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Q460高强角钢受压构件稳定承载力研究

曹现雷  
【摘要】: 高强角钢以其优越的高强度性能、建造适应性及经济性而在输电线铁塔中得到了越来越广泛的应用。论文以热轧Q460高强单角钢在输电线路铁塔结构设计的应用为研究目的,结合输电铁塔主材角钢构件的三种连接形式,设计了48根轴心受压角钢构件、48根一端轴心一端偏心受压角钢构件和48根两端偏心受压角钢构件,对三类共计144根受压构件进行了静力加载试验研究。研究了不同截面型号、不同长细比和不同端部支座条件下高强角钢的破坏模式、极限承载力、变形性能和截面应变分布等力学性能特征。为深入理论分析和提出工程设计建议提供了基础的试验素材。 试验表明,小长细比试件局部屈曲失稳起控制作用,大长细比试件整体失稳起控制作用。长细比越大,试验值越高于理论值,用现行规范设计高强角钢受压构件会越安全。宽厚比越大,对小长细比构件中载面扭转效应影响较大。轴心受压构件试验可采用双刀口支座代替球铰支座;一端轴心一端偏心受压试件轴心端可采用双口支座或球铰支座;两端偏心受压试件试验表明,美国ASCE10-1997导则公式中考虑了角钢构件端部有利约束效应。 采用有限元分析软件ANSYS对试件进行三维实体建模,仿真分析时考虑材料非线性、几何非线性、接触非线性等因素影响。分析了构件的变形模态、极限承载能力、长细比对转角影响、宽厚比对承载力的影响及残余应力的影响等受力性能。有限元结果与试验结果吻合良好,残余应力对试件承载力影响小于5%。 在模型试验和仿真试验的基础上提出了新的稳定系数曲线模型,依据稳定系数公式建立相应的设计方法,结合参数分析给出了设计Q460高强角钢受压构件稳定承载力的实用计算公式。将试验结果和本文建议公式计算结果进行了比较,结果表明,建议公式与试验结果吻合较好。 论文对Q460角钢受压构件的试验和理论分析结果可供工程设计或相关研究参考。


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