论文部分内容阅读
为了管道设施、电路系统和结构侧向支撑设施安装提供方便,常在冷弯薄壁槽钢腹板中开设孔洞,腹板开孔会降低构件的抗弯承载力。鉴于目前国内外学者对腹板开孔冷弯薄壁型钢构件的研究主要集中于受压构件,本文开展腹板开孔冷弯薄壁槽钢受弯构件承载力的研究,确定此类构件受弯承载力的直接强度法(Direct Strength Method,简称DSM),为今后的工程应用与冷弯薄壁型钢结构规范的进一步修订提供参考。进行了 16组Q345B腹板开孔冷弯薄壁型槽钢受弯构件的静力试验,研究腹板上开有不同孔洞数目、不同卷边宽度和不同受弯状态对试件抗弯承载力的影响规律,孔洞数目为无孔、一孔、二孔和三孔,卷边宽度为短卷边和长卷边,受弯状态为纯弯和非纯弯。试验结果表明:腹板上孔洞数目变化对构件的抗弯承载力和屈曲模式影响甚微;卷边宽度是影响构件抗弯承载力和屈曲模式的重要因素;相同截面参数情况下,构件在纯弯状态下的抗弯承载力均小于非纯弯状态。试验过程中发生了四种屈曲模式:畸变屈曲、局部屈曲、以畸变为主的畸变和局部相关屈曲和以局部为主的局部和畸变相关屈曲。采用有限元程序ANSYS 12.0对16组试验进行了模拟,模拟时考虑了几何和材料双重非线性。有限元模拟结果表明:有限元分析屈曲模式、抗弯承载力和弯矩-跨中竖向位移曲线与试验结果吻合良好。验证了应用有限元分析此类腹板开孔冷弯薄壁槽钢受弯构件承载力是可行的,为今后开展大量的有限元参数分析提供了有力依据。腹板开孔冷弯薄壁槽钢受弯构件弹性屈曲应力的求解关乎直接强度法的应用,在求解腹板开孔冷弯薄壁槽钢受弯构件弹性畸变屈曲应力求解时,采用折减截面厚度法,将折减厚度带入有限条程序中求得弹性畸变屈曲应力,计算结果与有限元程序进行对比,两者吻合良好。在求解腹板开孔冷弯薄壁槽钢受弯构件弹性局部屈曲应力时,根据已有研究中得到的公式法进行求解,结合有限元分析结果对相应系数进行修正,给出腹板开孔冷弯薄壁槽钢受弯构件弹性局部屈曲应力的公式求解方法。根据试验结果及有限元参数分析数据,以原始的腹板无孔构件直接强度法设计公式为基准,提出适用于腹板开孔冷弯薄壁槽钢受弯构件的直接强度法设计公式。