波形钢腹板抗剪性能,此文是一篇腹板论文范文,为你的毕业论文写作提供有价值的参考。
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摘 要：为了研究波形钢腹板的抗剪受力性能,首先设计了4根波形钢腹板H型钢梁并进行屈曲加载试验,掌握了波形钢腹板屈曲的基本特征；统计国内外已建波形钢腹板组合桥的波形钢腹板尺寸参数、并对弹性屈曲强度的计算进行了分析,建议了弹性屈曲强度简化计算公式和适用范围；考虑局部弹性屈曲强度要小于整体弹性屈曲强度等参数范围,合理选取一批试验数据对Yi、聂建国等提出的波形钢板非线性剪切屈曲强度计算公式进行了对 析,并通过ANSYS有限元程序对本文部分试验结果进行了分析验证.结果表明：波形钢腹板主要承担剪力且剪应力沿高度均匀分布；几何初始缺陷对其剪切屈曲强度的影响较明显；在工程应用范围内,文中建议的弹性屈曲强度和非线性剪切屈曲强度公式和试验值和有限元分析值吻合较好,精确度较高,可供工程设计参考.
关键词：钢腹板；抗剪试验；屈曲；弹性；非线性
中图分类号：U448.213 文献标识码：A
文章编号：1674-2974（2015）11-0056-08
波形钢腹板组合桥具有受力明确、截面效率高、桥型美观等诸多优点,彻底解决了混凝土梁桥腹板开裂问题,提高了预应力效率,抗剪屈曲强度高.近年来我国已建成多座该类型桥梁,如较有代表性的山东鄄城黄河大桥、新密溱水桥等.随着波形钢腹板组合桥在我国的大力推广,其设计计算方法需得到逐步的完善,特别是仅承受剪力的薄钢腹板的剪切屈曲问题,包括整体屈曲、局部屈曲及合成屈曲,通过给定的波形如何准确得到其屈曲模态和荷载对指导设计至关重要.
国外学者对波形钢板的抗剪屈曲研究起步于1969年.Easley[1]首先掀起了波形钢腹板梁模型试验研究的序幕,紧接着Elgaaly,Hamilton,Drive,Abbas,Moon,Linder大学[2-6]等多位学者和机构做过波形钢板的剪切屈曲试验；Easley和Skan-Southwell分别给出了波形钢板的整体、局部弹性屈曲强度计算公式,且已得到广泛的认可,但对合成弹性屈曲强度的计算仍存在不同的争议[4,7],考虑非线性等因素后其实际屈曲强度的计算都是基于试验和数值模拟数据的拟合公式.国内研究起步相对较晚,仅周绪红、聂建国、李国强、宋建永[8-10]等人做过类似试验研究和理论分析,其中聂建国[10]做的8根H型钢梁的剪切屈曲试验最具代表性.
相比较而言,对波形钢腹板剪切屈曲的试验探究和理论分析仍需进一步拓展,特别是在波形钢腹板合成弹性屈曲计算上还存在一定异议,其实际非线性屈曲强度的计算公式拟合时采用的数据范围较广,有些并不符合已建波形钢腹板PC组合梁的情况,因此有必要根据已建实桥的主要参数范围,选择尽可能合理的试验数据对相关计算公式做进一步对 析.
本文首先完成4根波形钢腹板H形钢梁的剪切屈曲试验,以掌握波形钢腹板的基本抗剪性能,为进一步研究波形钢腹板抗剪行为提供试验依据,接着根据已建实桥的波形钢腹板的尺寸参数,深入研究弹性和非线性屈曲强度,并建议相应的计算公式.
1 试验探究
1.1 模型设计
本文首先设计了4片波形钢腹板H形钢梁进行屈曲荷载试验,其设计原则是：①保证模型发生剪切屈曲破坏而不发生其他形式破坏,②L1和L2波形较疏,易发生局部屈曲破坏；G1,G2波形较密,易发生整体屈曲破坏.模型尺寸如图1和表1所示.实测钢腹板的屈服强度平均值为380.2 MPa,极限强度平均值为456.6 MPa.试件制作效果G2如图2（a）所示.
1.2 加载和测试
试验加载装置如图2（b）所示,试验为跨中单调静力加载试验,每级荷载控制在10 kN左右,钢腹板屈曲后采用跨中竖向位移控制加载.
试验前对钢腹板的初始缺陷进行测量,结果如下：试件L1,L2左右两侧腹板初始缺陷最大值分别为1.02 mm和1.09 mm,1.62 mm和1.86 mm,而试件G1,G2分别为1.98 mm和2.06 mm,2.36 mm和2.09 mm,其中L2左侧钢腹板侧向几何初始缺陷分布如图3所示.
试验测试内容主要包括：1）钢腹板的剪应变,采用在腹板表面粘贴应变花的方式；同时在上下翼缘板适当布置应变片以测量弯曲应变；2）跨中竖向变形,在跨中截面布置百分表测试；3）腹板的侧向变形,在腹板沿横向设置百分表.图4为L1和L2的测点布置,试件G1和G2的测点布置基本相同,沿竖向设5个应变花.
1.3 试验过程及破坏现象
根据以上加载和测试方案对4个模型进行了加载测试,结果如下.
1.3.1 试件L1和L2——局部屈曲
试验过程：试件L1左右两侧腹板几乎同时在跨中的波折段发生屈曲破坏；试件L2右侧钢腹板几个子波折段首先发生屈曲破坏,试件整体承载力下降,卸载后,由于左侧钢腹板没有发生破坏,故在右半跨上下翼缘板焊接45°钢板提供斜向支撑,进行第二次加载试验.
破坏现象：两个试件钢腹板的屈曲破坏现象和模式相同,首先在靠近跨中的单个波折段上沿45°发生屈曲破坏,随着加载的继续,多个破坏区域沿45°方向扩展到临近的2～3个子板上,最终破坏形态如图5（a）所示.因此可以判断,试件L1和L2的钢腹板首先发生局部屈曲破坏,随着加载继续,伴随合成屈曲.
1.3.2 试件G1和G2—整体屈曲
试验过程：当加载一定程度后,试件G1左右两侧腹板基本同时发生屈曲破坏；试件G2的左侧腹板首先发生屈曲破坏,卸载后,由于G2的右侧腹板没有发生屈曲破坏,因此按照试件L2的做法进行处理并进行了第二次加载试验.
破坏现象：G1和G2的破坏现象和模式相同,先在腹板中间贯穿多个子板区域发生成45°的屈曲破坏,随着加载的继续,屈曲沿着45°向两侧发展,形成了3个大的破坏区域,平面外的变形加大,其破坏形态如图5（b）所示.因此可以判断,两试件腹板都发生了整体屈曲破坏.
结论：关于本文可作为腹板方面的大学硕士与本科毕业论文波浪腹板h型钢论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献下载。
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