集中荷载下矩形管翼缘组合梁侧扭屈曲研究

摘要

为研究集中荷载下跨中设置扭转支撑矩形管翼缘组合梁的稳定性能，采用“板-梁理论”,建立了矩形管翼缘组合梁的弹性侧扭屈曲总势能方程，选取位移函数，运用能量变分法求解其屈曲方程，得到了矩形管翼缘组合梁弹性侧扭屈曲临界弯矩解析解。采用1stOpt软件，考虑多参数的影响，对不同截面尺寸、跨度、扭转支撑刚度下组合梁的弹性侧扭屈曲临界弯矩进行拟合，获得有无扭转支撑的组合梁弹性侧扭屈曲临界弯矩的计算公式，并与有限元分析结果进行对比，相对误差在5%以内，验证了计算公式的精确性。最后，分析混凝土强度、腹板高厚比、跨高比和上翼缘含钢率等参数对矩形管翼缘组合梁稳定性能的影响规律。研究发现，随着扭转支撑刚度的增加，组合梁的弹性侧扭屈曲临界弯矩逐渐增大，梁的稳定性得到提高；当扭转支撑刚度达到门槛刚度时，组合梁的弹性侧扭屈曲临界弯矩不再提高；改变混凝土强度或腹板高厚比不会使梁的弹性侧扭屈曲临界弯矩产生明显变化，而减小跨高比或提高上翼缘含钢率会明显增加该类组合梁的弹性侧扭屈曲临界弯矩。

关键词

矩形管翼缘组合梁 / 扭转支撑 / 侧扭屈曲 / 能量变分法

基金资助

国家自然科学基金资助项目(52178143,51578120); 黑龙江省自然科学基金联合引导项目(LH2020E018)