【摘要】：采用高強(qiáng)鋼將減小截面尺寸,使構(gòu)件更易發(fā)生軸壓失穩(wěn),對(duì)于軸壓構(gòu)件的相關(guān)穩(wěn)定性能,考慮板件屈曲后承載力可以發(fā)揮材料高性能優(yōu)勢(shì),然而我國(guó)現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003僅采用設(shè)置加勁肋或計(jì)算有效寬度的方式考慮腹板高厚比超限的情況,不利于提高鋼材的利用率。為了促進(jìn)800MPa高強(qiáng)鋼的工程應(yīng)用,本文開(kāi)展試驗(yàn)和有限元研究,分析長(zhǎng)細(xì)比、板件寬厚比、截面殘余應(yīng)力和鋼材強(qiáng)度等因素對(duì)焊接工字形截面軸壓構(gòu)件穩(wěn)定性的影響,提出軸壓構(gòu)件整體穩(wěn)定和相關(guān)穩(wěn)定的設(shè)計(jì)方法,主要內(nèi)容包括:(1)針對(duì)實(shí)際工程常用的工字形截面形式,設(shè)計(jì)三個(gè)系列共15根試件,進(jìn)行軸壓穩(wěn)定性能試驗(yàn),測(cè)量了鋼材力學(xué)性能和幾何初始缺陷,得到極限承載力、荷載—位移曲線和荷載—應(yīng)變曲線,結(jié)果表明800MPa高強(qiáng)鋼材性曲線未出現(xiàn)屈服平臺(tái);軸壓穩(wěn)定承載力試驗(yàn)值較規(guī)范GB50017-2003、Eurocode 03和ANSI/AISC 360-10的計(jì)算值偏高,未超限試件均發(fā)生整體彎曲破壞,超限試件發(fā)生相關(guān)屈曲破壞。(2)采用ANSYS軟件建立考慮初始幾何缺陷和殘余應(yīng)力的有限元模型,將有限元結(jié)果與試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比,表明構(gòu)件的破壞形態(tài)、荷載—軸向位移曲線和極限承載力吻合較好,該模型能準(zhǔn)確模擬構(gòu)件的整體穩(wěn)定和板件的局部翹曲。(3)有限軟件參數(shù)分析結(jié)果表明試件的極限承載力隨殘余壓應(yīng)力的增加而降低,殘余應(yīng)力對(duì)工字形試件軸壓穩(wěn)定性能影響較大,在設(shè)計(jì)時(shí)不能忽視;極限承載力隨板件的寬厚比增大而增大,且這種影響隨著構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比的增大而減弱;工字形構(gòu)件極限承載力隨材料強(qiáng)度的提高而增大,幅度隨長(zhǎng)細(xì)比增大而減小。(4)通過(guò)與主要現(xiàn)行規(guī)范比較,建議800MPa工字形截面軸壓構(gòu)件繞弱軸失穩(wěn)的穩(wěn)定系數(shù)可采用GB50017-2003中a類(lèi)曲線和Eurocode 03中a_0曲線,且基于規(guī)范GB50017-2003和ANSI/AISC 360-10擬合2條柱子曲線;在ANSI/AISC360-10和直接強(qiáng)度法的基礎(chǔ)上,分別得到腹板超限和翼緣超限的相關(guān)穩(wěn)定承載力計(jì)算公式,并將計(jì)算值與試驗(yàn)和有限元的結(jié)果對(duì)比,驗(yàn)證了公式的可靠性。
【圖文】：

材性試驗(yàn)開(kāi)展單向拉伸試驗(yàn)方法，測(cè)量材料的屈服強(qiáng)度 fy、極限強(qiáng)度 fu、彈性模量后伸長(zhǎng)率 A 等材料特征。設(shè)計(jì) 4 個(gè)拉伸試件，截取位置、尺寸和拉伸方照《鋼及鋼產(chǎn)品力學(xué)性能試驗(yàn)取樣位置及試樣制備》[86]與《金屬材料拉 第 1 部分：室溫試驗(yàn)方法》[87]相關(guān)要求，材性試件尺寸示意如圖 2.1 所示圖 2.1 材性試件尺寸示意圖拉伸試驗(yàn)在馬鋼股份技術(shù)中心試驗(yàn)基地完成，，采用 50 mm 引伸計(jì)記錄拉鋼材變形，當(dāng)荷載到達(dá)極限值后，試件斷裂前取下引伸計(jì)，直到拉伸破壞儀器和試件拉斷后破壞圖分別如圖 2.2（a）和圖 2.2（b）所示。

強(qiáng)鋼工字形截面軸壓構(gòu)件穩(wěn)定性其中 L 為試件長(zhǎng)度；Le 為實(shí)測(cè)長(zhǎng)度；B 為截面寬度；b 為 1/tf為翼緣厚度；tw為腹板厚度接工藝：采用 80% Ar+20% C接規(guī)范中 ER80-G[91]和 ER120“MK.GHS80”的焊絲，焊接6 V，為確保焊接熱量輸入均勻幾何初始缺陷和避免不均勻的橫截面反對(duì)稱(chēng)位置沿試件長(zhǎng)度
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TU391

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2638206