楔形變截面工字鋼梁腹板的抗剪承載力研究.pdf

1、工字梁腹板受剪至破壞可以分為三個工作階段，包括屈曲前階段、屈曲后階段和破壞階段。大量的研究工作已經(jīng)表明腹板屈曲后仍具有相當?shù)目辜魪姸取Ｄ壳皩πㄐ胃拱蹇辜魪姸鹊睦碚摵驮囼炑芯窟€不多，還沒有合適的能夠考慮屈曲后強度的楔形腹板抗剪承載力公式。本文對楔形腹板抗剪承載力進行了有限元分析和試驗研究，改進了等截面腹板抗剪承載力計算公式，提出了楔形腹板抗剪承載力設計方法。
　　 利用有限元方法對非均勻受壓的單塊矩形板進行了彈性屈曲分析，總結了非

2、均勻受壓簡支矩形板屈曲系數(shù)的各國規(guī)范計算公式；在此基礎上，改變有限元模型的邊界條件，提出了非均勻受壓的非加載邊固支矩形板的屈曲系數(shù)公式。對考慮翼緣嵌固約束作用的工字形截面腹板，指出了翼緣對腹板嵌固作用與傳統(tǒng)轉動彈簧約束的不同，引入翼緣自由扭轉剛度和腹板抗彎剛度比值作為無量綱參數(shù)，得到了精度良好的考慮翼緣約束作用的非均勻受壓腹板的屈曲系數(shù)計算公式。驗證了傳統(tǒng)的彎曲和剪切應力作用下彈性屈曲的相關公式在翼緣彈性嵌固條件下的腹板屈曲問題中的適用

3、性。
　　 采用帶斜加勁肋矩形板模型模擬楔形腹板的純剪應力狀態(tài)，對其彈性屈曲進行了有限元分析，在矩形板剪切屈曲系數(shù)公式的基礎上引入考慮楔率影響的參數(shù)，得到四邊簡支楔形腹板和兩邊簡支兩邊固支楔形腹板的屈曲系數(shù)公式，并與有限元分析結果進行比較。通過引入翼緣自由扭轉剛度與腹板抗彎剛度之比作為無量綱參數(shù)，得到可以考慮翼緣任意約束程度的楔形腹板彈性剪切屈曲系數(shù)公式。
　　 詳細回顧總結了現(xiàn)有的楔形腹板抗剪承載力的各種計算模型，將本

4、文得到的考慮翼緣約束的楔形腹板剪切屈曲系數(shù)應用到各計算模型中，通過大量的有限元分析比較發(fā)現(xiàn)Davies的拉力場模型具有相對最高的精度，本文的屈曲系數(shù)對各種分析模型的計算精度均有明顯的改善。
　　 對三個系列10根楔形工字梁在跨中豎向荷載作用下腹板的抗剪性能進行了試驗研究，重點考察寬高比、楔率、翼緣剛度等因素對楔形腹板抗剪承載力的影響。并對試驗梁進行有限元模擬分析，將其結果與試驗結果進行比較。對比發(fā)現(xiàn)，試驗結果與有限元結果吻合很好

5、，為進一步的理論研究提供了可靠的試驗依據(jù)。
　　 傳統(tǒng)拉力場理論計算腹板抗剪承載力的過程相當復雜，而且我們在試驗過程中觀察到腹板內拉力帶的形成實際上是在腹板達到抗剪極限荷載之后瞬間形成的，這與拉力場計算模型對應的腹板受力狀態(tài)有時間上的差異。因此本文提出了將腹板的抗剪極限承載力分為腹板的抗剪貢獻和翼緣的抗剪貢獻兩個部分，基于這個思路，對現(xiàn)有規(guī)范的等截面腹板抗剪承載力公式進行了改進，提出了楔形腹板的抗剪承載力計算公式。大量的有限分析