双肢拼合冷弯薄壁型钢工字形截面梁受弯承载力研究

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双肢拼合冷弯薄壁型钢工字形截面梁是由两根开孔单肢C形冷弯薄壁型钢基本构件通过自攻自钻螺钉拼接而成的一种承重构件。本文采用试验和数值分析两种方法,对双肢拼合冷弯薄壁型钢工字形截面梁的受弯承载力进行了研究,并提出了建议设计方法。首先,对不同跨度及截面形式的单肢C形基本构件及双肢拼合工字形截面梁进行了受弯承载力试验研究。详细介绍了试验装置、试验方法、试件破坏过程及对试验结果的分析等。依据试验,分析了冷弯薄壁型钢双肢拼合工字形截面梁的受力机理及破坏模式。试验结果表明:双肢拼合截面的受弯承载力构件具有“1×2≥2”的拼合效应。然后,采用ANSYS有限元程序对双肢拼合冷弯薄壁型钢工字形截面梁进行数值模拟分析。建立了考虑几何非线性、材料非线性以及接触问题的双肢拼合冷弯薄壁型钢工字形截面梁有限元模型。将有限元分析与试验结果进行对比,验证有限元模型的正确性。在此基础上,对腹板开孔双肢拼合冷弯薄壁型钢工字形截面梁的有限元模型进行合理的简化,并对孔洞形式、开孔截面所占比例大小及孔洞间距等影响因素进行参数分析,结果表明:开孔截面比例是影响腹板开孔双肢拼合冷弯薄壁型钢工字形截面梁受弯承载力的关键因素;洞口间距的变化对腹板开孔双肢拼合冷弯薄壁型钢工字形截面梁受弯承载力影响不大;另外,应尽量避免因开设方形孔洞引起较大的应力集中而导致承载力的降低。最后,在试验及数值分析的基础上,对腹板开孔双肢拼合冷弯薄壁型钢工字形截面梁的受弯承载力的设计方法进行了探讨。提出了适合腹板开孔双肢拼合冷弯薄壁型钢工字形截面梁受弯承载力计算的折减强度修正法,通过与有限元结果的对比分析,验证了该方法的可行性。最终以折减强度法为基础,对腹板开孔进行修正,得出了腹板开孔双肢拼合冷弯薄壁型钢工字形截面梁的受弯承载力设计计算方法及构造建议。
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