【摘要】：采用高強鋼將減小截面尺寸,使構(gòu)件更易發(fā)生軸壓失穩(wěn),對于軸壓構(gòu)件的相關(guān)穩(wěn)定性能,考慮板件屈曲后承載力可以發(fā)揮材料高性能優(yōu)勢,然而我國現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50017-2003僅采用設(shè)置加勁肋或計算有效寬度的方式考慮腹板高厚比超限的情況,不利于提高鋼材的利用率。為了促進800MPa高強鋼的工程應(yīng)用,本文開展試驗和有限元研究,分析長細(xì)比、板件寬厚比、截面殘余應(yīng)力和鋼材強度等因素對焊接工字形截面軸壓構(gòu)件穩(wěn)定性的影響,提出軸壓構(gòu)件整體穩(wěn)定和相關(guān)穩(wěn)定的設(shè)計方法,主要內(nèi)容包括:(1)針對實際工程常用的工字形截面形式,設(shè)計三個系列共15根試件,進行軸壓穩(wěn)定性能試驗,測量了鋼材力學(xué)性能和幾何初始缺陷,得到極限承載力、荷載—位移曲線和荷載—應(yīng)變曲線,結(jié)果表明800MPa高強鋼材性曲線未出現(xiàn)屈服平臺;軸壓穩(wěn)定承載力試驗值較規(guī)范GB50017-2003、Eurocode 03和ANSI/AISC 360-10的計算值偏高,未超限試件均發(fā)生整體彎曲破壞,超限試件發(fā)生相關(guān)屈曲破壞。(2)采用ANSYS軟件建立考慮初始幾何缺陷和殘余應(yīng)力的有限元模型,將有限元結(jié)果與試驗進行對比,表明構(gòu)件的破壞形態(tài)、荷載—軸向位移曲線和極限承載力吻合較好,該模型能準(zhǔn)確模擬構(gòu)件的整體穩(wěn)定和板件的局部翹曲。(3)有限軟件參數(shù)分析結(jié)果表明試件的極限承載力隨殘余壓應(yīng)力的增加而降低,殘余應(yīng)力對工字形試件軸壓穩(wěn)定性能影響較大,在設(shè)計時不能忽視;極限承載力隨板件的寬厚比增大而增大,且這種影響隨著構(gòu)件長細(xì)比的增大而減弱;工字形構(gòu)件極限承載力隨材料強度的提高而增大,幅度隨長細(xì)比增大而減小。(4)通過與主要現(xiàn)行規(guī)范比較,建議800MPa工字形截面軸壓構(gòu)件繞弱軸失穩(wěn)的穩(wěn)定系數(shù)可采用GB50017-2003中a類曲線和Eurocode 03中a_0曲線,且基于規(guī)范GB50017-2003和ANSI/AISC 360-10擬合2條柱子曲線;在ANSI/AISC360-10和直接強度法的基礎(chǔ)上,分別得到腹板超限和翼緣超限的相關(guān)穩(wěn)定承載力計算公式,并將計算值與試驗和有限元的結(jié)果對比,驗證了公式的可靠性。
【圖文】：

材性試驗開展單向拉伸試驗方法，測量材料的屈服強度 fy、極限強度 fu、彈性模量后伸長率 A 等材料特征。設(shè)計 4 個拉伸試件，截取位置、尺寸和拉伸方照《鋼及鋼產(chǎn)品力學(xué)性能試驗取樣位置及試樣制備》[86]與《金屬材料拉 第 1 部分：室溫試驗方法》[87]相關(guān)要求，材性試件尺寸示意如圖 2.1 所示圖 2.1 材性試件尺寸示意圖拉伸試驗在馬鋼股份技術(shù)中心試驗基地完成，，采用 50 mm 引伸計記錄拉鋼材變形，當(dāng)荷載到達極限值后，試件斷裂前取下引伸計，直到拉伸破壞儀器和試件拉斷后破壞圖分別如圖 2.2（a）和圖 2.2（b）所示。

強鋼工字形截面軸壓構(gòu)件穩(wěn)定性其中 L 為試件長度；Le 為實測長度；B 為截面寬度；b 為 1/tf為翼緣厚度；tw為腹板厚度接工藝：采用 80% Ar+20% C接規(guī)范中 ER80-G[91]和 ER120“MK.GHS80”的焊絲，焊接6 V，為確保焊接熱量輸入均勻幾何初始缺陷和避免不均勻的橫截面反對稱位置沿試件長度
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU391

【參考文獻】

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本文編號：2638206