【摘 要】
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近年,焊接角钢加固方法在空间网格结构加固工程中被广泛应用。然而,由于焊接角钢加固构件受力性能的影响因素较多,如面积比、初始负载、焊接热输入等,目前对这些影响因素尚缺乏系统研究。此外,现有加固规范较为陈旧,已不适应该技术的大规模应用,导致实际工程中负载下焊接加固方法缺乏合理的技术指导。因此,本文以焊接角钢加固钢管为研究对象,采用试验研究和数值模拟方法,对加固后构件力学性能展开研究,为修订钢结构加固规
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目（51878443）；
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近年,焊接角钢加固方法在空间网格结构加固工程中被广泛应用。然而,由于焊接角钢加固构件受力性能的影响因素较多,如面积比、初始负载、焊接热输入等,目前对这些影响因素尚缺乏系统研究。此外,现有加固规范较为陈旧,已不适应该技术的大规模应用,导致实际工程中负载下焊接加固方法缺乏合理的技术指导。因此,本文以焊接角钢加固钢管为研究对象,采用试验研究和数值模拟方法,对加固后构件力学性能展开研究,为修订钢结构加固规范GB51367和实际工程应用提供科学依据。本文主要研究内容及成果归纳如下:（1）本文提出一种加固方案比选的方法,针对工程中常用的焊接角钢加固、焊接套管加固、套管加固、外粘CFRP法加固、外粘套管加固、跨中拉线加固六种加固方式,从施工工艺、适用条件、加固效果等方面进行分析,给出相应选择建议。（2）针对工程中焊接角钢加固情况,对未加固构件、零载加固构件、负载加固构件进行轴压试验。试验结果表明,零载加固后构件承载力提升分别为67.4%和23.9%,负载加固后构件承载力提升分别为42.8%和18.3%,加固效果显著,负载加固会显著降低加固后构件极限承载力。负载加固过程中的焊接热输入将使得构件产生一定轴向变形。（3）本文提出一种考虑焊接热输入的有限元分析方法,对试验工况进行数值模拟,得到的结果与试验结果的误差在10%以内,验证了方法的有效性。采用验证后的有限元模型及分析方法,研究了焊接热输入、初始负载比、长细比以及加固件与原构件截面积比对焊接加固构件力学性能的影响,并建立考虑焊接热输入的构件极限承载力计算公式。分析结果表明:初始负载比和长细比共同影响加固后构件的受力性能。（4）采用实体单元对网架中的关键杆件进行建模,分析焊接角钢加固后网架的力学性能变化情况。得到焊接角钢加固过程中热输入导致周边杆件的应力变化情况,并给出相应负载加固极限应力比取值0.6。提出一种利用温度法改变杆件轴向变形近似模拟热输入的简化模型方法,通过与多尺度模型对比,验证了简化方法的有效性。并通过简化模型方法探究跨度、长细比、应力比等因素对热输入影响大小的影响。
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