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岩土研究院

构件截面残余应力的影响

382 2021-07-06 10:42:23

对于高强度钢材焊接截面轴压构件,为研究截面残余应力对其整体稳定性能的影响,本书采用有限元分析方法计算了 240 个构件。其中包括 2 种强度等级钢材(235MPa 和 690MPa)、3 种截面类型(焊接工字形截面绕强轴及弱轴失稳、等边箱形截面)、20 种长细比(正则化长细比 λ。=0.3、0.4、……、2.2)以及2种残余应力取值(分别记为标准残余应力和无残余应力,前者根据第 2 章 2.2、2.3 节的统一分布模型确定)。焊接工字形截面尺寸为 360mm ×280mm ×16mm ×12mm,箱形截面尺寸为 270mm ×12mm。建模方法及具体参数与 3.2.4.1节的一致。

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分析以上计算结果可得,截面残余应力对焊接截面轴压构件整体稳定承载力的影响表现为;

(1) 与构件的长细比有关; 235MPa和 690MPa 钢材的轴压构件均在λ。=0.8~1.3 附近时影响最大; 长细比较大时影响略有降低,长细比较小时影响明显降低。

(2)对高强度钢材构件的影响显著降低∶ 当不考虑截面残余应力时,235MPa 钢材钢柱的整体稳定系数平均提高约 18% ~25%,而690MPa 钢材钢柱的平均提高约 6% ~10%;

即当构件的正则化长细比相同时。与 235MPa钢材钢柱相比。以 690MPa钢材为代表的高强度钢材钢柱的整体稳定系数受截面残余应力变化的影响显著降低,对截面残余应力的敏感性变小,约降低 12% ~15% 。这进一步说明了高强度钢材轴压构件整体稳定性能有显著的提高,且提高的原因并不在于截面残余应力数值本身(由于有限元分析中两种钢材构件的残余应力采用统一分布模型确定,即最大残余压应力数值相等),而在于残余应力数值与钢材强度的比值(690MPa 钢材的要明显减小)。

(3)对轴压构件的影响不可忽略∶ 即使对于影响显著减小的 690MPa钢材,截面残余应力对轴压构件整体稳定承载力的影响最大为 15%~25% (表3-25),对于235MPa 钢材构件甚至到 42%(表3-24)。因此,残余应力是影响钢结构轴压构件整体稳定性能的最重要因素,是相关研究的基础和必备条件。

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