單邊連接的等邊單角鋼壓桿承載力試驗

為準確確定q460等邊單角鋼壓桿的極限承載力,需正確分析板件寬厚比超限引起的局部屈曲的影響.通過與美國相關規(guī)范的對比分析及試驗研究,發(fā)現(xiàn)我國《鋼結構設計規(guī)范》關于寬厚比限值的規(guī)定合理,但未給出超出限值后的折減公式;《架空送電線路桿塔結構設計技術規(guī)定》對熱軋角鋼寬厚比限值和壓桿穩(wěn)定強度折減系數(shù)的規(guī)定不合理,未考慮長細比的影響,使結果過于保守,且對不同長細比構件安全裕度不均衡.在相關規(guī)范和試驗統(tǒng)計結果的基礎上,總結出了適合于計算考慮局部屈曲的等邊角鋼壓桿承載力方法,該方法公式簡單、概念清楚、結果合理,適合設計使用.

在采用低碳素結構鋼制作單角鋼壓桿時,肢件寬厚比限值不是需要關心的問題?，F(xiàn)在高強度的q420鋼和q460鋼開始在輸電塔架中應用,設計工作者不僅要關心寬厚比限值,還要了解超限桿的承載力應如何計算。單角鋼壓桿的受力情況分為軸壓和偏壓兩類,它們對肢件寬厚比有不同的要求,但現(xiàn)有塔架設計的技術規(guī)定并未對此做出區(qū)分。根據(jù)理論分析和現(xiàn)有文獻的試驗結果,發(fā)現(xiàn)寬厚比限值對軸壓單角鋼和偏壓單角鋼有不同意義,分別是防止局部屈曲和防止整體失穩(wěn)時抗扭性能過低。據(jù)此,分別提出兩類桿件寬厚比限值和超限桿承載力的計算公式,計算了兩批q460單角鋼壓桿的承載力,與對應文獻試驗值符合較好。

高強角鋼單邊連接時寬厚比限值及承載力研究

通過對比中美鋼結構設計規(guī)范和相關技術規(guī)程中對高強等邊角鋼軸壓構件穩(wěn)定承載力計算的規(guī)定,認為各規(guī)范對于兩端理想鉸接構件的規(guī)定是合理的,但實際構件兩端連接的約束往往強于鉸接,由此帶來的承載力提升較為可觀,可以加以利用。文章還以試驗統(tǒng)計結果為依據(jù),提出了通過采用合適的計算長度系數(shù)來利用這種承載力提升的方法。

通過某特高壓輸電線路塔架結構中典型的單角鋼螺栓連接節(jié)點的足尺試驗,對節(jié)點板的受壓性能、破壞形式及極限承載力進行了研究。利用有限元程序ansys建立合理的有限元模型模擬節(jié)點板的受力性能,并與試驗結果進行了對比分析。將試驗及有限元模擬結果與現(xiàn)行國內外鋼結構規(guī)范關于節(jié)點板受壓承載力計算公式的計算值進行了比較,驗證了現(xiàn)行規(guī)范公式對于該類單角鋼連接節(jié)點板受壓承載能力計算的適用性。

通過q420雙角鋼十字組合截面壓桿試驗,研究長細比為40,50,60的q420雙角鋼十字組合截面壓桿構件穩(wěn)定承載力以及一字型填板、十字分離式填板和十字焊接式填板3種不同填板形式對承載力的影響。結果表明:現(xiàn)行規(guī)范對小長細比下受截面懸伸板件寬厚比影響的雙角鋼十字組合截面壓桿的承載力計算顯得保守,影響了材料性能的發(fā)揮;在構件長度較大時,為保證雙角鋼形成組合截面,設置填板是必要的,并且在3種填板形式中十字焊接式填板構件的承載力最大。

在鋼結構工程中,特別是在輸電線路的鐵塔設計中,經(jīng)常采用等邊單角鋼作為軸心受壓構件。在設計計算中,無論是按照我國現(xiàn)行的gb50017—2003《鋼結構設計規(guī)范》,還是采用asce10—1997《美國輸電鐵塔設計導則》,都需要考慮角鋼肢寬與厚度之比的問題。針對此問題,根據(jù)彈性穩(wěn)定理論,推導了等邊單角鋼軸心壓桿寬厚比限值的計算公式,并提出設計計算的方法,供工程設計參考。

通過有限元軟件ansys計算了幾種典型兩端偏心受壓q420高強角鋼桿件的壓潰荷載,并考察了構件變形、應力分布等現(xiàn)象,分析結果可知:殘余應力對構件極限承載力的影響小于5%,并與美國《輸電鐵塔設計導則》(asce10-1997)和我國《鋼結構設計規(guī)范》(gb50017-2003)進行比較,認為美國導則可以用于q420角鋼設計,我國規(guī)范偏保守。運用最小二乘法提出了長細比修正公式。

以密實中砂作為地基土,進行了基礎兩側無超載和僅單側超載的地基模型載荷試驗,研究了單邊超載作用對地基承載特性的影響;主要分析了單邊超載作用下的地基承載力、地基土應力分布以及地基破壞模式。結果表明:與無超載試驗相比較,在單邊超載作用下地基極限承載力得到明顯提高,地基沉降量隨之減少;地基土豎向應力分布情況不再對稱,而是在有超載一側有所增加;地基破壞模式為非對稱形式,橫向破壞區(qū)域長度較短,地基土隆起亦較小。

對大型鋼筋混凝土結構中受彎剪作用的角鋼錨筋預埋件進行了試驗研究,分析了角鋼錨筋的應力分布及擋板的重要作用。試驗及計算表明:角鋼錨筋預埋件的設計承載力可按文獻[3]公式計算,但計算系數(shù)ar和ab時需將鋼筋直徑d用角鋼回轉半徑i替換。試驗結果還表明:角鋼錨筋預埋件極限承載力是設計承載力的2倍。

大規(guī)格高強等邊角鋼軸壓構件承載力研究

國內大型輸電鐵塔中已逐步采用q420高強度角鋼。為研究此類高強度等邊角鋼軸壓桿的整體穩(wěn)定性能,進行了軸壓靜力試驗研究,試驗包括60個試件,截面類型選取了在所有熱軋角鋼截面中板件寬厚比最大的5種?；谠囼灲Y果,研究了q420高強度等邊角鋼軸心受壓柱的失穩(wěn)破壞形態(tài)和極限承載力,通過計算得到其穩(wěn)定系數(shù),并與現(xiàn)行鋼結構設計規(guī)范的柱曲線進行了對比,同時分析了板件寬厚比超限對q420高強度等邊角鋼軸壓柱失穩(wěn)破壞形態(tài)和穩(wěn)定承載力的影響。結果表明:該類構件以彎扭失穩(wěn)為主,根據(jù)試驗實測得到的穩(wěn)定系數(shù)明顯高于現(xiàn)行鋼結構設計規(guī)范所規(guī)定的等邊角鋼所在的b類截面柱曲線,甚至高于a類截面柱曲線。研究為后續(xù)的有限元計算和數(shù)值參數(shù)分析提供了重要的基礎數(shù)據(jù),為設計方法提供了參考建議。

進行了26組沿強、弱軸偏心受壓下不等肢單角鋼梁柱節(jié)點的性能試驗。結果表明:當繞強軸彎曲時角鋼短肢受壓,角鋼的偏心受壓承載力可能要高于軸心受壓承載力。而當繞強軸彎曲時長肢受壓或繞弱軸彎曲時,偏心距的增大會降低角鋼承載力;繞弱軸彎曲時,承載力降低得更明顯。偏心距對極限承載力的影響隨長細比的增大而減小。介紹了aisc2005規(guī)范中梁柱角鋼節(jié)點設計的有關規(guī)定,并通過試驗結果對直接強度法進行驗證。

單角鋼變雙角鋼節(jié)點試驗研究分析——根據(jù)康定一崇州500kv雙回線路單角鋼變雙角鋼節(jié)點試驗結果，分析了荷載在節(jié)點中的傳遞機理，探討了節(jié)點的設計方法。

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輸電工程中輸電塔主材通常采用雙角鋼十字組合截面的方式,其受力情況非常復雜。通過對12組雙角鋼十字組合截面偏心壓桿的足尺試驗和有限元分析,考察了單節(jié)間和雙節(jié)間壓桿的受力性能和破壞模式,并利用多參數(shù)有限元分析了寬厚比、長細比以及填板數(shù)量和布置方式等主要參數(shù)對壓桿承載力的影響,提出了其組合截面承載力計算方法,并與試驗和有限元所得的結果進行了比較。結果表明,基于偏心的雙角鋼十字組合截面壓桿建議的計算方法合理有效,具有較好的適用性。

高承載力單樁靜載試驗分析——通過高承栽力(預估單樁堆栽總重量為i3200kn)大直徑人工挖孔擴底灌注樁靜栽試驗責料，分析了樁的荷栽傳連規(guī)律，其變形特征為緩變型，其極限承栽力的確定宜以沉降控制

以６４根單面螺栓連接的等邊單角鋼壓桿穩(wěn)定試驗資料為主要依據(jù)，結合國內外鋼結構規(guī)范和有關技術規(guī)定中計算其壓桿承載力的計算結果，運用最小二乘法數(shù)據(jù)統(tǒng)計原理，推導出等邊單角鋼壓桿穩(wěn)定性的簡便驗算方法。

基于q460高強角鋼兩端偏心受壓承載力的試驗數(shù)據(jù),利用ansys數(shù)值分析對試驗數(shù)據(jù)進行補充,推導出高強角鋼單邊連接時寬厚比的限值,并在此基礎上提出高強角鋼單邊連接扭轉受到約束時桿件承載力計算的實用公式。最后利用相關試驗數(shù)據(jù)驗證公式的準確性,對實際中高強角鋼單邊連接桿件的設計起指導作用。

進行了160大規(guī)格q420高強度雙角鋼十字組合截面構件的試驗研究。得到了單節(jié)間和雙節(jié)間壓桿的受力性能和破壞模式。對該類構件進行數(shù)值模擬,考慮構件長細比、肢寬比和填板等對承載力的影響,并在此基礎上提出計算方法。與試驗結果進行對比,給出適合工程實際的組合截面承載力計算方法,可供工程設計參考使用。

１１８　?。椋睿洌酰螅簦颍椋幔欤悖铮睿螅簦颍酰悖簦椋铮睿觯铮鞎常矗?，ｎｏ暢１，２０１４工業(yè)建筑　２０１４年第４４卷第１期 現(xiàn)代鋼結構 ｑ４６０高強角鋼極限承載力的試驗研究 倡 郭宏超 １ 　郝際平 ２ 　簡　政 １ 　劉茂社 １ 　張?zhí)旃?３ （１．西安理工大學土木建筑工程學院，西安?。罚保埃埃矗福唬玻靼步ㄖ萍即髮W土木工程學院，西安　７１００５５； ３．河南省電力勘察設計院，鄭州　４５０００１） 　　摘　要：將高強角鋼放置在實際鐵塔結構中，選取平面三角形桁架１∶１模型，采用不同端部連接形式，兩 種長細比，對ｑ４６０高強角鋼進行極限承載力試驗研究。根據(jù)試驗結果分析ｑ４６０等邊角鋼的破壞形態(tài)、極限 承載力、與連接腹桿的工作機理等指標。研究表明：子結構試驗能真實反映構件在結構中的受力性能和實際 端部約束條件；長細比為３０、４５的試件，其破壞模式介于

高強度鋼材逐步開始在鋼結構實際工程中得到應用,其中包括大型輸電鐵塔中q420高強角鋼的應用。但目前針對此類鋼材軸壓桿的穩(wěn)定性能研究還很少,其中一個很重要的原因在于對構件初始缺陷(主要是殘余應力)的研究非常匱乏。本文采用分割法對q420高強等邊角鋼的縱向殘余應力進行了試驗量測,試驗對象包括5種截面尺寸共計15個試件。基于試驗結果,本文分析了q420高強等邊角鋼殘余應力的分布特點和數(shù)值大小,并與國內外普通強度角鋼的殘余應力試驗結果和規(guī)范采用的殘余應力分布模型進行了對比,結果表明,殘余應力分布形式和絕對數(shù)值大小與鋼材強度沒有直接關系,但截面板件的寬厚比則會影響殘余應力的大小。最后,本文提出了適用于q420高強等邊角鋼的較為準確和安全的殘余應力分布模型和計算公式。這為進一步研究該類鋼材截面的軸壓構件穩(wěn)定性能提供了前提條件。