距S与梁高的H 比值S/H不宜小于1/20。(4)单排孔蜂窝梁挠度理论计算公式在对双排孔蜂窝梁弯曲挠度挠度计算时仍具有较高的精度,本文所提出结合有限元法与实用估算法的双排孔蜂窝梁挠度计算公式,其计算方法相对简单,能够适用于工程实际中。(5)本文所提出双排孔蜂窝梁抗弯强度计算方法基本满足实际工程应用需求。

关键词：双排孔蜂窝梁数值模拟破坏机理等效抗弯刚度弯曲变形计算公式

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