鋼橋塔典型開孔板的力學性能及補強方法.pdf

1、鋼橋塔在橋梁工程中應用越來越廣泛，但由于構(gòu)造、施工、檢修、維護等需要，不可避免對其中某些受力板件進行開孔。鋼板開孔將對其力學性能產(chǎn)生不可忽略的影響，必要時需要采取措施對板件進行補強。但是，已有研究對于鋼橋塔開孔板件力學性能及其補強設計方法的可借鑒成果卻非常少。
　　本文針對鋼橋塔中典型的長圓形通行孔和連續(xù)橢圓形過索孔，在以試驗結(jié)果為驗證的基礎上，采取解析推導和有限元分析相結(jié)合，對兩類典型開孔板件的應力集中系數(shù)和受壓極限荷載進行研究

2、，并進一步圍繞孔洞補強方法進行對比分析。主要研究工作和結(jié)論如下：
　?。?）查閱國內(nèi)外相關文獻，介紹鋼橋塔的技術發(fā)展和典型開孔問題。總結(jié)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，并提出亟待解決的問題。
　?。?）簡述兩類典型開孔板件的受壓試驗，并對有限元分析方法進行介紹。通過對比試驗數(shù)據(jù)和有限元結(jié)果，驗證有限元模型的準確性。
　?。?）采用彈性力學方法和數(shù)值計算方法對開長圓孔和開任意多個橢圓孔無限大平面的孔邊應力集中系數(shù)進行了解析推導，算例分析

3、結(jié)果與有限元解吻合良好；進一步基于有限元數(shù)值分析對有限大板幾何參數(shù)的影響進行研究，發(fā)現(xiàn)當板件長寬比大于某一臨界值時，孔邊應力基本不受其影響，但SCF值隨開孔率的增大而始終呈現(xiàn)非線性增長趨勢。通過在無限大平面計算結(jié)果的基礎上引入板寬修正系數(shù)，擬合得到了兩類有限大開孔板的SCF計算公式，可用于實際工程中的應力集中評估。
　?。?）介紹開方孔板件極限荷載的解析求法，并結(jié)合算例分析其適用性。將長圓孔和橢圓孔等效成矩形孔，對兩類開孔板件的彈

4、塑性受壓極限強度進行了解析推導，并討論了該方法對鋼橋塔開孔板的適用性。通過與有限元結(jié)果比較，確定了開長圓孔板和開橢圓孔板的合理塑性鉸線位置，并針對長寬比較大的板件提出了等效長寬比及其取值公式。
　?。?）基于有限元分析，開展補強肋幾何參數(shù)對補強后開孔板受壓極限強度的影響分析，并引入極限強度提高系數(shù)來表征和量化補強效果。在補強肋高厚比固定的情況下，隨著補強肋厚度不斷增大，極限強度提高系數(shù)與補強肋厚度基本呈線性關系，但當補強肋厚度增大