高強鋼由于其高強輕質(zhì),更好的塑形和韌性等特點,在大跨度、大空間的工程結(jié)構(gòu)中具有天然的優(yōu)勢。但是,高強鋼相比普通強度鋼材也存在本質(zhì)上的劣勢,如屈服平臺的縮減,屈服點不明顯,屈強比過高等等,使得高強鋼在結(jié)構(gòu)延性的設(shè)計中難以發(fā)揮作用。對于受彎構(gòu)件而言,延性是一項非常重要的評價指標(biāo)。現(xiàn)行抗震設(shè)計規(guī)范規(guī)定,結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下,應(yīng)備良好的變形能力和耗散地震能量的能力,也就是結(jié)構(gòu)或構(gòu)件必須具有一定的延性來抵抗地震等強烈荷載的沖擊。本文主要研究的是名義屈服強度為690MPa的高強鋼H形截面受彎構(gòu)件的轉(zhuǎn)動能力和極限承載力。在有足夠側(cè)向支撐布置的情況下,一共有10根高強鋼H形截面梁在跨中受集中荷載,最后均發(fā)生非彈性破壞。構(gòu)件的截面設(shè)計考慮了美國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范和歐洲鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范對截面種類的劃分,以研究不同截面類型的抗彎性能和轉(zhuǎn)動能力。轉(zhuǎn)動能力值由梁端轉(zhuǎn)角表示,本文梁端轉(zhuǎn)角采用了三種方法進行測量。在試驗過程中,數(shù)字散斑技術(shù)(DSCM)被采納進來,拍攝了全部構(gòu)件的腹板局部屈曲現(xiàn)象,經(jīng)分析后,跨中腹板的局部屈曲起始點和擴展范圍得到了進一步體現(xiàn)。為了了解受彎過程中受壓翼緣的局部屈曲特性,在受壓翼緣靠近跨中位置粘貼了應(yīng)變片以測量翼緣的曲率變化。同時,基于有限元軟件ABAQUS一個三維殼單元模型建立起來,考慮了實測的材料應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系和構(gòu)件的初始缺陷(初偏心和初彎曲)。有限元的計算結(jié)果表明,試驗和有限元分析的結(jié)果吻合良好�；谶@個有效的有限元模型,本文展開了關(guān)于截面尺寸、構(gòu)件長細(xì)比、板件長細(xì)比等的參數(shù)化分析,充分研究了這些參數(shù)對于高強鋼受彎構(gòu)件的抗彎承載力和轉(zhuǎn)動能力的影響。最后,試驗結(jié)果和有限元分析結(jié)果都和中國的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50017-2003、美國的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范AISC360-10(2010)和公路橋梁設(shè)計規(guī)范AASHTO LRFD(2004),歐洲的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范EC3(2005)計算結(jié)果進行對比。對比結(jié)果顯示針對國產(chǎn)Q690高強鋼受彎構(gòu)件的正則化翼緣寬厚比和腹板高厚比應(yīng)分別控制在9和50,才能夠使受彎構(gòu)件的轉(zhuǎn)動能力達到國際標(biāo)準(zhǔn)3.0以上。本文創(chuàng)新點如下:(1)通過試驗研究了Q690高強鋼焊接H形梁在跨中單點荷載作用下的抗彎承載力和轉(zhuǎn)動能力;(2)通過試驗研究分析Q690高強鋼梁延性的具體參數(shù)和影響程度;(3)通過試驗研究和有限元分析提出了適用于Q690高強鋼梁延性發(fā)展的翼緣和腹板寬厚比限值。
【學(xué)位單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU391
【部分圖文】：

圖 1.1 Moon 對波紋腹板的研究[33]Fig. 1.1 Reserch of corrugated web by Moon[33]圖 1.2 Tanaka 對高強鋼組合梁的研究[34]Fig. 1.2 Reserch of high strength steel composite beam by Tanaka[34]

圖 1.2 Tanaka 對高強鋼組合梁的研究[34]Fig. 1.2 Reserch of high strength steel composite beam by Tanaka[34]2010 年以來，各國對高強鋼梁的轉(zhuǎn)動能力和非彈性屈曲模態(tài)下的承載力表現(xiàn)得更為關(guān)注。Lee[35]對連續(xù)跨工字形梁在負(fù)彎矩作用下的轉(zhuǎn)動能力進行了細(xì)致的研究并引進一個新的參數(shù) α=My/Mp，且分析得到， 在 0.8~0.85 之間梁的轉(zhuǎn)動性能最佳，而且通過有限元分析了屈服強度達到 680MPa 的高強鋼受彎構(gòu)件在有側(cè)向支撐狀態(tài)下的轉(zhuǎn)動能力，雖然無論如何，梁的轉(zhuǎn)動能力 R 都不能達到 3，但是側(cè)向支撐布置合理能明顯提高其延性。韓國的 Cheol-HoLee[36]為了確定 AISC 的翼緣局部屈服準(zhǔn)則是否可用于名義屈服強度 800MPa 的高強鋼梁，共進行了 16 組高強鋼梁的加載試驗，充分分析了翼緣寬厚比，彎矩梯度，加勁肋和橫向支撐對梁穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)動能力的影響。2012 年 Gioncu[37]提出了一些建議方法，將塑性坍塌機理方法引入到寬翼緣受彎構(gòu)件的轉(zhuǎn)動能力計算中。他們描述了在試驗中觀察到的鋼材單元的非彈性變形現(xiàn)象�；谑軓潣�(gòu)件局部屈曲模態(tài)形成的塑性區(qū)和屈服線，一些坍塌機制和設(shè)計方

圖 1.4 電子散斑布置區(qū)[55Fig. 1.4 Layout of electronic spe1.5 工字型混凝土梁抗剪試驗散t of I-shaped shear-critical prestre意義
【參考文獻】

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本文編號：2873205