钢结构槽型肋矩形加劲板稳定性能分析

摘要

钢结构矩形加劲板采用扁钢肋、T型钢肋或角钢肋后，在承受面部侧压、纵压轴压等荷载时易发生整体屈曲或局部屈曲。实际工程经验表明，宽翼缘形式的国标普通槽钢加劲肋由于其优越的截面性能以及与壁板焊接的贴合性，更具有推广价值。槽钢肋薄壁矩形加劲板结构在工业建筑、桥梁工程和船舶工业等领域有广泛应用。本文在对T型、L型和球头型等对称和非对称截面形式加劲肋的研究基础上，重点分析了槽型钢肋矩形加劲板的稳定性能，探讨了槽钢肋加劲板的极限承载能力。
　　首先，研究了槽钢肋矩形加劲板在荷载组合作用下复杂的失稳行为，包括:槽钢肋矩形加劲板的整体屈曲、槽钢肋间矩形板的局部屈曲和槽钢加劲肋的屈曲。认为在高腹板加劲肋承受偏心受压较大时，加劲肋腹板侧倾行为对加劲板屈曲应力影响较为明显，为后续研究槽钢肋矩形板的屈曲行为和失效问题提供了基础。
　　其次，对单根槽钢加劲肋矩形板的腹板弯扭屈曲行为进行了研究。取有效宽度内单根肋的加劲板为研究对象，建立了槽钢肋与加劲板组合体简化的受力模型。假定在矩形板屈曲之后槽钢肋对其加劲约束作用完全丧失，随着板内纵向压应力增加到屈曲应力的过程中，这种约束作用以抛物线形式衰减至忽略不计。并考虑了肋的腹板侧倾行为对矩形板屈曲行为的影响，求出了在面压和纵向轴压荷载组合作用下槽钢肋矩形板的控制方程和近似屈曲应力。不同侧向荷载对组合作用下加劲板的屈曲性能影响显著，在构件长细比较大时，负压作用下由于槽钢加劲作用加劲板的临界屈曲应力会有一定程度的增大。
　　最后，对多根纵向槽钢肋矩形加劲板的稳定性能进行了分析。采用Abaqus有限元分析软件建立了在面压和纵向轴压荷载组合作用下的多肋板受力模型，分别分析了槽钢肋加劲板体的屈曲行为和考虑初始缺陷的静态后屈曲行为。在保证矩形板槽钢加劲肋端部不发生过于明显局部屈服的情况下，发现槽钢加劲肋腹板屈服区(Yield Zone)开展到一定截面高度时，加劲板丧失承载能力并整体发生较大变形。本文认为槽钢加劲肋沿腹板截面屈服的高度可以客观地评价加劲板的极限承载能力，建议取加劲肋截面腹板高度1/2位置。通过控制挠跨比限制矩形加劲板的在面压和轴压组合作用下发生的法向位移，以保证加劲板的正常使用性能。

目录

声明

摘要

1．1 前言

1．2 加劲肋稳定问题的研究历史和现状

1．3 矩形加劲板稳定问题的研究现状

1．3．1 加劲板刚度叠加简化模型研究历史

1．3．2 矩形加劲板弹性压杆模型研究概述

1．3．3 正交异性板理论风道壁板模型研究概述

1．4 初始缺陷对矩形加劲板稳定性能的影响

1．5 槽钢肋矩形加劲板的屈曲行为

1．5．1 槽钢肋矩形加劲板的整体屈曲

1．5．2 肋间矩形板的局部屈曲

1．5．3 槽钢加劲肋的屈曲

1．6 矩形烟风道和槽钢肋加劲板研究中存在的问题

1．7 论文研究内容

1．8 技术路线

第2章 单根槽钢加劲肋对板体稳定性能的影响

2．1 引言

2．2 考虑加劲肋腹板弯曲的单根肋简化分析

2．3 考虑腹板弯曲时的矩形板加劲肋简化分析模型

2．4 槽钢肋矩形加劲板模型的平衡方程

2．5 面压和轴压荷载组合作用加劲板的近似屈曲应力

2．6 不同面压和轴压荷载组合作用下加劲板的屈曲性能

2．7 本章小结

3．1 引言

3．2 面压和轴压荷载组合作用下多肋加劲板稳定分析

3．2．1 多槽钢肋纵向加劲板稳定性分析类型

3．2．2 薄壁加劲板结构线性屈曲分析

3．2．3 Abaqus分析软件特征值屈曲分析方法

3．2．4 矩形加劲板结构静态后屈曲分析的Riks方法

3．3 多槽钢肋纵向矩形加劲板有限元分析实例

3．3．1 典型多纵向槽钢肋板的算例模型概况

3．3．2 矩形多肋加劲板分析建模步骤

3．3．3 多槽钢肋加劲板线性屈曲分析

3．3．4 考虑初始缺陷的加劲板静态后屈曲分析

3．4 槽钢肋矩形加劲板极限承载失效机理

3．4．1 具有相同轴压和不同面压时加劲板的失效行为

3．4．2 不同面压和轴压荷载组合作用加劲板的失效准则

3．5 本章小结

第4章 工作总结与展望

4．1 本文的主要研究结论

4．2 本文的主要创新点

4．3 不足与相应建议

参考文献

致谢