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波纹腹板H型钢梁抗扭性能研究

发布时间:2018-05-17 00:12

  本文选题:波纹腹板 + 抗扭性能 ; 参考:《郑州大学》2017年硕士论文


【摘要】:在钢结构体系中,H型钢梁角色举足轻重,为结构体系主要受弯构件。其由腹板与翼缘焊接而成,其中腹板部分主要承担梁上剪力,而翼缘承受弯矩。与传统平腹板相比,波纹腹板在厚度较薄的情况下具有更高的平面外刚度和稳定性,无需加劲肋即可满足钢梁的抗剪需求。波纹腹板钢梁性能优越,同时具有较为明显的成本优势,因此近年来成为科研热门。本文的研究课题为波纹腹板H型钢梁抗扭性能研究。采用理论分析、试验分析与有限元分析相结合的方法进行研究论证。在理论分析得到波纹腹板H型钢梁截面抗扭刚度的基础上,在郑州大学结构试验室进行了波纹腹板H型钢梁的约束扭转试验。试验共设计了三根正弦波纹腹板H型钢梁试件以及一根平腹板H型钢梁试件。加载方式为重力加载,每根试件设置25~40个测点,其中18~28个应变测点,7~12个位移测点。试验过程中,分级加载钢板标准件并记录数据。记录试件临界屈服荷载,观察试验过程中钢梁的整体和局部变形情况,对比分析波纹腹板H型钢梁与平腹板H型钢梁的抗扭性能。有限元分析采用了通用有限元软件ANSYS。采用SHELL181单元对翼缘和腹板进行建模分析。通过有限元分析求解得到试件在加载过程中的应力分布情况、各截面位移和变形情况,以及弹性阶段屈服荷载等。在对比分析波纹腹板H型钢梁和平腹板H型钢梁抗扭性能有限元分析结果的基础上,将试验结果和有限元分析结果进行对比,验证有限元方法计算结果的可靠性。本文首次以理论分析、试验和有限元分析相结合的方法验证了波纹腹板H型钢梁在抗扭方面相比于平腹板H型钢梁的优越性,得出了影响其抗扭性能的相关因素,并给出了波纹腹板H型钢梁在约束扭转过程中的应力分布特点。
[Abstract]:H-beam plays an important role in steel structure system and is the main flexural member. The web is welded with the flange, in which the web mainly bears the shear force on the beam, and the flange is subjected to bending moment. Compared with the traditional flat web, the corrugated web has higher out-of-plane stiffness and stability in the case of thin thickness, and can meet the shear requirements of steel beams without stiffening ribs. Corrugated web steel beam has excellent performance and obvious cost advantage, so it has become a hot research topic in recent years. In this paper, the torsional behavior of corrugated web H-beam is studied. Theoretical analysis, experimental analysis and finite element analysis are used to study and demonstrate. Based on the theoretical analysis of the torsional stiffness of corrugated web H-type steel beam, the restrained torsion test of corrugated web H-type steel beam was carried out in the structural laboratory of Zhengzhou University. Three sinusoidal web H beam specimens and one flat web H beam specimen were designed. The loading mode is gravity loading, with 25 ~ 40 measuring points per specimen, of which 18 ~ 28 strain measuring points and 72 ~ 12 displacement measuring points. During the test, the steel plate standard parts are loaded and the data are recorded. The critical yield load of the specimen was recorded and the whole and local deformation of the steel beam during the test was observed. The torsional resistance of the corrugated web H-type steel beam and the flat web H-type steel beam was compared and analyzed. The general finite element software ANSYSis used in finite element analysis. The flange and web were modeled and analyzed by SHELL181 element. The stress distribution during loading, the displacement and deformation of each section, and the yield load in elastic stage are obtained by finite element analysis. On the basis of comparing and analyzing the results of finite element analysis of torsional behavior of corrugated webs H-type steel beams and web H-beams, the experimental results are compared with the results of finite element analysis to verify the reliability of the results calculated by the finite element method. In this paper, the superiority of corrugated web H-beam in torsion resistance is first verified by the combination of theoretical analysis, test and finite element analysis, and the relative factors affecting the torsional resistance of corrugated web H-beam are obtained. The stress distribution characteristics of corrugated webs H-type steel beams in the process of restrained torsion are also given.
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TU392.1

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本文编号:1899026

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