鋼橋塔典型開孔板的力學(xué)性能及補強方法.pdf

1、鋼橋塔在橋梁工程中應(yīng)用越來越廣泛，但由于構(gòu)造、施工、檢修、維護等需要，不可避免對其中某些受力板件進行開孔。鋼板開孔將對其力學(xué)性能產(chǎn)生不可忽略的影響，必要時需要采取措施對板件進行補強。但是，已有研究對于鋼橋塔開孔板件力學(xué)性能及其補強設(shè)計方法的可借鑒成果卻非常少。
　　本文針對鋼橋塔中典型的長圓形通行孔和連續(xù)橢圓形過索孔，在以試驗結(jié)果為驗證的基礎(chǔ)上，采取解析推導(dǎo)和有限元分析相結(jié)合，對兩類典型開孔板件的應(yīng)力集中系數(shù)和受壓極限荷載進行研究

2、，并進一步圍繞孔洞補強方法進行對比分析。主要研究工作和結(jié)論如下：
　?。?）查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻，介紹鋼橋塔的技術(shù)發(fā)展和典型開孔問題?？偨Y(jié)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，并提出亟待解決的問題。
　?。?）簡述兩類典型開孔板件的受壓試驗，并對有限元分析方法進行介紹。通過對比試驗數(shù)據(jù)和有限元結(jié)果，驗證有限元模型的準(zhǔn)確性。
　?。?）采用彈性力學(xué)方法和數(shù)值計算方法對開長圓孔和開任意多個橢圓孔無限大平面的孔邊應(yīng)力集中系數(shù)進行了解析推導(dǎo)，算例分析

3、結(jié)果與有限元解吻合良好；進一步基于有限元數(shù)值分析對有限大板幾何參數(shù)的影響進行研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)板件長寬比大于某一臨界值時，孔邊應(yīng)力基本不受其影響，但SCF值隨開孔率的增大而始終呈現(xiàn)非線性增長趨勢。通過在無限大平面計算結(jié)果的基礎(chǔ)上引入板寬修正系數(shù)，擬合得到了兩類有限大開孔板的SCF計算公式，可用于實際工程中的應(yīng)力集中評估。
　?。?）介紹開方孔板件極限荷載的解析求法，并結(jié)合算例分析其適用性。將長圓孔和橢圓孔等效成矩形孔，對兩類開孔板件的彈

4、塑性受壓極限強度進行了解析推導(dǎo)，并討論了該方法對鋼橋塔開孔板的適用性。通過與有限元結(jié)果比較，確定了開長圓孔板和開橢圓孔板的合理塑性鉸線位置，并針對長寬比較大的板件提出了等效長寬比及其取值公式。
　?。?）基于有限元分析，開展補強肋幾何參數(shù)對補強后開孔板受壓極限強度的影響分析，并引入極限強度提高系數(shù)來表征和量化補強效果。在補強肋高厚比固定的情況下，隨著補強肋厚度不斷增大，極限強度提高系數(shù)與補強肋厚度基本呈線性關(guān)系，但當(dāng)補強肋厚度增大