弯扭联合作用下双轴对称工字形悬臂梁的整体稳定研究

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实际工程中,悬臂钢梁因为偏心荷载多承受弯扭联合作用,且由稳定性决定其承载能力。但是现有的理论关于弯扭联合作用下悬臂梁的整体稳定问题研究甚少,我国《钢结构设计规范》(GB50017-2003)也没有给出此问题的相关计算公式。《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)虽然给出了冷弯薄壁型钢梁在双弯矩作用下的整体稳定计算公式,但是并未给出悬臂梁相关系数的计算方法,且该公式也仅限于冷弯薄壁型钢梁。所以,研究弯扭联合作用下悬臂梁的整体稳定问题具有重要的意义。本文先介绍关于悬臂梁整体稳定的传统理论研究,并分析其局限性,然后结合我国《钢结构设计规范》(GB50017-2003)的形式提出了新的计算弯扭联合作用下悬臂梁整体稳定的公式。新公式中用包含相对偏心距e/l,几何参数ξ的新等效弯矩系数β(e/,ξ)来代替原有规范公式中的系数β,所以新公式与规范公式形式一样,却体现了偏心距产生的扭矩作用对悬臂梁整体稳定的影响。接着运用有限元分析软件ANSYS通过选用合理参数建立悬臂梁的计算模型,并分别计算两种荷载形式作用于上下翼缘处,不同偏心距,不同跨度,不同截面高度的悬臂梁的整体稳定临界荷载和新等效弯矩系数β(e/,ξ),然后分析参数e/l,ξ与新系数β(e/,ξ)的关系。最后运用美国数据处理软件Origin对参数e/l,ξ与新系数β(e/,ξ)的坐标中的关系进行数据拟合,从而得到弯扭联合作用下悬臂梁的整体稳定计算公式中新等效弯矩系数β(e/l,ξ)的计算公式。
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