波纹腹板H型钢梁抗扭性能研究

摘要

在钢结构体系中，H型钢梁角色举足轻重，为结构体系主要受弯构件。其由腹板与翼缘焊接而成，其中腹板部分主要承担梁上剪力，而翼缘承受弯矩。与传统平腹板相比，波纹腹板在厚度较薄的情况下具有更高的平面外刚度和稳定性，无需加劲肋即可满足钢梁的抗剪需求。波纹腹板钢梁性能优越，同时具有较为明显的成本优势，因此近年来成为科研热门。
　　本文的研究课题为波纹腹板H型钢梁抗扭性能研究。采用理论分析、试验分析与有限元分析相结合的方法进行研究论证。
　　在理论分析得到波纹腹板H型钢梁截面抗扭刚度的基础上，在郑州大学结构试验室进行了波纹腹板H型钢梁的约束扭转试验。试验共设计了三根正弦波纹腹板H型钢梁试件以及一根平腹板H型钢梁试件。加载方式为重力加载，每根试件设置25~40个测点，其中18~28个应变测点，7~12个位移测点。试验过程中，分级加载钢板标准件并记录数据。记录试件临界屈服荷载，观察试验过程中钢梁的整体和局部变形情况，对比分析波纹腹板H型钢梁与平腹板H型钢梁的抗扭性能。
　　有限元分析采用了通用有限元软件ANSYS。采用SHELL181单元对翼缘和腹板进行建模分析。通过有限元分析求解得到试件在加载过程中的应力分布情况、各截面位移和变形情况，以及弹性阶段屈服荷载等。在对比分析波纹腹板H型钢梁和平腹板H型钢梁抗扭性能有限元分析结果的基础上，将试验结果和有限元分析结果进行对比，验证有限元方法计算结果的可靠性。
　　本文首次以理论分析、试验和有限元分析相结合的方法验证了波纹腹板H型钢梁在抗扭方面相比于平腹板H型钢梁的优越性，得出了影响其抗扭性能的相关因素，并给出了波纹腹板H型钢梁在约束扭转过程中的应力分布特点。

目录

声明

1 绪论

1.1 概述

1.2 国内外波纹腹板钢梁的发展与应用

1.3 国内外波纹腹板梁抗扭方面的研究成果

1.4 研究目的和意义

2 波纹腹板H型钢梁扭转理论分析

2.1 扭转相关理论

2.2 抗扭刚度理论分析结果

2.3 抗扭承载力理论分析

3 波纹腹板H型钢梁抗扭试验

3.1 试验方案设计

3.2 试验过程及试验现象

3.3 试验结果

3.4 试验结果与理论分析结果对比

3.5 试验结论

4 波纹腹板H型钢梁抗扭性能有限元分析

4.1 有限元模型的建立

4.2 有限元分析结果

4.3 分析结果总结

4.4 有限元分析结果与理论、试验结果对比

4.5 有限元分析结论

5 结论及展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

个人简历、在校期间学术成果

致谢