单轴对称工字形截面连续梁整体稳定性能研究

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失稳破坏是钢结构主要的破坏形式之一,而钢梁作为钢结构最主要构件,钢梁稳定问题的研究也就成为了钢结构稳定问题研究的重要组成部分。连续梁对比单跨梁,无论是在性能方面还是经济性方面都拥有自身优势,因此得到了广泛的应用。经过多年国内外学者对于钢梁稳定问题的研究,关于单跨梁的整体稳定性能的研究已经较为成熟,而对于连续梁的研究成果却还较少,尤其是国内对于连续梁整体稳定的研究更是少有。目前,我国现行的钢结构设计规范中关于连续梁整体稳定承载力的计算公式仍然是空白,为了对连续梁整体稳定问题进行研究以及丰富现有钢结构设计规范,因此开展了本课题的研究。本文以课题前期进行的单轴对称工字形截面焊接残余应力测量试验所提出的单轴对称工字形截面残余应力分布模型为基础,通过Fortran编程语言编写ANSYS计算时所需要的初应力文件(IST文件),从而分析考虑残余应力影响下连续梁的稳定性能。通过变化荷载形式、截面尺寸、相邻跨度比及荷载作用高度,对1010个单轴对称工字形截面两跨连续梁进行特征值屈曲分析和考虑残余应力影响的非线性屈曲分析。研究了工字形截面的截面尺寸、梁段跨度、加载比例等因素对于连续梁整体稳定承载力的具体影响情况。研究发现:增大连续梁的跨度,都会降低整体稳定承载力,其中以增大主跨跨度对连续梁整体稳定性影响最为显著;增大截面受压区面积的参数都会使稳定承载力上升,其中改变受压翼缘宽度对连续梁稳定承载力的影响最为显著。对124个单轴对称工字形截面三跨连续梁算例分别进行特征值屈曲分析和考虑残余应力影响的非线性屈曲分析,针对影响跨度位于不同位置时,通过改变各跨长度,研究各跨度变化和相邻跨度比变化对整个三跨连续梁整体稳定性能的影响。研究发现:连续梁中不相邻跨跨度改变也会影响连续梁的整体稳定承载力;主跨跨度对连续梁整体稳定性影响仍然最为显著;主跨在中间跨时的多跨连续梁的稳定承载力明显要大于主跨在边跨时的稳定承载力。以规范修订征求意见稿GB50017-201X给出的梁整体稳定承载力计算公式和钢梁整体稳定性系数ψb的计算公式为基础,提出了连续梁整体稳定承载力计算公式。用SPSS对梁稳定性系数和长细比进行二元非线性拟合,分别求出在不同形式荷载作用下的加强受拉、受压翼缘连续梁的系数C1、C2的值并针对实际工程进行必要修正。
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