基于试验的Q460GJ钢焊接H形梁整体稳定性及设计参数研究

发布时间：2017-09-30 06:14

  本文关键词：基于试验的Q460GJ钢焊接H形梁整体稳定性及设计参数研究

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【摘要】：钢结构因其轻质高强、材质均匀、密封良好、施工简便等优点而被广泛应用。随着超高层、大跨度钢结构建筑的不断涌现,具备良好的抗震性能、焊接性能以及抗撕裂性能等优势的高性能建筑结构用钢—GJ系列钢应运而生,并在中央电视台新台址主楼、国家体育场和新加坡圣淘沙名胜世界钢结构工程等国内外重大项目中得到成功应用。然而GJ系列钢构件的试验研究相对匮乏,设计参数研究还处于初始阶段,设计指标还未列入相关规范中,这就阻碍了GJ系列钢的推广和应用。所以对GJ系列钢,特别是高强度GJ钢的研究是十分必要的。本文依托国家自然科学基金项目(NO.51578089),开展了高强度Q460GJ钢焊接H形梁整体稳定试验及设计参数研究。主要研究内容概括如下:(1)理论指导:对比了中美欧钢结构设计规范中受弯构件整体稳定设计方法的不同之处;采用可靠度理论求解材料抗力分项系数,并校核结构构件可靠度指标。(2)试验研究:本文对两种高宽比、四种跨度共计八根双轴对称Q460GJ钢焊接H形梁进行整体稳定试验研究,其钢梁的受力状态为跨中集中受荷且有侧向支撑。通过试验得到荷载-位移关系、荷载-应变关系及稳定极限承载力等结果,并将结果与中美欧规范中相应设计方法进行对比分析。(3)参数化分析:利用有限元软件ABAQUS建立包含初始几何缺陷和实测残余应力的有限元模型,使用验证有效的有限元模型进行参数化分析,将其分析结果作为构件抗力统计参数。同时对比了有限元结果与中美欧规范,以说明各国规范的适用性。(4)可靠度研究:根据材性试验及统计资料,求得Q460GJ钢材料性能不定性参数;根据试验和有限元结果与中国《钢结构设计规范》对比分析,得到计算模式不定性统计参数;结合几何不定性统计参数求得结构抗力不定性;根据获得的抗力不定性参数求出Q460GJ钢材料抗力分项系数,并依据建议的抗力分项系数校验可靠指标,最后提出Q460GJ钢设计参数建议值。本文创新点如下:(1)首次通过试验研究了高强度Q460GJ钢焊接H形梁在跨中集中受荷且有侧向支撑状态下的整体稳定性能。(2)首次通过试验研究获得Q460GJ钢梁的计算模式不定性统计参数。(3)首次通过试验研究提出了Q460GJ钢的设计参数。
【关键词】：Q460GJ钢 焊接H形梁 整体稳定性 试验研究 可靠度 设计参数
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU391
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-12
• 主要符号12-14
• 1 绪论14-24
• 1.1 引言14
• 1.2 GJ钢的应用和研究14-18
• 1.2.1 GJ钢简介14-15
• 1.2.2 GJ钢工程应用15-17
• 1.2.3 GJ钢研究现状17-18
• 1.3 受弯构件研究进展18-21
• 1.4 本文研究内容21-22
• 1.5 本章小结22-24
• 2 受弯构件整体稳定计算方法及可靠度理论24-36
• 2.1 引言24
• 2.2 受弯构件整体稳定计算和设计方法24-30
• 2.2.1 受弯构件弯扭屈曲的临界弯矩24-26
• 2.2.2 国内外受弯构件整体稳定设计方法对比26-30
• 2.3 结构可靠度理论与分析方法30-35
• 2.3.1 结构可靠度理论30-32
• 2.3.2 结构可靠度分析方法32-35
• 2.4 本章小结35-36
• 3 Q460GJ钢梁整体稳定承载力试验研究36-58
• 3.1 引言36
• 3.2 Q460GJ钢材性试验36-38
• 3.3 Q460GJ钢梁整体稳定承载力试验38-53
• 3.3.1 试件设计和加工38-39
• 3.3.2 试验装置和测点布置39-44
• 3.3.3 试件几何初始缺陷44-45
• 3.3.4 试验过程及现象45-46
• 3.3.5 试验结果与分析46-53
• 3.4 试验结果与规范对比53-57
• 3.5 本章小结57-58
• 4 Q460GJ钢梁整体稳定性能有限元分析58-74
• 4.1 引言58
• 4.2 屈曲分析58
• 4.3 有限元模型建立58-63
• 4.3.1 材料本构关系58-60
• 4.3.2 单元选取与划分60-61
• 4.3.3 边界条件61-62
• 4.3.4 施加几何初始缺陷与残余应力62-63
• 4.4 验证有限元模型63-66
• 4.5 参数化数值模拟66-72
• 4.5.1 参数化分析66-67
• 4.5.2 数值模拟结果与规范对比67-72
• 4.6 本章小结72-74
• 5 Q460GJ钢梁设计参数分析74-94
• 5.1 引言74
• 5.2 结构构件抗力不定性研究74-80
• 5.2.1 材料性能的不定性74-76
• 5.2.2 几何参数的不定性76-77
• 5.2.3 计算模式的不定性77-80
• 5.2.4 抗力不定性80
• 5.3 Q460GJ钢梁抗力分项系数研究80-88
• 5.3.1 分项系数的确定80-82
• 5.3.2 Q460GJ钢梁抗力分项系数计算82-88
• 5.4 可靠度分析88-92
• 5.5 设计参数建议值92
• 5.6 本章小结92-94
• 6 结论与展望94-96
• 6.1 结论94
• 6.2 创新点94
• 6.3 展望94-96
• 致谢96-98
• 参考文献98-104
• 附录104
• A. 作者在攻读硕士学位期间书写的论文目录104
• B. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目104
• C. 作者在攻读硕士学位期间参加的学术会议104

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本文编号：946582