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Y型钢管柱整体稳定性能有限元分析

钢结构 2017年第4期32卷 64-68,53页

作者：徐超王正中李宝辉王羿苏立钢西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100

为研究Y型钢管柱失效模式,完善结构安全评价和设计优化的理论依据。基于压杆稳定理论建立考虑初始缺陷和几何-材料双重非线性的Y型钢管柱结构稳定计算模型,进而分析了管径、径厚比、分支夹角、支干外径比等参数对结构稳定性能和失效机... 详细信息

为研究Y型钢管柱失效模式,完善结构安全评价和设计优化的理论依据。基于压杆稳定理论建立考虑初始缺陷和几何-材料双重非线性的Y型钢管柱结构稳定计算模型,进而分析了管径、径厚比、分支夹角、支干外径比等参数对结构稳定性能和失效机理的影响。研究结果表明:材料非线性对Y型柱结构稳定性能影响较大;Y型柱结构失效机理分为:分支先破坏、支干同时破坏和主干先破坏3种模式;支干同时破坏时,结构材料利用率最高;随分支夹角及支干外径比变化,结构单位质量承载力变化曲线均存在峰值,且两者存在一一对应关系;管径对不同高度的Y型钢管柱结构稳定性能影响较大,均存在临界管径,即为Y型钢管柱高度的4.5%;给出了Y型钢管柱最优布置的计算简图和最优结构形式的确定方法。

关键词： Y型钢管柱有限元分析整体稳定性能失效机理最优结构形式

新型装配式节点单层三角形网格结构整体稳定性能研究

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新型装配式节点单层三角形网格结构整体稳定性能研究

作者：朱洁东南大学

学位级别：硕士

装配式单层空间网格结构凭借结构轻巧、节点美观、装配化率高、施工便捷和环境友好等优点,成为大跨度空间结构研究的热点。装配式单层空间网格结构中节点不能简化为铰接或者刚接计算,需要考虑节点实际力学性能。为此,本文分析了装配式... 详细信息

装配式单层空间网格结构凭借结构轻巧、节点美观、装配化率高、施工便捷和环境友好等优点,成为大跨度空间结构研究的热点。装配式单层空间网格结构中节点不能简化为铰接或者刚接计算,需要考虑节点实际力学性能。为此,本文分析了装配式节点刚度和承载力对单层空间网格结构整体稳定性能的影响。本文以单层K8网壳为例,引入本课题组开发的单层三角形空间网格结构新型装配式节点——中心环-套筒节点和双环节点力学性能,建立装配式单层三角形空间网格结构数值模型。研究了在中心环-套筒节点和双环节点试验得到的节点弯矩-转角曲线下,两种新型装配式节点适用跨度,并详细分析了最大跨度下两种新型装配式节点单层K8网壳静力稳定性能,并与刚接结构进行对比。分析了矢跨比和跨度对装配式单层三角形空间网格结构整体稳定性能的影响。研究表明:最大适用跨度下中心环-套筒节点单层K8网壳稳定承载力约为刚接结构的62%;最大适用跨度下双环节点单层K8网壳稳定承载力约为刚接结构的58%。设计荷载作用下,新型装配式节点单层K8网壳最大位移、杆件压力最大值与刚接结构的差异较小,差异在10%以下。随着矢跨比的增大,装配式单层三角形空间网格结构稳定承载力增大;装配式单层三角形空间网格结构稳定承载力随着跨度的增大而减小。采用数值模拟研究装配式节点转动刚度和极限弯矩对单层三角形空间网格结构整体稳定性能的影响。研究结果表明:节点转动刚度降低,结构稳定承载力和初始刚度减小,结构最低阶特征值屈曲模式和非线性失稳模式逐渐由整体失稳变为局部失稳;随着装配式节点极限弯矩的增大,结构稳定承载力不断提高,但提高程度有限,结构非线性失稳模式则变化不大;单层三角形空间网格结构杆件应力分布云图与结构失稳模式相似,结构凹陷越深处对应杆件应力越大。最后,提出了新型装配式节点单三角形空间网格结构稳定承载力估算公式。将上文得到的研究成果应用于北京新机场装配式单层铝合金网壳结构稳定分析,针对北京新机场装配式单层铝合金网壳中使用的泰姆科节点进行了数值模拟研究,得到节点弯矩转角曲线,代入整体模型中建立考虑泰姆科节点转动刚度单层铝合金网壳数值模型。分析了泰姆科节点转动刚度对单层铝合金网壳静力稳定性能的影响,与刚接结构静力稳定性能对比,为装配式单层铝合金空间网格结构稳定设计提供借鉴参考,具有重要的工程实践和理论研究意义。

关键词：新型装配式节点整体稳定性能单层三角形空间网格结构泰姆科节点北京新机场装配式单层铝合金网壳

Q460高强钢单轴对称焊接工字形截面双跨连续梁整体稳定性能研究

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Q460高强钢单轴对称焊接工字形截面双跨连续梁整体稳定性能研究

作者：魏君明东北林业大学

学位级别：硕士

随着钢材冶炼与加工技术的不断提高,屈服强度大于等于460MPa的高强度钢材被广泛应用于建筑工程领域。我国的设计规范随之跟进,于2020年颁布了针对高强钢编写的《高强钢结构设计标准》(JGJ/T483-2020)。但是在关于计算高强钢双跨连续梁... 详细信息

随着钢材冶炼与加工技术的不断提高,屈服强度大于等于460MPa的高强度钢材被广泛应用于建筑工程领域。我国的设计规范随之跟进,于2020年颁布了针对高强钢编写的《高强钢结构设计标准》(JGJ/T483-2020)。但是在关于计算高强钢双跨连续梁整体稳定承载力的部分,该规范没有给出双跨连续梁的弹性临界弯矩计算公式。目前国内外关于Q460高强度钢工字型截面双跨连续梁的稳定性的研究集中在双轴对称截面,针对单轴对称截面的试验研究较为罕见。为此,对Q460高强钢的单轴对称工字型截面双跨连续梁的整体稳定性能进行了试验研究和有限元分析。主要的研究工作如下:(1)采用截面法测定Q460高强钢工字形截面的焊接残余应力,得到了“双轴对称”、“上翼缘加厚”和“上翼缘加宽”三种不同截面形式的焊接残余应力分布。对以上3组不同截面形式的9个Q460高强钢焊接工字形截面双跨连续梁进行了两跨跨中同时施加竖直向下集中荷载的静力加载试验,结果表明试验梁均发生了整体失稳破坏,加强上翼缘的双跨连续梁整体稳定承载力相比于双轴对称截面的双跨连续梁提升较大;并且随着跨度比的增大,双跨连续梁的整体稳定承载力逐渐降低。(2)利用ANSYS软件,对所有试验梁进行了仿真模拟。通过有限元分析,得到了试验梁的破坏模式、跨中荷载-位移曲线及整体稳定承载力,并与试验数据进行了比较,结果表明该模型与试验吻合较好。使用该有限元模型进行了大量的参数分析,研究了截面尺寸、跨度比、荷载作用点以及荷载形式等因素对此类构件整体稳定承载力的影响。(3)将《钢结构设计标准》(GB50017-2017)规定的简支梁弹性临界弯矩计算方法与参数分析结果进行综合考虑,对双跨连续梁的弹性临界弯矩计算公式进行拟合。基于《高强钢结构设计标准》(JGJ/T483-2020),将拟合所得计算公式代入,并将计算值与试验实测值和参数分析结果进行了比较,表明计算公式符合规范要求。

关键词： Q460高强钢单轴对称截面双跨连续梁整体稳定性能设计方法

不同成型方式圆钢管轴心受压构件整体稳定性能研究

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不同成型方式圆钢管轴心受压构件整体稳定性能研究

作者：闫西峰西安建筑科技大学

学位级别：硕士

随着现代建筑技术和钢管制造技术的发展,圆钢管构件在电力行业、大跨度公共建筑、桥梁、海洋和塔桅等结构中被广泛应用。不同成型方式圆钢管由于生产加工过程不同,导致圆钢管之间的材料力学性能以及初始缺陷等不同,从而使其整体稳定性... 详细信息

随着现代建筑技术和钢管制造技术的发展,圆钢管构件在电力行业、大跨度公共建筑、桥梁、海洋和塔桅等结构中被广泛应用。不同成型方式圆钢管由于生产加工过程不同,导致圆钢管之间的材料力学性能以及初始缺陷等不同,从而使其整体稳定性能也存在一定的差异。现有设计规范中缺乏不同成型方式圆钢管轴心受压构件整体稳定性能的研究背景支持,尤其是缺乏有关不同成型方式圆钢管截面残余应力分布情况的研究,目前圆钢管轴心受压构件的整体稳定性能,并不能保证其在有关工程设计中的合理性和可靠性。本文主要针对圆钢管的工程应用及其轴压构件稳定性的研究现状进行了详细的介绍,并总结了国内外规范对于圆钢管轴心受压构件的整体稳定性能和设计方法研究。为了全面、系统地研究不同成型方式圆钢管轴心受压构件的整体稳定受力性能与失稳模式,本文主要研究的内容和成果如下:(1)圆钢管截面残余应力分布模式是研究其整体稳定性能最重要的先决条件。本文采用盲孔法,测量了Q690、Q420和Q345三种不同强度等级的焊接圆钢管和热轧无缝圆钢管横截面的纵向残余应力,分析成型方式、钢材强度以及焊接圆钢管两端起焊点和落焊点截面处的残余应力大小、分布模式及计算方法。(2)进行了9个Q345高频焊、埋弧焊和热轧三种不同成型方式圆钢管柱的轴心受压静力试验。试验结果显示,欧洲规范、美国规范以及我国钢结构设计规范的柱子曲线明显低于圆钢管轴心受压构件的整体稳定系数,有必要针对不同成型方式圆钢管轴心受压构件的整体稳定系数曲线进行修正,并提出新的柱子曲线。(3)对钢材强度等级为Q345的高频焊、埋弧焊和热轧三种不同成型方式圆钢管轴心受压构件的整体稳定性能进行有限元模型分析,并与不同成型方式圆钢管轴心受压试验结果对比,验证了有限元模型的可靠性和准确性。(4)基于圆钢管被测试出的几何初始缺陷和截面残余应力分布模型,采用验证后的有限元模型对不同成型方式轴心受压构件进行数值参数分析,并与国内外规范对比,提出不同成型方式圆钢管轴心受压构件整体稳定性能的设计方法,根据拟合的新柱子曲线进行计算参数修正,提出一条更适用于不同成型方式圆钢管整体稳定性的柱子曲线。

关键词：不同成型方式圆钢管整体稳定性能残余应力初始缺陷有限元分析

Q460GJ钢焊接H形轴心受压构件的整体稳定性能研究

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Q460GJ钢焊接H形轴心受压构件的整体稳定性能研究

作者：刘鹏重庆大学

学位级别：硕士

GJ钢作为适应于大跨空间钢结构以及超高层钢结构的高性能材料,已经在众多重要建设项目中得到应用。相比于普通的低合金高强度结构钢,GJ钢具有良好的应用前景。但是针对GJ系列钢材的试验研究工作比较少,设计参数的指标还未纳入相关规范中... 详细信息

GJ钢作为适应于大跨空间钢结构以及超高层钢结构的高性能材料,已经在众多重要建设项目中得到应用。相比于普通的低合金高强度结构钢,GJ钢具有良好的应用前景。但是针对GJ系列钢材的试验研究工作比较少,设计参数的指标还未纳入相关规范中,这些都阻碍了GJ钢的应用与推广。所以对于GJ钢,尤其是高强度的GJ系列钢仍有许多基础研究工作要做。基于前期对于Q460GJ钢研究的系统性筹备,本文对Q460GJ钢焊接H形截面轴压构件进行了整体稳定性能的试验研究、轴压构件整体稳定性能的有限元分析和Q460GJ钢焊接H形构件的柱子曲线的研究。试验研究针对的是基于前期的材性试验与残余应力试验之后而开展的长柱轴心受压试验的研究。材性试验的板厚对应于后面试验有12mm,25mm和42mm三种规格,残余应力试验所测定的构件按照翼缘板和腹板的厚度不同分为两大类、8种截面规格。长柱的轴压试验所研究的构件按照截面规格和长度分为14根构件,其截面规格同残余应力试验一致。试验研究针对的是长柱绕弱轴方向的失稳。轴压构件的整体稳定性能的有限元分析部分,建立了同时将几何初始缺陷及残余应力考虑在内的有限元分析模型,并详细介绍了有限元模型的建立过程;同时将有限元分析结果与试验结果进行对比,验证了模型的准确性与可靠性,并与规范理论值进行比较。柱子曲线的研究部分,计算了针对不同回转半径、截面规格与长度共计208个构件的整体稳定系数,并与中美欧的钢结构设计规范进行对比,提出了Q460GJ钢焊接薄型和厚型H形构件柱子曲线的类型选取的建议,为Q460GJ钢焊接H形构件在工程应用及研究提供了一种设计方法。本文创新点如下:(1)通过本课题的研究,将有利于发挥Q460GJ钢在构件层面上体现出来的性能优点,并通过相应的设计参数反应出来,服务于国内的重大工程项目需要。(2)通过引入团队之前得到的残余应力的分布模式,并将几何初始缺陷的因素考虑在内,可以准确分析Q460GJ钢焊接H形轴心受压构件的整体稳承载力。(3)设计合理的试验方案,获得更为合理的Q460GJ钢轴心受压构件整体稳定试验承载力极限值;通过参数化分析获得数量众多的柱子曲线,并与各国规范进行比较分析,从而给出更合理的曲线选择的建议。同时丰富和充实了GJ钢轴心受压构件性能数据库,为利用结构可靠度理论分析获得Q460GJ钢焊接H形轴心受压构件的计算模式不定性奠定基础。

关键词： Q460GJ钢轴心受压构件承载力试验整体稳定性能 ABAQUS有限元分析

Q460高强钢焊接H形轴心受压柱整体稳定性能研究

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Q460高强钢焊接H形轴心受压柱整体稳定性能研究

作者：刘敏西安建筑科技大学

学位级别：硕士

随着钢材生产工艺的逐步提高,高强度钢材被越来越多地应用到建筑结构。高强度钢材在材料力学性能、生产加工工艺、初始缺陷影响等方面与普通强度钢材存在明显差异,整体稳定性能也不相同。现有的设计规范均基于普通强度钢结构的试验和理... 详细信息

随着钢材生产工艺的逐步提高,高强度钢材被越来越多地应用到建筑结构。高强度钢材在材料力学性能、生产加工工艺、初始缺陷影响等方面与普通强度钢材存在明显差异,整体稳定性能也不相同。现有的设计规范均基于普通强度钢结构的试验和理论研究而制定,对于高强度钢材钢结构的受力性能,尚没有成熟的计算理论和设计方法。本文采用试验研究、数值模拟和理论分析相结合的方法,系统地研究了Q460高强钢焊接H形轴心受压构件的整体稳定性能,主要研究内容和成果如下:(1)用盲孔法测量了6个焊接H形截面(剪切边)的残余应力,得到该类截面的残余应力分布规律,分析了板件宽厚比和厚度对截面残余应力分布的影响,提出相应的分布模型和计算方法。(2)进行了6个Q460高强钢焊接H形柱的轴心受压静力试验,试验结果表明,该类构件的整体稳定系数明显高于我国规范和欧洲规范规定的柱子曲线,与美国规范的计算结果较为接近,有必要针对高强钢构件进行修正或提出新的柱子曲线。(3)对Q460焊接H形轴心受压柱的整体稳定性能进行有限元分析,并与轴压试验结果进行对比,验证了所建模型的准确性与可靠性。(4)对影响轴心受压柱整体稳定性能的几个主要参数进行了分析,基于我国规范和欧洲规范中已有的设计方法,重新拟合柱子曲线,对计算参数进行修正,提出了更适用于实际工程的设计方法,通过与试验结果对比可知,新的柱子曲线能够很好地反映轴压柱整体稳定系数的变化趋势,该设计方法可以有效地预测构件的稳定承载力。

关键词： Q460高强钢焊接H形截面整体稳定性能初始缺陷有限元分析

高强不锈钢材料本构模型和受弯构件整体稳定性能研究

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高强不锈钢材料本构模型和受弯构件整体稳定性能研究

作者：徐秀东南大学

学位级别：硕士

不锈钢以其耐腐蚀性强、力学性能优、表观性好、全寿命周期成本低等特点,在工程建设领域具有广阔的应用前景,是一种高性能的绿色建筑材料,符合国家可持续发展战略,成为严苛环境下工程结构新材料的优选方案。目前已有相关研究主要集中于... 详细信息

不锈钢以其耐腐蚀性强、力学性能优、表观性好、全寿命周期成本低等特点,在工程建设领域具有广阔的应用前景,是一种高性能的绿色建筑材料,符合国家可持续发展战略,成为严苛环境下工程结构新材料的优选方案。目前已有相关研究主要集中于常见的奥氏体型和铁素体型不锈钢,其材料名义屈服强度较低而价格高,一定程度上限制了不锈钢结构的应用。而以双相型和索氏体型不锈钢为代表的高强不锈钢,其材料名义屈服强度高、经济性能好,在不锈钢结构中拥有更广阔的空间,然而目前国内外相关研究较少。本文基于以上背景对高强不锈钢材料的力学性能及受弯构件的整体稳定性能进行研究。开展了3个双相型不锈钢S22053的静力性能试验、2个索氏体不锈钢S600E的静力性能试验研究。研究表明:与常见奥氏体型不锈钢材料相比,高强不锈钢材料表现出明显的非线性,其材料没有明显的屈服点,材料名义屈服强度和极限强度均较高,延伸率较低,屈强比较大。通过对应力-应变曲线拟合,验证了两阶段模型的可行性。开展了17种加载制度下17个S600E循环荷载下的力学性能试验,试验获得了材料循环荷载下骨架曲线,曲线滞回环饱满,表明材料具有良好的耗能能力。此外,材料表现出较强的非线性随动强化性能,而各向同性强化性能较弱,采用有限元软件ABAQUS中各向同性强化/随动强化模型,标定了材料循环参数。深入分析了国内外受弯构件整体稳定性能试验装置,以降低试验加载和支撑装置对构件的约束为目标,在吸收其他试验装置成功经验的基础上,提出了一种新型的受弯构件整体稳定性能的试验装置。开展了7根双相型不锈钢S22053焊接工字型截面受弯构件整体稳定性能试验,获得了双相型不锈钢S22053焊接工字型截面受弯构件的承载力和破坏特征,除一根构件发生局部-整体耦合失稳破坏外,其余构件均发生整体失稳破坏。将采用3本不锈钢规范(《美国冷成型不锈钢设计规范》(SEI/ASCE 8-02)、《欧洲不锈钢结构设计规范》(EN 1993-1-4:2006)、中国《不锈钢结构技术规程》(CECS410:2015))中不锈钢受弯构件整体稳定承载力公式以及王元清建议公式和辛连春建议公式计算得到的受弯构件整体稳定承载力与试验结果进行对比,结果表明中国《规程》计算结果与试验结果最接近,辛连春建议公式可以得到较中国《规程》更为准确的结果。采用有限元软件ABAQUS对高强不锈钢焊接工字型截面受弯构件整体稳定性能进行计算分析,计算模型中考虑了材料非线性、几何非线性、残余应力、初始缺陷、约束等的影响。将本文开展的高强双相型不锈钢S22053焊接工字型截面受弯构件整体稳定性能试验结果与有限元计算结果进行对比,验证了有限元分析模型的准确性。对影响高强不锈钢受弯构件整体稳定承载力的主要因素进行了分析,结果表明材料力学性能对受弯构件整体稳定承载力的影响最大,整体初始缺陷幅值对构件承载力影响较小,局部初始缺陷幅值对长细比较小构件有较大影响,对长细比较大构件影响较小,焊缝对构件承载力有约6%的提高,残余应力对构件承载力影响较小。在以上分析的基础上得到承受纯弯曲作用的简化分析模型,采用该有效简化模型对两种高强不锈钢(高强双相型不锈钢S22053和高强索氏体不锈钢S600E)焊接工字型截面受弯构件以构件正则化长细比?和截面高宽比h/b为主要参数进行参数化分析。基于参数化分析的计算结果,分别提出了高强双相型不锈钢和高强索氏体不锈钢S600E焊接工字型截面受弯构件整体稳定承载力建议公式,公式形式简单。将针对双相型不锈钢提出的建议公式计算值与国内外试验值进行对比,结果表明建议公式对双相型不锈钢焊接工字型截面受弯构件承载力具有较好的预测能力。本文的研究成果可为《高强度不锈钢结构技术标准》的编制提供试验和理论依据。

关键词：高强不锈钢焊接工字型截面受弯构件整体稳定性能设计方法

Q460高强钢焊接工字形截面双跨连续梁整体稳定性能研究

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Q460高强钢焊接工字形截面双跨连续梁整体稳定性能研究

作者：高攀东北林业大学

学位级别：硕士

随着建筑行业的蓬勃发展,钢材生产工艺的不断提高,性能优良的高强度钢材（屈服强度不小于460MPa）已在工程领域得到了广泛应用。但高强度钢材的材料性能相较于普通强度钢材存在着较明显差异,从而对采用高强度钢材的构件的整体稳定性能... 详细信息

随着建筑行业的蓬勃发展,钢材生产工艺的不断提高,性能优良的高强度钢材（屈服强度不小于460MPa）已在工程领域得到了广泛应用。但高强度钢材的材料性能相较于普通强度钢材存在着较明显差异,从而对采用高强度钢材的构件的整体稳定性能产生较大影响。我国刚刚颁布的《高强钢结构设计标准》（JGJ/T483-2020）中给出了高强钢受弯构件的整体稳定设计方法,但在求解高强钢双跨连续梁的整体稳定承载力时,缺少关键的双跨连续梁弹性临界弯矩计算公式。此外,目前尚未见到关于Q460高强钢焊接工字形截面双跨连续梁整体稳定性能的试验研究报道。因此,本文采用试验与有限元分析相结合的方法对Q460高强钢焊接工字形截面双跨连续梁的整体稳定性能及设计方法展开系统深入研究。主要的研究成果如下:通过截面法对Q460高强钢焊接工字形截面的残余应力进行了测量,得到了 Q460高强钢焊接工字形截面的残余应力分布模型。对6个Q460高强钢焊接工字形截面双跨连续梁进行了各跨跨中受集中荷载作用下的静力加载试验,试验结果表明,所有试件均发生了整体弯扭失稳破坏;研究了截面高宽比和跨度比对Q460高强钢焊接工字形截面双跨连续梁整体稳定承载力的影响,增加翼缘宽度或降低跨度比都可以提高此类构件的整体稳定承载力。采用有限元软件ANSYS建立了考虑初始几何缺陷和残余应力的有限元模型,并对试验进行了模拟,所得的试件破坏模式、整体稳定承载力和荷载-位移曲线与试验结果较为吻合,验证了所建立有限元模型分析此类构件的可行性。在此基础上,采用经试验验证的有限元模型,通过变换跨度比、主跨跨度、荷载作用点位置和截面高宽比等参数进行了大量的有限元参数分析,参数分析所得构件弹性临界弯矩和极限弯矩为后续开展高强钢双跨连续梁弹性临界弯矩求解方法及整体稳定设计方法的研究奠定了基础。基于《钢结构设计标准》（GB50017-2017）中给出的简支梁弹性临界弯矩Mcr的计算公式,并结合有限元分析结果,拟合出双跨连续梁弹性临界弯矩Mc的计算公式。将拟合的双跨连续梁弹性临界弯矩计算公式代入《高强钢结构设计标准》（JGJ/T483-2020）中受弯构件整体稳定系数计算公式求得整体稳定系数曲线,与试验结果和有限元分析结果进行对比,结果表明当荷载作用在上翼缘时二者吻合良好,但当荷载作用在下翼缘时,规范计算结果过于保守,并对此种情况下的整体稳定系数计算公式进行了修正,修正后的整体稳定系数曲线与有限元分析结果较为接近,表明修正后的公式可以有效预测荷载作用在下翼缘工况下Q460高强钢焊接工字形截面双跨连续梁的整体稳定系数。

关键词： Q460高强钢双跨连续梁整体稳定性能弹性临界弯矩设计方法

Q460高强钢焊接工字形截面单伸臂梁整体稳定性能与设计方法研究

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工程力学 2023年第4期40卷 80-90页

作者：赵金友丁文胜上海应用技术大学城市建设与安全工程学院上海201418

为研究Q460高强钢焊接工字形截面单伸臂梁的整体稳定性能以及完善规范中关于此类构件的设计方法,进行了6根集中荷载作用下Q460高强钢焊接工字形截面单伸臂梁的整体稳定性能试验,测量了试件的初始几何缺陷和截面残余应力。试验结果表明:... 详细信息

为研究Q460高强钢焊接工字形截面单伸臂梁的整体稳定性能以及完善规范中关于此类构件的设计方法,进行了6根集中荷载作用下Q460高强钢焊接工字形截面单伸臂梁的整体稳定性能试验,测量了试件的初始几何缺陷和截面残余应力。试验结果表明:当单伸臂梁整体失稳的控制梁段位于简支跨时,单伸臂梁的整体稳定承载力随伸臂长度比的增大而减小,截面高宽比较伸臂长度比对单伸臂梁整体稳定承载力的影响更大。在试验基础上,运用有限元程序创建考虑初始几何缺陷和残余应力的有限元模型对试验进行模拟,模拟结果与试验结果吻合良好;基于试验验证的有限元模型,分析荷载形式、荷载比例、简支跨长度、伸臂跨长度和截面高宽比等因素对Q460高强钢焊接工字形截面单伸臂梁整体稳定承载力的影响规律。基于特征值屈曲分析结果,回归出单伸臂梁的弹性屈曲临界弯矩计算公式,并通过对试验结果和有限元参数分析结果的回归提出了Q460高强钢焊接工字形截面单伸臂梁的极限弯矩计算公式。

关键词： Q460高强钢单伸臂梁整体稳定性能弹性临界弯矩极限弯矩