鋼橋塔典型開孔板的力學(xué)性能及補(bǔ)強(qiáng)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(hù)等需要，不可避免對(duì)其中某些受力板件進(jìn)行開孔。鋼板開孔將對(duì)其力學(xué)性能產(chǎn)生不可忽略的影響，必要時(shí)需要采取措施對(duì)板件進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。但是，已有研究對(duì)于鋼橋塔開孔板件力學(xué)性能及其補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)方法的可借鑒成果卻非常少。
　　本文針對(duì)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(yàn)結(jié)果為驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，采取解析推導(dǎo)和有限元分析相結(jié)合，對(duì)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(jìn)行研究

2、，并進(jìn)一步圍繞孔洞補(bǔ)強(qiáng)方法進(jìn)行對(duì)比分析。主要研究工作和結(jié)論如下：
　　（1）查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，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。
　　（2）簡述兩類典型開孔板件的受壓試驗(yàn)，并對(duì)有限元分析方法進(jìn)行介紹。通過對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)和有限元結(jié)果，驗(yàn)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(jì)算方法對(duì)開長圓孔和開任意多個(gè)橢圓孔無限大平面的孔邊應(yīng)力集中系數(shù)進(jìn)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(jìn)一步基于有限元數(shù)值分析對(duì)有限大板幾何參數(shù)的影響進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)板件長寬比大于某一臨界值時(shí)，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(jì)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(jì)算公式，可用于實(shí)際工程中的應(yīng)力集中評(píng)估。
　　（4）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(duì)兩類開孔板件的彈

4、塑性受壓極限強(qiáng)度進(jìn)行了解析推導(dǎo)，并討論了該方法對(duì)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(duì)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(bǔ)強(qiáng)肋幾何參數(shù)對(duì)補(bǔ)強(qiáng)后開孔板受壓極限強(qiáng)度的影響分析，并引入極限強(qiáng)度提高系數(shù)來表征和量化補(bǔ)強(qiáng)效果。在補(bǔ)強(qiáng)肋高厚比固定的情況下，隨著補(bǔ)強(qiáng)肋厚度不斷增大，極限強(qiáng)度提高系數(shù)與補(bǔ)強(qiáng)肋厚度基本呈線性關(guān)系，但當(dāng)補(bǔ)強(qiáng)肋厚度增大