高強(qiáng)度鋼材由于其具有較高的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)可靠性等顯著優(yōu)勢(shì),近年來(lái)逐漸引起了建筑行業(yè)關(guān)注并應(yīng)用于實(shí)際工程。本文通過(guò)物理試驗(yàn)和數(shù)值分析相結(jié)合的方法研究了Q460焊接工字形鋼梁的整體穩(wěn)定性。試驗(yàn)研究方面,本文提出了一套簡(jiǎn)單有效的適用于跨中集中荷載下簡(jiǎn)支鋼梁整體失穩(wěn)的加載裝置,對(duì)8根焊接工字形鋼梁試件進(jìn)行了試驗(yàn),考慮因素包括鋼材強(qiáng)度、翼緣寬厚比、腹板高厚比和跨度;鋼材強(qiáng)度包括Q235和Q460,翼緣寬厚比范圍為4.6～9.6,腹板高厚比范圍為28.75～47.50,跨度范圍為3～5m。除此之外,本文應(yīng)用有限元分析軟件ABAQUS建立了有限元模型,將初始幾何缺陷進(jìn)入有限元模型,并考慮材料非線性和幾何非線性,有限元分析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果顯示兩者吻合良好,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行一系列參數(shù)分析,探索影響Q460焊接工字形鋼梁整體穩(wěn)定性的關(guān)鍵影響因素。之后將試驗(yàn)結(jié)果和有限元分析結(jié)果與國(guó)內(nèi)外外規(guī)范(《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50017-2017,中國(guó)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》送審稿GB50017-201X,澳大利亞規(guī)范AS4100和歐洲規(guī)范EC3)進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50017-2017和歐洲規(guī)范EC3按軋制或等效焊接截面的設(shè)計(jì)方法預(yù)估的Q460焊接工字形鋼梁的整體穩(wěn)定承載力是不安全的,中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范送審稿GB50017-201X、澳大利亞規(guī)范AS4100和歐洲規(guī)范EC3中按一般情況的設(shè)計(jì)方法預(yù)估Q460焊接工字形鋼梁的整體穩(wěn)定承載力是過(guò)于保守的。本文在物理試驗(yàn)及有限元參數(shù)分析結(jié)果的基礎(chǔ)上,提出了基于鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范送審稿GB50017-201X的穩(wěn)定系數(shù)修正公式,通過(guò)有限元結(jié)果和修正公式穩(wěn)定曲線對(duì)比表明修正公式安全合理,可為工程應(yīng)用和學(xué)術(shù)研究提供參考。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TU391
【部分圖文】：

提出基于中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范送審稿（GB50017-201X）的 Q460 鋼梁整體穩(wěn)定系數(shù)的修正公式。圖1-1 論文內(nèi)容框架圖Fig.1-1 Framework of the paper

16率進(jìn)行加載，直至試件被拉斷。圖 2-4 展示了材料拉伸試驗(yàn)過(guò)程圖。圖2-4 材料拉伸試驗(yàn)Fig. 2-4 Tensile coupon test拉伸試驗(yàn)后整理數(shù)據(jù)匯總得到 4 種鋼板的材性數(shù)據(jù)如表 2-2 所示，表中每種鋼板的材性數(shù)據(jù)均為 3 個(gè)拉伸試件的平均值。表2-2 鋼板材性匯總Table 2-2 Material properties of steel plates鋼種設(shè)計(jì)厚度t (mm)彈性模量E (GPa)屈服強(qiáng)度f(wàn)y(MPa)極限強(qiáng)度f(wàn)u(MPa)泊松比νQ235 8 213.78 309.55 464.36 0.30Q235 10 206.03 270.19 412.53 0.28Q460 8 212.80 458.93 605.00 0.27Q460 10 212.17 442.67 574.41 0.282.3 測(cè)量方法及測(cè)點(diǎn)布置2.3.1 截面尺寸及初始缺陷測(cè)量用游標(biāo)卡尺及直尺等工具測(cè)量試件梁的實(shí)際截面尺寸等，和設(shè)計(jì)值相對(duì)比，測(cè)量結(jié)果如表 2-3 所示，所有試件梁的實(shí)際尺寸與設(shè)計(jì)值相差不大。除了測(cè)量試件的截面尺寸，根據(jù)已有研究成果，發(fā)現(xiàn)初始缺陷對(duì)受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定承載力影響較大，因此，試驗(yàn)前對(duì)每根試件的初始缺陷值進(jìn)行人工測(cè)量，測(cè)量方法如下所述：1. 如圖 2-5 所示，在翼緣板上拉一條細(xì)線，然后用游標(biāo)卡尺測(cè)量細(xì)線與翼緣邊緣的距離，測(cè)量位置?

更加貼合理想的點(diǎn)荷載加載方式，同時(shí)可以保證鋼梁在發(fā)生扭轉(zhuǎn)時(shí)豎向荷載能保持垂直狀態(tài)。圖2-9 刀鉸支座示意圖Fig. 2-9 Knife-hinge support為了釋放傳統(tǒng)千斤頂加載的側(cè)向約束，本文設(shè)計(jì)了一套基于杠桿原理的加載裝置，如圖 2-10 所示。該裝置中兩根鋼絞線其中一根通過(guò)花籃螺絲固定于地面，另一根與千斤頂相連用于加載。在試件發(fā)生側(cè)向位移時(shí)，該裝置能跟隨試件移動(dòng)。通過(guò)對(duì)該裝置的分析發(fā)現(xiàn)，該裝置對(duì)鋼梁的側(cè)向約束僅來(lái)自兩根鋼絞線，理論上只要保證鋼絞線的剛度足夠小，即在鋼絞線直徑較小的同時(shí)盡可能長(zhǎng)度也較長(zhǎng)，便可很大程度上釋放試驗(yàn)裝置對(duì)試件的側(cè)向約束，達(dá)到較為理想的效果。
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本文編號(hào)：2859474