Q460GJ钢焊接H形截面梁整体稳定性能研究

发布时间：2017-10-08 00:03

  本文关键词：Q460GJ钢焊接H形截面梁整体稳定性能研究

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【摘要】：钢结构的大规模应用对材料性能提出了更高的要求,同时冶金技术的不断发展则使高性能高强度钢材成为可能,并使高性能高强度钢材正逐渐应用于实际工程中重要构件和关键节点。美国和日本等国的高性能高强度钢材的应用已经比较成熟,但目前我国高性能建筑结构用钢(GJ系列钢)的研究严重滞后于工程应用,影响了优质钢材的推广和合理的使用。本文依托国家自然科学基金项目(NO.51578089),在Q345GJ钢系列研究的基础上,对高性能高强度Q460GJ钢焊接H形截面单跨简支梁的整体稳定性能展开试验和数值研究。本文的主要研究工作及成果有:(1)对Q460GJ钢进行静力材料性能试验,获得钢材静力力学指标;(2)采用切条法对Q460GJ钢焊接H形截面的残余应力进行测试,并提出相应的残余应力分布模式,为后续钢梁整体稳定数值分析提供依据;(3)对切条法中弯曲切条进行统计分析,明确其变形基本符合圆弧假设,同时还针对弯曲条提出了“夹直测量”的方法,结果证明了该方法的有效性和效率高性;(4)运用ANSYS建立钢梁整体稳定分析有限元模型,并通过已有的钢梁试验数据验证了模型的合理性,验证表明该模型可以很好地反应钢梁刚度的变化以及和承载力的关系;(5)通过有限元模型进行参数化分析,分析了初始缺陷(初弯曲和残余应力)、截面尺寸、荷载类型等因素对整体稳定极限承载力的影响,结果表明初始缺陷和荷载类型对稳定系数影响较大,截面尺寸影响相对较小;(6)将极限承载力结果与不同国家和地区的钢结构规范的稳定系数进行对比,分析和探讨了不同规范的差别及原因,最后根据分析结果提出了相应的建议设计公式。本文的创新点:(1)首次通过试验测试和统计的方法明确了切条法中弯曲切条的变形形状与圆弧假设基本吻合;(2)首次在切条法中提出“夹直测量”的方法用于解决弯曲切条的变形问题,避免了繁琐的变形测量和公式修正;(3)首次提出了Q460GJ钢焊接H形截面的残余应力分布模型;(4)首次基于Q460GJ钢焊接H形钢梁提出相应的整体稳定系数建议设计公式。
【关键词】：高性能高强度钢 Q460GJ 焊接H形钢梁 残余应力 整体稳定
【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 高性能建筑结构用钢14
• 1.2 GJ钢简介14-17
• 1.2.1 GJ钢性能特点15-16
• 1.2.2 GJ实际工程应用16-17
• 1.3 GJ钢研究进展17-19
• 1.4 受弯构件整体稳定理论19-21
• 1.4.1 稳定问题的类型和计算19-20
• 1.4.2 钢梁的整体稳定研究20-21
• 1.5 本文研究内容及意义21
• 1.6 本章小结21-24
• 2 残余应力试验研究24-50
• 2.1 概述24
• 2.2 切条法测残余应力原理24-25
• 2.3 材性试验25-28
• 2.3.1 试样设计25-26
• 2.3.2 试验过程26-27
• 2.3.3 试验结果27-28
• 2.4 试件设计28-30
• 2.5 试验过程30-37
• 2.5.1 试验仪器30
• 2.5.2 试验步骤30-32
• 2.5.3 弯曲修正32-36
• 2.5.4 夹直测量36-37
• 2.6 试验结果及分析37-44
• 2.6.1 修正和夹直测量结果比较38-39
• 2.6.2 火焰切割板39-41
• 2.6.3 焊接H形截面41-44
• 2.7 分布模型44-49
• 2.7.1 火焰切割板44-45
• 2.7.2 焊接H形截面45-49
• 2.8 本章小结49-50
• 3 钢梁有限元模型50-62
• 3.1 概述50
• 3.2 有限单元法简介50-52
• 3.2.1 有限单元法的发展50-51
• 3.2.2 有限元分析软件-ANSYS51-52
• 3.3 有限元模型的建立52-58
• 3.3.1 材料特性52
• 3.3.2 单元类型52-54
• 3.3.3 有限元模型的建立54-55
• 3.3.4 Ansys分析55-58
• 3.4 模型验证58-60
• 3.5 本章小结60-62
• 4 整体稳定承载力分析62-100
• 4.1 概述62
• 4.2 初始缺陷的影响62-71
• 4.2.1 初弯曲的影响62-65
• 4.2.2 残余应力的影响65-71
• 4.3 屈服强度的影响71-72
• 4.4 参数化模型结果72-85
• 4.4.1 计算结果汇总72-80
• 4.4.2 截面尺寸的影响80-82
• 4.4.3 荷载类型的影响82-85
• 4.5 与设计规范比较85-95
• 4.5.1 与中国规范（GB 50017-2003）比较85-88
• 4.5.2 与中国规范（GB 50017-201X）比较88-90
• 4.5.3 与美国规范（ANSI/AISC 360-10）比较90-92
• 4.5.4 与欧洲规范（EN 1993:2005）比较92-95
• 4.6 建议设计公式95-98
• 4.7 本章小结98-100
• 5 结论与展望100-102
• 5.1 全文总结100
• 5.2 本文创新点100-101
• 5.3 今后研究展望101-102
• 致谢102-104
• 参考文献104-110
• 附录110-112
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录110
• B. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目110-112

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 邱林波;薛素铎;侯兆新;刘毅;舒赣平;;Q550GJ高强钢焊接H型截面残余应力试验研究[J];北京工业大学学报;2015年07期

2 张耀林;李可军;王磊;周国庆;;高建钢及厚板在天津高银117大厦项目中的应用[J];建筑技术开发;2015年06期

3 邱林波;侯兆新;刘毅;舒赣平;薛素铎;;Q550GJ高强钢焊接箱形截面残余应力试验研究[J];工业建筑;2015年05期

4 陆建新;杨定国;王川;胡攀;霍宗诚;张贺;;深圳平安金融中心超厚Q460GJC钢材全位置焊接技术[J];施工技术;2015年08期

5 逄靖华;吴宏磊;邱林波;;高强度钢材在郑州绿地中央广场中的应用分析[J];工业建筑;2014年03期

6 王明珠;葛家琪;王树;张国军;刘鑫刚;;高建钢对多层大悬挑结构体系与节点性能影响分析研究[J];建筑结构;2014年04期

7 童根树;;钢梁稳定性再研究:中国规范的演化及其存在问题(Ⅰ)[J];工业建筑;2014年01期

8 李国强;王彦博;陈素文;孙飞飞;;高强度结构钢研究现状及其在抗震设防区应用问题[J];建筑结构学报;2013年01期

9 王元清;关建;张勇;石永久;杨璐;;奥氏体316不锈钢焊接工字形截面残余应力的试验研究[J];工业建筑;2012年05期

10 李元齐;孙思;沈祖炎;徐宏伟;于成峰;;高建钢厚壁H型钢残余应力测试研究[J];建筑钢结构进展;2010年05期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 聂诗东;戴国欣;杨波;蔡益燕;郁银泉;申林;常跃峰;赵文忠;;高性能GJ系列结构钢在工程建设中的发展及应用[A];第九届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 曹文龙;Q345GJ钢焊接H形截面受弯构件整体稳定性能及可靠度研究[D];重庆大学;2014年

2 丁康;Q345GJ钢梁整体稳定性能及设计参数研究[D];重庆大学;2014年

3 罗仕伟;Q345GJ钢受弯构件整体稳定性能研究[D];重庆大学;2013年

4 符锴;基于有限元的Q345GJ钢受弯构件整体稳定性能研究[D];重庆大学;2013年

5 李芳静;Q345GJ钢轴压构件设计参数分析[D];重庆大学;2012年

6 陈宏宽;Q345GJ钢轴心受压构件整体稳定性能及抗力不定性分析[D];重庆大学;2012年

7 赵改改;Q345GJ钢H型截面轴心受压构件的稳定性能研究[D];重庆大学;2011年

8 康少波;GJ钢焊接方管截面残余应力的测定和分析[D];重庆大学;2010年

9 陈静;GJ钢焊接工字型截面残余应力的测试与分析[D];重庆大学;2010年

10 杜风茂;高性能结构钢Q345GJ设计参数分析[D];重庆大学;2008年

，

本文编号：990818