高性能钢在强度、耐候、焊接、韧性、抗疲劳等方面的性能都取得了大幅度的提高,在大跨度桥梁和高层建筑的建设中具有广泛的应用前景。美国新建和已建的一些桥梁不仅在设计中使用高性能钢,而且还充分利用了混杂设计方法,在翼缘和腹板使用不同等级的钢材,以求获得更好的经济效应。本文以美国ASTM A709标准中的高性能钢HPS 70W为基本研究材料,通过非线性有限元方法分析了HPS混杂梁与HPS等强梁的抗弯性能。理论部分阐述了混杂设计的概念,说明了对高性能钢梁采用混杂设计的优点。介绍了美国规范对于钢梁转动能力R的定义及计算方法,通过对高性能钢梁两种不同失效模式的描述引入了国外文献中关于高性能钢梁塑性铰截面处的两种优化侧向支承方式。计算部分首先建立了ANSYS有限元模型,并通过实验数据进行了验证。对3组HPS混杂梁与3组HPS等强梁进行了非线性弹塑性计算,通过对转动能力、破坏形态和承载力极值的分析,研究了翼缘宽厚比与支承方式对其抗弯性能的影响。验证了国外文献中关于在距跨中为梁高d或者d/2的两侧设置支承可以明显提高高性能钢梁转动能力的结论,对比我国钢结构设计规范,给出了HPS混杂梁与HPS等强梁翼缘宽厚比的建议值。文中共有图71幅,表1 8个,参考文献51篇。