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钢管混凝土翼缘和波纹腹板工字梁的力学性能研究

作　者: 陈英
导　师: 邵永波
学　校: 烟台大学
专　业: 结构工程
关键词: 波纹腹板 钢管混凝土翼缘 承载力 试验测试 参数分析
分类号: TU392.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


波纹腹板工字型梁是一种新型钢结构构件，由于其自身的特点，在结构工程中得到广泛应用。本文采用矩形钢管混凝土作为波纹腹板工字梁的受压翼缘，得到一种新型结构构件。采用跨中施加集中荷载的加载方式，对4根简支的不同截面形式的工字梁进行试验测试，并对试验现象和测试结果进行分析。本文的主要内容有：(1)完成4根工字梁的静力试验测试，并处理试验现象和试验数据，分析不同截面形式的试验梁的受力性能和破坏机理。结果发现，波纹腹板可以有效地改善普通工字型钢梁的腹板稳定性差的性质，提高腹板的屈曲强度；采用薄壁钢管混凝土作为梁的受压翼缘可以明显提高梁的整体稳定性。另外，用理论公式计算试验梁的极限承载力，研究波纹腹板对提高工字梁承载力的有效性和钢管混凝土翼缘对梁稳定性的提高效果。(2)运用有限元软件ANSYS建立4根试验梁的有限元模型，将有限元模拟结果与试验结果相对比，通过试验梁破坏现象和荷载—位移曲线、荷载—转角曲线的对比，发现有限元结果与试验结果吻合的较好，从而验证了有限元模型的准确性，为后来的参数分析做好铺垫。(3)分别对波纹腹板钢梁和受压翼缘为钢管混凝土的波纹腹板梁进行参数分析，研究了材料强度、波纹形状和尺寸、梁的跨高比等参数变化对梁极限承载力和破坏模式的影响，结果表明，增大材料强度、合理的设计腹板波纹的尺寸可以明显的提高梁的承载力。对于跨度较大的波纹腹板梁，采用钢管混凝土作为受压翼缘可以改善梁的整体稳定性能，从而提高梁的极限承载力。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-29
  1.1 引言  9-12
  1.2 波纹腹板钢梁的研究现状  12-23
    1.2.1 波纹腹板型钢的局压性能研究  12-14
    1.2.2 波纹腹板型钢的弯曲性能研究  14-17
    1.2.3 波纹腹板型钢的剪切性能研究  17-20
    1.2.4 波纹腹板型钢的疲劳特性研究  20
    1.2.5 波纹腹板型钢的稳定性研究  20-22
    1.2.6 波纹腹板型钢研究综述  22-23
  1.3 钢混组合钢梁及钢管翼缘梁的研究现状  23-28
  1.4 本文的主要研究内容  28-29
2 工字梁的试验研究  29-64
  2.1 概述  29
  2.2 试验的主要目的  29
  2.3 试件设计  29-31
  2.4 材性试验  31-32
    2.4.1 钢材拉伸试验  31-32
    2.4.2 混凝土抗压试验  32
  2.5 试验方法  32-34
    2.5.1 边界条件  32-33
    2.5.2 加载装置  33-34
  2.6 测点布置及测量方案  34-38
    2.6.1 应变片和位移计的布置  34-38
    2.6.2 腹板的初始缺陷  38
  2.7 试验结果及分析  38-63
    2.7.1 G1 的试验结果分析  38-43
    2.7.2 G2 的试验结果分析  43-46
    2.7.3 G3 的试验结果分析  46-54
    2.7.4 G4 的试验结果分析  54-60
    2.7.5 试验结果对比分析  60-61
    2.7.6 初始缺陷的模拟分析  61-63
  2.8 本章小结  63-64
3 试验梁的有限元模拟及与试验结果对比  64-77
  3.1 引言  64
  3.2 有限元模型的建立  64-67
    3.2.1 试件的设计思路  64-65
    3.2.2 单元的选取  65-66
    3.2.3 单元的本构关系  66
    3.2.4 单元网格的划分  66
    3.2.5 初始缺陷模型的建立  66-67
  3.3 试验结果于有限元分析结果对比分析  67-75
    3.3.1 破坏模式和应力分布  67-73
    3.3.2 荷载-位移和荷载-转角曲线  73-75
  3.4 本章小结  75-77
4 波纹腹板工字梁的参数分析  77-93
  4.1 概述  77
  4.2 上下翼缘为平钢板的波纹腹板工字梁的参数分析  77-90
    4.2.1 参数的取值  77-80
    4.2.2 参数分析  80-85
    4.2.3 参数分析结果与公式结果对比  85-90
  4.3 上翼缘为钢管混凝土的波纹腹板工字梁的参数分析  90-92
    4.3.1 参数的取值  90-91
    4.3.2 参数分析  91-92
  4.4 本章小结  92-93
5 结论与展望  93-95
  5.1 结论  93-94
  5.2 展望  94-95
参考文献  95-98
致谢  98-99
攻读学位期间发表论文目录  99-100

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 金属结构 > 各类钢结构 > 型钢结构
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