正八边形钢板腹梁的腹板力学特性研究

作     者：常山 杨明 田林杰 徐继昌 Shan Chang;Ming Yang;Linjie Tian;Jichang Xu

作者机构：安徽科技学院建筑学院安徽蚌埠233030 东南大学交通学院南京211189 

基　　金：国家自然科学基金青年项目(51208102) 江苏省“六大人才高峰”第十二批(JY-003) 安徽科技学院人才引进项目(JZYJ202102) 2022年安徽省国家级大学生创新创业训练计划项目(202210879009) 

出 版 物：《钢结构（中英文）》 (Steel Construction（Chinese & English）)

年 卷 期：2023年第38卷第1期

页      码：13-20页

摘      要：目前我国的桥梁工程中,大多数仍为简支梁桥。在横向荷载作用下,简支梁桥主要以受弯为主。蜂窝梁作为较早被人们使用的一种钢结构主梁,具有抗弯能力强的特点,但在以受弯为主的简支梁桥中却鲜有使用,这主要是由于蜂窝梁腹板高度较大,在车辆荷载等动荷载作用下极易出现腹板屈曲畸变。为尝试将蜂窝梁应用于桥梁工程领域,基于蜂窝梁外观,提出了一种新型钢结构主梁——正八边形钢板腹梁。对该结构的腹板应力计算方法和纯剪切屈曲计算系数进行研究,以期对该结构的实际应用提供借鉴。为研究该结构的腹板应力计算方法,基于费式空腹桁架比拟法进行相关计算的假设,并将该结构的腹板划分为5个计算区域,提出腹板应力计算方法并得到相应的计算公式,通过与试验结果对比的方式,对腹板应力计算方法的合理性进行验证。为研究腹板的纯剪切屈曲系数,基于纯剪切矩形薄板屈曲计算理论,采用通用有限元软件ABAQUS计算得到不同设计参数和不同边界条件的480个圆形开孔八边形薄板的屈曲系数,通过对不同边界条件的纯剪切矩形薄板屈曲系数计算公式进行修正,从而得到正八边形开孔腹板在纯剪应力作用下的屈曲系数。结果表明:在横向荷载作用下,该结构的底板和顶板主要受轴力作用,剪力作用可忽略,而腹板主要受剪力作用,轴力作用可忽略。通过对试验梁进行静载弯曲试验,得到了该结构的弯曲破坏形态,试件在加载点位置处出现腹板屈曲现象。将腹板开孔边缘应变实测值换算为应力实际值,并与腹板应力计算值进行对比。可以发现,所提出腹板应力计算方法可以较好地预测圆孔环向应力的分布模式,环向应力分布近似均匀。在计算截面θ=π/2处,腹板环向应力的计算值与实测值相差较大,这是由于在简化计算中假定圆孔中心为反弯点导致的计算误差。基于有限元软件ABAQUS和数据拟合提出的八边形圆形开孔薄板的屈曲系数,可为该结构的相关设计提供参考。

主 题 词：正八边形钢板腹梁 费氏空腹桁架比拟法 八边形开孔薄板 腹板应力 屈曲能力 

学科分类：081406[081406] 08[工学] 0814[工学-地质类] 082301[082301] 0823[工学-农业工程类] 

D　O　I：10.13206/j.gjgS19102601

馆 藏 号：203120980...