高强钢焊接工字形截面压弯构件局部-整体弯扭相关屈曲研究

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钢材生产工艺出现新的突破,特别是微合金化及热机械控制技术等先进工艺的诞生,使建筑结构用钢有了高强钢这一新的选择,随之高强钢在国内外许多建筑及桥梁结构中成功应用,取得显著经济效益。然而与普通钢构件相比,同等长细比高强钢构件的稳定问题更为突出,设计该类构件时可以放宽板件宽厚比以开展截面,提高其稳定承载力,同时利用板件屈曲后强度提高钢材利用率。针对腹板高厚比超限的Q460高强钢焊接工字形截面压弯构件局部-整体弯扭相关屈曲性能,本文首先运用有限元软件ANSYS建立了可以考虑初始几何缺陷和残余应力影响的有限元模型,通过与已有试验数据的对比验证了模型的有效性;其次利用已验证的模型进行大量参数分析,研究了腹板高厚比、翼缘宽厚比、长细比、荷载偏心率、钢材强度等级等参数对构件局部-整体弯扭相关屈曲承载力的影响;最后基于参数分析结果并结合规范相关公式,提出该类构件的承载力建议计算公式。研究表明,文中有限元模型能够很好地模拟焊接工字形截面压弯构件局部-整体弯扭相关屈曲性能;腹板高厚比越大,局部屈曲越严重,构件承载力降低越多;翼缘宽厚比、构件长细比及荷载相对偏心率增大均会导致构件承载力减小;钢材强度提高会显著提高构件极限承载力,但随腹板高厚比、长细比的增大,高强钢构件无量纲化极限承载力相比普通钢构件降低的更为明显,随荷载偏心率的增大,降低的速率变缓;提出的修正公式计算值与有限元计算值吻合很好。
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