550MPa高强冷弯薄壁型钢受弯构件受力性能试验与理论研究

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本文对550MPa高强冷弯薄壁型钢帽型截面27根简支檩条和27根搭接式两跨连续檩条试件的弯曲性能进行了试验研究。试件分TOPSPAN 40和TOPSPAN 61两种截面形式,TOPSPAN 40试件按截面板件厚度t=0.48mm、0.6mm分为两组,每组试件跨度分别取L=1200mm、1800mm、2400mm;TOPSPAN 61试件按截面板件厚度t=0.75mm、1.00mm分为两组,每组试件跨度分别取L=1800mm、2400mm、3000mm。试验结果表明:按我国现行规范《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002计算550MPa高强冷弯薄壁型钢受弯檩条的极限承载力将偏于不安全。在试验结果的基础上,本文采用大型有限元程序ANSYS9.0对高强冷弯薄壁型钢受弯构件进行了几何、材料和接触非线性数值模拟分析,所得的有限元计算结果与试验结果吻合较好。同时还利用ANSYS进行了一些参数分析,分析了截面板件厚度对简支檩条极限承载力的影响,分析了搭接长度和搭接构造对搭接式两跨连续檩条的影响。对搭接式两跨连续檩条搭接段自攻螺钉的接触非线性问题,提出了耦合线位移的建议分析方法,从分析结果可以看出这种方法是比较理想的。考虑到高强钢材的材料特性,本文采用折减屈服强度的方法来计算受弯构件的极限承载力。通过有效宽度法和直接强度法计算简支檩条的结果与试验结果的对比,建议截面板件厚度t=0.48mm、0.6mm和0.75mm的试件强度折减系数γ取0.80,t=1.00mm的试件折减系数γ取0.90。搭接式两跨连续檩条在各组试件强度折减系数γ取定的基础上,根据试验结果可得试件TS40-0.48、TS40-0.60搭接段刚度系数β取1.2,试件TS61-0.75和TS61-1.00β取1.5,用我国规范GB50018-2002规定的有效宽度法计算结果与试验值比较吻合。
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