折线形腹板H型钢梁整体稳定性能研究

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折线形腹板H型钢梁是将传统钢梁中的平腹板用折线形钢板来代替,是波纹腹板钢梁的一种。折线形腹板H型钢梁省去了设置加劲肋,具有良好的经济优势。  本文通过理论推导、弹性有限元分析和弹塑性有限元分析,研究了折线形腹板H型钢梁的整体稳定性能。运用能量法得到了在等端弯矩、集中荷载和均布荷载作用下的折线形腹板H型钢梁以及在等端弯矩、均布荷载和集中荷载作用下梯形腹板H型钢梁的弹性临界弯矩,通过引入折线形腹板H型钢梁和梯形腹板H型钢梁的等效翘曲惯性矩,表明其弹性临界弯矩表达式与普通钢梁相同,得到了折线形腹板H型钢梁的弹性整体稳定系数。通过1124根折线形腹板H型钢梁弹性临界弯矩的计算结果拟合得到了折线形腹板H型钢梁在均布荷载和集中荷载下的等效弯矩系数。将本文提出的梯形腹板H型钢梁的等效翘曲惯性矩与已有的等效翘曲惯性矩相比,本文的表达式计算方便,精度更好。  通过316根折线形腹板H型钢梁的特征值屈曲分析,得到折线形腹板H型钢梁的弹性整体稳定临界荷载,结果表明:随着波纹个数的增多,折线形腹板H型钢梁的弹性整体稳定承载力的变化很小,可以忽略不计。随着腹板厚度、波峰高度的增加,其弹性整体承载力也随之变大。随着翼缘厚度、截面高度的增加和钢梁跨度的减少,其弹性整体承载力也随之变大,且幅度较大。随着翼缘宽度的增加,其弹性整体承载力也随之变大,且幅度很大。分析结果证实了本文推导理论公式的准确性和有效性。  通过294根折线形腹板H型钢梁的非线性有限元分析,得到了折线形腹板H型钢梁的弹塑性整体稳定临界荷载,结果表明:折线形腹板H型钢梁随着翼缘厚度、截面高度、翼缘宽度的增加,折线形腹板H型钢梁的弹塑性整体稳定承载力也随之线性增大。并通过有限元分析结果的数据拟合,得到了折线形腹板H型钢梁弹塑性整体稳定系数。
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