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(gè)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(dāng)?shù)目辜魪?qiáng)度。目前對(duì)楔形腹板抗剪強(qiáng)度的理論和試驗(yàn)研究還不多，還沒(méi)有合適的能夠考慮屈曲后強(qiáng)度的楔形腹板抗剪承載力公式。本文對(duì)楔形腹板抗剪承載力進(jìn)行了有限元分析和試驗(yàn)研究，改進(jìn)了等截面腹板抗剪承載力計(jì)算公式，提出了楔形腹板抗剪承載力設(shè)計(jì)方法。
　　 利用有限元方法對(duì)非均勻受壓的單塊矩形板進(jìn)行了彈性屈曲分析，總結(jié)了非

2、均勻受壓簡(jiǎn)支矩形板屈曲系數(shù)的各國(guó)規(guī)范計(jì)算公式；在此基礎(chǔ)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(duì)考慮翼緣嵌固約束作用的工字形截面腹板，指出了翼緣對(duì)腹板嵌固作用與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)彈簧約束的不同，引入翼緣自由扭轉(zhuǎn)剛度和腹板抗彎剛度比值作為無(wú)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(jì)算公式。驗(yàn)證了傳統(tǒng)的彎曲和剪切應(yīng)力作用下彈性屈曲的相關(guān)公式在翼緣彈性嵌固條件下的腹板屈曲問(wèn)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(yīng)力狀態(tài)，對(duì)其彈性屈曲進(jìn)行了有限元分析，在矩形板剪切屈曲系數(shù)公式的基礎(chǔ)上引入考慮楔率影響的參數(shù)，得到四邊簡(jiǎn)支楔形腹板和兩邊簡(jiǎn)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(jié)果進(jìn)行比較。通過(guò)引入翼緣自由扭轉(zhuǎn)剛度與腹板抗彎剛度之比作為無(wú)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(xì)回顧總結(jié)了現(xiàn)有的楔形腹板抗剪承載力的各種計(jì)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(yīng)用到各計(jì)算模型中，通過(guò)大量的有限元分析比較發(fā)現(xiàn)Davies的拉力場(chǎng)模型具有相對(duì)最高的精度，本文的屈曲系數(shù)對(duì)各種分析模型的計(jì)算精度均有明顯的改善。
　　 對(duì)三個(gè)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(jìn)行了試驗(yàn)研究，重點(diǎn)考察寬高比、楔率、翼緣剛度等因素對(duì)楔形腹板抗剪承載力的影響。并對(duì)試驗(yàn)梁進(jìn)行有限元模擬分析，將其結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)結(jié)果與有限元結(jié)果吻合很好

5、，為進(jìn)一步的理論研究提供了可靠的試驗(yàn)依據(jù)。
　　 傳統(tǒng)拉力場(chǎng)理論計(jì)算腹板抗剪承載力的過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜，而且我們?cè)谠囼?yàn)過(guò)程中觀察到腹板內(nèi)拉力帶的形成實(shí)際上是在腹板達(dá)到抗剪極限荷載之后瞬間形成的，這與拉力場(chǎng)計(jì)算模型對(duì)應(yīng)的腹板受力狀態(tài)有時(shí)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(xiàn)和翼緣的抗剪貢獻(xiàn)兩個(gè)部分，基于這個(gè)思路，對(duì)現(xiàn)有規(guī)范的等截面腹板抗剪承載力公式進(jìn)行了改進(jìn)，提出了楔形腹板的抗剪承載力計(jì)算公式。大量的有限分析