巨型焊接鋼牛腿的試驗(yàn)研究.pdf

1、本文通過(guò)對(duì)深圳市民中心大屋頂下支撐的三個(gè)巨型焊接鋼牛腿的模型試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)其中最大的方塔一號(hào)牛腿，尺寸達(dá)到了1.9m×1.7m×1.8m，單個(gè)牛腿受力23188.4kN，尺寸及受力如此巨大的焊接組合鋼牛腿，在國(guó)內(nèi)外的工程實(shí)例均無(wú)記載，該牛腿處于支撐整個(gè)67000kN屋蓋的關(guān)鍵位置，下面為市政府辦公及市民活動(dòng)場(chǎng)所，結(jié)構(gòu)非常重要。為保證工程的結(jié)構(gòu)安全，有必要結(jié)合試驗(yàn)對(duì)該構(gòu)件進(jìn)行深入研究。 結(jié)合目前的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論對(duì)焊接組合鋼牛腿進(jìn)行

2、理論研究，對(duì)焊接組合鋼牛腿的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，結(jié)合理論進(jìn)行簡(jiǎn)單驗(yàn)算，驗(yàn)算結(jié)果表明，在常規(guī)的設(shè)計(jì)理論下，鋼牛腿的正截面強(qiáng)度是滿足設(shè)計(jì)要求的。 用常規(guī)理論設(shè)計(jì)無(wú)法反映牛腿節(jié)點(diǎn)的局部應(yīng)力集中問(wèn)題，對(duì)局部應(yīng)力集中狀況不能進(jìn)一步的明確，對(duì)局部應(yīng)力集中的危害無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。為此，有必要通過(guò)其它的手段對(duì)牛腿進(jìn)行進(jìn)一步的分析研究。根據(jù)目前的研究方法，我們通過(guò)模型試驗(yàn)和美國(guó)的ANSYS軟件分別對(duì)牛腿進(jìn)行分析研究。 模型試驗(yàn)采用3：10的比例模型，分

3、別對(duì)三個(gè)牛腿進(jìn)行模型試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)得到的應(yīng)力結(jié)果表明，最大的方塔1號(hào)牛腿與鋼柱連接部位的根部局部應(yīng)力集中比較嚴(yán)重，超過(guò)規(guī)范的規(guī)定強(qiáng)度設(shè)計(jì)值范圍，有可能對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不良影響。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)原設(shè)計(jì)方案提出了改進(jìn)意見(jiàn)，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行局部的構(gòu)造處理，再通過(guò)補(bǔ)充試驗(yàn)驗(yàn)證，局部應(yīng)力集中得到有效的控制，滿足規(guī)范的要求。根據(jù)前后兩次試驗(yàn)對(duì)比結(jié)果，對(duì)原設(shè)計(jì)方案提出了改進(jìn)意見(jiàn)。 采用美國(guó)的ANSYS有限元計(jì)算軟件對(duì)牛腿的兩個(gè)方案進(jìn)行有限元計(jì)算分析，計(jì)

4、算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果大致相同。試驗(yàn)和分析結(jié)果較為一致。結(jié)論表明，改進(jìn)的方案是可行并合理的。不過(guò)，與試驗(yàn)結(jié)果不同的是，計(jì)算結(jié)果顯示的局部應(yīng)力集中部位為牛腿與鋼柱連接部位的頂部。 結(jié)合試驗(yàn)情況與ANSYS軟件的計(jì)算模型假設(shè)對(duì)局部應(yīng)力集中部位的不同進(jìn)行分析研究，結(jié)果表明，試驗(yàn)結(jié)果較接近牛腿受力的實(shí)際工況。因?yàn)锳NSYS軟件在建立計(jì)算模型時(shí)對(duì)焊縫連接做為固定連接，焊縫的彈性模量為無(wú)窮大。而實(shí)際的情況并非如此，焊縫的彈性模量是有一定數(shù)量的。由