波紋腹板H型鋼梁整體穩(wěn)定性研究.pdf

1、H型鋼梁是鋼結(jié)構(gòu)體系中主要的受彎構(gòu)件，由腹板和上下翼緣焊接而成，其中腹板承擔(dān)梁上剪力，翼緣承擔(dān)彎矩。與傳統(tǒng)平腹板相比，波紋腹板具有更高的平面外剛度和穩(wěn)定性，無(wú)需加勁肋即可滿(mǎn)足鋼梁的抗剪需求，并且可以減小腹板截面厚度，解決了腹板薄壁化和穩(wěn)定性之間的矛盾，因此成為近年來(lái)的科研熱門(mén)。
　　本文的研究課題為波紋腹板H型鋼梁的整體穩(wěn)定性。采用試驗(yàn)法、有限元分析法和理論分析法相結(jié)合的研究方法進(jìn)行論證。波紋腹板H型鋼梁整體穩(wěn)定性試驗(yàn)在鄭州大學(xué)結(jié)

2、構(gòu)試驗(yàn)室進(jìn)行，共設(shè)計(jì)了四根正弦波紋腹板懸臂梁試件。加載方式為重力加載，每根試件設(shè)置14個(gè)測(cè)點(diǎn)，其中8個(gè)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)，6個(gè)位移測(cè)點(diǎn)。進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，分級(jí)加載砝碼并記錄數(shù)據(jù)，直至試件彎扭扭屈曲破壞。記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)及屈曲臨界荷載，觀(guān)察試驗(yàn)過(guò)程中鋼梁的變形及失穩(wěn)特征。有限元分析中使用了通用有限元軟件ANSYS。采用SHELL181單元對(duì)翼緣和腹板進(jìn)行建模分析。分析類(lèi)型分別為特征值屈曲分析和彈塑性屈曲分析。通過(guò)有限元求解得到試件的屈曲模態(tài)，彈性屈曲荷載，塑

3、性破壞荷載以及加載過(guò)程中的應(yīng)力分布及變形發(fā)展情況。將試驗(yàn)結(jié)果和有限元分析的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證有限元方法計(jì)算結(jié)果的可靠性，并對(duì)波紋腹板懸臂鋼梁整體穩(wěn)定破壞的機(jī)理進(jìn)行分析。利用有限元方法進(jìn)行參數(shù)分析，討論缺陷尺寸對(duì)波紋腹板梁整體穩(wěn)定性的影響，并且將波紋腹板鋼梁和鋼梁的整體穩(wěn)定性進(jìn)行對(duì)比。我國(guó)現(xiàn)有可用于波紋腹板鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)范《波紋腹板鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》和《波浪腹板鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》。兩本規(guī)范中沒(méi)有明確給出波紋腹板懸臂梁穩(wěn)定性系數(shù)的計(jì)算方法。