大跨钢结构原型与不锈钢缩尺模型相似关系研究

摘要

由于试验规模、场地尺寸、试验经费等因素的限制,大部分结构无法进行原结构的振动台试验,特别是对于大跨钢结构而言。几何相似比较小的大跨钢结构缩尺模型的杆件和节点尺寸较小,采用与原型结构相同材料加工制造存在困难。不锈钢材料易于加工,适合用来代替原型结构材料制作缩尺模型。然而,不锈钢与原型结构材料在力学性能上存在差异,其中屈服强度差异是设计不锈钢缩尺模型时面临的主要问题。因此,本文开展了关于不锈钢缩尺模型应力相似比研究。首先采用拟量纲法推导了考虑材料屈服强度差异的缩尺模型与原型结构之间的相似关系,得到了计算主要性能指标相似比的公式;然后采用Midas Gen软件建立网壳结构原型结构和不锈钢缩尺模型的有限元模型,并进行静力分析和自振特性分析以验证理论推导中相似比计算公式的合理性。本文可为不锈钢缩尺模型设计提供理论参考。