高溫下鋼梁彎扭屈曲及含裂紋梁自由振動頻率分析.pdf

1、在火災(zāi)高溫的作用下,結(jié)構(gòu)鋼的性能會發(fā)生嚴(yán)重劣化,鋼結(jié)構(gòu)建筑及其構(gòu)件將發(fā)生復(fù)雜的內(nèi)力重分布現(xiàn)象,結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的變形也會顯著加劇,從而造成結(jié)構(gòu)整體的承載性能大大削弱,危及結(jié)構(gòu)的安全,嚴(yán)重時會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生整體倒塌或破壞。因此建立合理的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗火研究分析方法,特別是通過系統(tǒng)的理論研究,分析其在各種溫度條件下的受力狀態(tài)變化,具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。
　　本文在前人的工作基礎(chǔ)上,對火災(zāi)高溫作用下純彎鋼梁的彎扭屈曲受力狀態(tài)做了進(jìn)一

2、步的研究,主要研究工作如下:
　　1.考慮高溫對結(jié)構(gòu)鋼材料性能的影響,分析了高溫下(20℃≤T≤300℃)純彎鋼梁的彈性彎扭屈曲變化,給出了兩端簡支純彎鋼梁、兩端固支純彎鋼梁、懸臂純彎鋼梁在高溫下臨界屈曲彎矩的計算表達(dá)式,并考慮了受彎鋼梁屈曲前變形對彎扭屈曲臨界彎矩的影響。
　　2.推導(dǎo)了高溫下(20℃≤T≤300℃)橫向均布荷載作用下、橫向集中荷載作用下的受彎鋼梁臨界屈曲彎矩和臨界彎矩系數(shù)的計算表達(dá)式以及變截面受彎鋼梁臨界

3、屈曲彎矩的計算表達(dá)式。
　　3.通過算例分析了鋼梁臨界屈曲彎矩的變化,由算例分析可知:鋼梁截面形式和荷載位置作用點位置的不同,對鋼梁在高溫下的彈性臨界屈曲彎矩的差別也很大,但隨著溫度的提高,臨界屈曲彎矩的下降趨勢一致,下降的幅度也比較類似。
　　4.根據(jù)彈塑性理論,對火災(zāi)高溫作用下簡支鋼梁在彈塑性階段的彎扭屈曲和臨界屈曲彎矩進(jìn)行了分析,給出了彈塑性階段臨界屈曲彎矩的計算表達(dá)式,通過算例分析了鋼梁彈塑性階段臨界屈曲彎矩隨溫度的

4、變化,并利用Ansys有限元軟件模擬了鋼梁在火災(zāi)燃燒不同時刻的豎向變形。
　　5.在考慮高溫對結(jié)構(gòu)材料性能的影響基礎(chǔ)上,對高溫下含裂紋簡支梁的振動頻率變化問題展開分析,建立了含裂紋簡支梁在高溫下的自由振動頻率方程,通過算例對含裂紋簡支鋼梁和含裂紋簡支鋁合金梁在高溫下的自由振動進(jìn)行了模擬運(yùn)算,分析了其振動基頻隨溫度的變化規(guī)律,給出了高溫下含裂紋簡支梁的自振頻率與材料彈性模量的變化關(guān)系表達(dá)式。由分析可知:溫度的升高導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)材料彈性模