Q460焊接工字形简支梁整体稳定性能研究

发布时间：2020-10-28 02:58

　　 高强度钢材由于其具有较高的屈服强度、抗拉强度和结构可靠性等显著优势,近年来逐渐引起了建筑行业关注并应用于实际工程。本文通过物理试验和数值分析相结合的方法研究了Q460焊接工字形钢梁的整体稳定性。试验研究方面,本文提出了一套简单有效的适用于跨中集中荷载下简支钢梁整体失稳的加载装置,对8根焊接工字形钢梁试件进行了试验,考虑因素包括钢材强度、翼缘宽厚比、腹板高厚比和跨度;钢材强度包括Q235和Q460,翼缘宽厚比范围为4.6～9.6,腹板高厚比范围为28.75～47.50,跨度范围为3～5m。除此之外,本文应用有限元分析软件ABAQUS建立了有限元模型,将初始几何缺陷进入有限元模型,并考虑材料非线性和几何非线性,有限元分析结果与实验结果进行对比,结果显示两者吻合良好,并在此基础上进行一系列参数分析,探索影响Q460焊接工字形钢梁整体稳定性的关键影响因素。之后将试验结果和有限元分析结果与国内外外规范(《钢结构设计标准》GB50017-2017,中国《钢结构设计规范》送审稿GB50017-201X,澳大利亚规范AS4100和欧洲规范EC3)进行对比,结果表明《钢结构设计标准》GB50017-2017和欧洲规范EC3按轧制或等效焊接截面的设计方法预估的Q460焊接工字形钢梁的整体稳定承载力是不安全的,中国钢结构规范送审稿GB50017-201X、澳大利亚规范AS4100和欧洲规范EC3中按一般情况的设计方法预估Q460焊接工字形钢梁的整体稳定承载力是过于保守的。本文在物理试验及有限元参数分析结果的基础上,提出了基于钢结构规范送审稿GB50017-201X的稳定系数修正公式,通过有限元结果和修正公式稳定曲线对比表明修正公式安全合理,可为工程应用和学术研究提供参考。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU391
【部分图文】：

提出基于中国钢结构规范送审稿（GB50017-201X）的 Q460 钢梁整体稳定系数的修正公式。图1-1 论文内容框架图Fig.1-1 Framework of the paper

16率进行加载，直至试件被拉断。图 2-4 展示了材料拉伸试验过程图。图2-4 材料拉伸试验Fig. 2-4 Tensile coupon test拉伸试验后整理数据汇总得到 4 种钢板的材性数据如表 2-2 所示，表中每种钢板的材性数据均为 3 个拉伸试件的平均值。表2-2 钢板材性汇总Table 2-2 Material properties of steel plates钢种设计厚度t (mm)弹性模量E (GPa)屈服强度fy(MPa)极限强度fu(MPa)泊松比νQ235 8 213.78 309.55 464.36 0.30Q235 10 206.03 270.19 412.53 0.28Q460 8 212.80 458.93 605.00 0.27Q460 10 212.17 442.67 574.41 0.282.3 测量方法及测点布置2.3.1 截面尺寸及初始缺陷测量用游标卡尺及直尺等工具测量试件梁的实际截面尺寸等，和设计值相对比，测量结果如表 2-3 所示，所有试件梁的实际尺寸与设计值相差不大。除了测量试件的截面尺寸，根据已有研究成果，发现初始缺陷对受弯构件的整体稳定承载力影响较大，因此，试验前对每根试件的初始缺陷值进行人工测量，测量方法如下所述：1. 如图 2-5 所示，在翼缘板上拉一条细线，然后用游标卡尺测量细线与翼缘边缘的距离，测量位置?

更加贴合理想的点荷载加载方式，同时可以保证钢梁在发生扭转时竖向荷载能保持垂直状态。图2-9 刀铰支座示意图Fig. 2-9 Knife-hinge support为了释放传统千斤顶加载的侧向约束，本文设计了一套基于杠杆原理的加载装置，如图 2-10 所示。该装置中两根钢绞线其中一根通过花篮螺丝固定于地面，另一根与千斤顶相连用于加载。在试件发生侧向位移时，该装置能跟随试件移动。通过对该装置的分析发现，该装置对钢梁的侧向约束仅来自两根钢绞线，理论上只要保证钢绞线的刚度足够小，即在钢绞线直径较小的同时尽可能长度也较长，便可很大程度上释放试验装置对试件的侧向约束，达到较为理想的效果。
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本文编号：2859474