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随着Q420高强等边角钢在超高压输电线路中的大规模应用,其局部屈曲研究的缺失也显得日益突出。本文对两端铰接轴心受压Q420高强等边角钢的局部屈曲稳定性能进行研究,主要内容如下:
(1)根据我国《钢结构设计规范》(GB500017-2003)和美国《格构式输电结构设计导则》(ASCE10-97)筛选出需要考虑局部屈曲影响的角钢规格,结合实际工程中的应用,进一步筛选出7种需要考虑局部屈曲影响的角钢规格进行研究。
(2)详细介绍了轴心受压构件失稳破坏的基本原理,对影响其极限承载力的初始弯曲、初始扭转、初始偏心和残余应力等因素给予了详细的论述,并详细介绍了各种国家规范对局部屈曲的计算和相关处理。
(3)论述了Q420高强等边角钢压杆非线性屈曲分析的基本原理,并对Q420高强等边角钢的本构关系、破坏准则和材料单元选取等内容作了详细的阐述。考虑初始弯曲和残余应力的影响,利用壳单元SHELL181来模拟Q420高强等边角钢轴压杆,进行了非线性屈曲分析,得到Q420高强等边角钢轴压杆的稳定极限承载力。
(4)通过特征点的荷载—位移曲线来判断失稳的合理性,通过对比已有实验数据,根据两者相对误差来判断计算结果的可靠性,并给出各种规格典型破坏形式的实验和有限元计算的失稳形式。
(5)通过对有限元计算承载力与国家规范计算结果的归纳总结,得出我国《钢结构设计规范》对小长细比构件折减过大,不利于发挥高强钢短肢构件极限承载力高的优点,建议对其计算方法进行修正。参考我国《架空送电线路杆塔设计规定》和美国《格构式输电结构设计导则》的一致性,引入折减系数,并通过新的稳定系数公式来计算极限承载力。最后利用修正计算公式的计算值和各规范的计算值进行比较,表明了修正公式的正确性和适用性。