化工企业的生产装置和设备通常需要大跨度钢框架结构支承。随着生产装置和设备日益大型化和复杂化,钢框架梁承受的荷载越来越大,传力途径越来越复杂,如果设计和安装过程不合理,极易造成钢框架梁失稳破坏。同时,支承生产装置和设备的钢框架梁长期暴露于含腐蚀性介质的酸性大气环境中,其表面防腐涂层易脱落或破损,使钢梁易发生腐蚀,导致其稳定承载力降低,影响其安全使用。因此,开展化工大气酸性腐蚀环境下钢框架梁稳定性能研究对于保障化工设备安全运行具有一定的工程意义。本文采用一种新型的管翼缘组合钢梁来支承大型化、复杂化的化工装置和设备,以提高钢梁的稳定承载力,并采用理论、试验和有限元数值分析相结合的方法,建立了酸性腐蚀环境下管翼缘组合钢梁的稳定承载力预测模型,研究了腐蚀管翼缘组合钢梁的稳定承载力退化规律,分析了多种参数对腐蚀管翼缘组合钢梁稳定承载力的影响规律。基于酸性大气环境中钢材腐蚀机理和金属电化学腐蚀理论,研究了钢材在酸性大气环境下腐蚀控制过程,根据法拉第电解定律、腐蚀极化曲线和菲克第一扩散定律,确定腐蚀电流密度、阴阳极电位差、极限电流密度的计算方法。基于经典大气腐蚀幂函数模型,建立了酸性大气环境下低碳钢腐蚀深度的理论预测模型。基于“板-梁理论”,建立了管翼缘组合钢梁应变能方程和初应力势能方程,得到了管翼缘组合钢梁自由扭转刚度、约束扭转刚度和截面不对称系数等参数的计算公式。在此基础上,考虑腐蚀环境下钢梁截面厚度的损失,建立了腐蚀管翼缘组合钢梁截面参数与原截面参数的关系,通过引入腐蚀钢材的力学性能指标,得到了腐蚀管翼缘组合钢梁自由扭转刚度、约束扭转刚度和截面不对称系数等参数的计算公式。基于能量变分法,建立了无扭转支撑管翼缘组合钢梁弹性弯扭屈曲总势能方程,得到了管翼缘组合钢梁弹性弯扭屈曲临界弯矩的理论解析解。基于1st Opt软件结合理论解析解,非线性回归得到了无扭转支撑管翼缘组合钢梁弹性弯扭屈曲临界弯矩计算公式。基于工字形钢梁的稳定理论,采用1st Opt软件结合有限元数值分析得到了无扭转支撑管翼缘组合钢梁弹塑性弯扭屈曲临界弯矩计算公式,经验证表明其精度较好。在此基础上,考虑腐蚀环境下钢梁截面厚度损失和钢材力学性能指标衰减,建立了腐蚀无扭转支撑管翼缘组合钢梁弹塑性弯扭屈曲临界弯矩的预测模型,为腐蚀管翼缘组合钢梁安全性评估与防腐设计提供理论依据。开展了扭转支撑管翼缘组合钢梁在集中荷载作用下的整体稳定试验,获得了扭转支撑管翼缘组合钢梁的稳定承载力、截面应变和变形规律。结果表明,扭转支撑能够提高管翼缘组合钢梁的稳定承载力。通过理论研究和有限元数值分析并结合1st Opt软件,得到了扭转支撑管翼缘组合钢梁弹性和弹塑性弯扭屈曲临界弯矩计算公式,试验验证了公式的精度。在此基础上,考虑腐蚀环境下钢梁截面厚度损失和钢材力学性能指标衰减,建立了腐蚀扭转支撑管翼缘组合钢梁弹塑性弯扭屈曲临界弯矩的预测模型,研究了扭转支撑对腐蚀管翼缘组合钢梁稳定性能的影响。结果表明,扭转支撑能够提高腐蚀管翼缘组合钢梁稳定承载力。引入临界弯矩退化率概念,研究了腐蚀有/无扭转支撑管翼缘组合钢梁稳定承载力退化规律。结果表明,腐蚀有/无扭转支撑管翼缘组合钢梁临界弯矩退化率与腐蚀时间成幂函数关系,临界弯矩退化率曲线呈现腐蚀初期退化快,而后逐渐变缓的特点;有/无扭转支撑管翼缘组合钢梁临界弯矩退化率与腐蚀率成线性关系,其增加幅度大于腐蚀率增加幅度,且随着高跨比的减小,临界弯矩退化率增大。研究了SO2浓度、有无涂层保护、局部腐蚀位置等参数对管翼缘组合钢梁稳定承载力的影响。结果表明,在相同腐蚀时间内,有/无扭转支撑管翼缘组合钢梁稳定承载力随着SO2浓度增加而降低;采用涂层防护可延长管翼缘组合钢梁临界弯矩的退化时间,管翼缘组合钢梁临界弯矩退化率随涂层使用寿命增加而减小;局部腐蚀发生在梁跨中部位时,管翼缘组合钢梁稳定承载力退化率较大。