秸秆-冷弯薄壁型钢组合梁抗弯性能有限元分析

摘要

以冷弯薄壁型钢和秸秆板为主要材料，采用秸秆板包裹冷弯薄壁型钢的连接方式构建新型箱形截面秸秆-冷弯薄壁型钢组合梁。运用有限元软件ABAQUS建立7组共25根组合梁模型，分析连接方式、秸秆板厚度、型钢厚度、型钢高度、腹板螺栓排数、腹板螺栓间距和梁跨度对组合梁抗弯性能的影响，探讨组合梁在抗弯破坏时的破坏模式及破坏机理。结果表明，在有限元模拟加载过程中，秸秆板下翼缘先于上翼缘达到抗拉强度，导致组合梁跨中区域出现弯曲裂缝并发生弯曲破坏，下翼缘秸秆板在荷载增大过程中发生局部压弯与顺纹剪切破坏。各参数对组合梁抗弯性能均有不同程度影响，其中秸秆板厚度、型钢厚度、型钢高度对抗弯性能的影响最为显著。综合考虑抗弯承载力高及挠度变形小的情况下，得到组合梁的最优组合参数，采用胶黏连接方式，秸秆板厚度为48 mm，型钢厚度为2.5 mm，型钢高度为200 mm；腹板螺栓采用两排布置，间距为150 mm，整体跨度为1 800 mm，经试验验证符合预期。将冷弯薄壁型钢与秸秆板2种材料组合，可有效发挥各自优势，显著提高组合梁的抗弯承载能力。

关键词

组合梁 / 秸秆板 / 冷弯薄壁型钢 / 抗弯性能 / 有限元分析