侧向支承条件对钢梁整体稳定承载力影响的研究

论文摘要

钢梁的整体稳定是设计和施工中必须慎重考虑的问题,提高钢梁整体稳定承载力的措施多种多样,其中一种最有效的措施是设置侧向支撑。在实际工程中,侧向支撑一般情况下等间距设置,当然有的时候也设计成不等间距的情形。对有侧向支撑钢梁的整体稳定,我国《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）只提供了侧向支撑等间距设置钢梁的计算方法,对梁段之间的相互约束,其用等效临界弯矩系数βb的增大来表示危险段计算长度的减小,不方便设计人员迅速理解其中的真正内涵,对侧向支撑不等间距设置的钢梁,其没有提供计算方法。因此,对此类钢梁的整体稳定承载能力进行研究,具有重要的理论意义和实用价值。本文从钢梁整体稳定的实质出发,介绍钢梁整体稳定的类型以及传统理论中计算钢梁整体稳定的方法,对无侧向支撑的双轴对称工字形截面简支梁,用能量法推导其在纯弯矩和横向荷载作用下的整体稳定临界弯矩。对有侧向支撑的双轴对称工字形截面简支钢梁,分别承受满跨均布荷载、支承处集中荷载、跨中集中荷载、等端弯矩作用,考虑其侧向支承条件、梁高、梁宽等的变化,采用陈绍蕃教授在《钢结构稳定设计指南》（第二版）中建议的方法、《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）提供的方法进行理论计算,获取此类钢梁的整体稳定临界荷载理论解。对这些理论计算过的钢梁,还采用ANSYS有限元软件作为基本分析工具,建立有限元模型,在理想弹性条件下进行特征值屈曲分析,获取这些梁的整体稳定临界荷载有限元解。理论计算和有限元分析完成后,在一定形式的荷载作用下,先对三种方法各自得到的整体稳定临界荷载进行对比分析,以考察该形式的荷载作用下,侧向支承条件对钢梁整体稳定承载力的影响,然后将两种整体稳定临界荷载理论解与整体稳定临界荷载有限元解进行对比分析,以评价两种理论计算方法的计算精度和适用性,最后拟合了侧向支撑的有效性系数。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 影响钢梁整体稳定的因素
• 1.3 提高钢梁整体稳定承载力的措施
• 1.4 钢梁整体稳定的国内外研究动态
• 1.5 钢梁整体稳定研究中存在的一些问题
• 1.6 本文研究的主要内容及目的
• 第2章 有侧向支承点钢梁整体稳定承载力理论研究
• 2.1 概述
• 2.2 钢梁整体稳定问题的类型
• 2.3 钢梁整体稳定问题的计算方法
• 2.3.1 平衡法
• 2.3.2 能量法
• 2.3.3 动力法
• 2.4 无侧向支撑梁的弹性弯扭屈曲理论
• 2.4.1 纯弯曲梁的弹性弯扭屈曲理论
• 2.4.2 横向荷载作用下梁的弹性弯扭屈曲理论
• 2.5 有侧向支承点梁的弹性弯扭屈曲理论
• 2.5.1 Nethercot 和Trahair 提出的弹性弯扭屈曲理论
• 2.5.2 陈绍蕃教授提出的弹性弯扭屈曲理论
• 2.5.3 Dux P F 等提出的弹性弯扭屈曲理论
• 2.6 有侧向支承点梁的稳定初步计算
• 2.6.1 满跨均布荷载作用下梁的稳定计算
• 2.6.2 支承点处集中荷载作用下梁的稳定计算
• 2.6.3 跨中集中荷载作用下梁的稳定计算
• 2.6.4 纯弯矩作用下梁的稳定计算
• 2.7 小结
• 第3章 有侧向支承点钢梁整体稳定承载力有限元分析
• 3.1 概述
• 3.2 ANSYS 有限元软件的简介
• 3.2.1 ANSYS 有限元软件的特点
• 3.2.2 ANSYS 有限元软件的基本组成
• 3.2.3 ANSYS 有限元软件的基本功能
• 3.3 有侧向支承点的钢梁的整体稳定有限元分析方法
• 3.3.1 特征值屈曲分析的力学原理
• 3.3.2 特征值屈曲分析的一般步骤
• 3.4 有侧向支承点的钢梁的整体稳定有限元分析
• 3.4.1 有限元模型的建立
• 3.4.2 屈曲分析
• 3.5 有限元模型的校核
• 3.6 小结
• 第4章 侧向支承条件对钢梁整体稳定承载力影响的对比分析
• 4.1 概述
• 4.2 均布荷载作用下钢梁整体稳定承载力的对比分析
• 4.3 支承处集中荷载作用下钢梁整体稳定承载力的对比分析
• 4.4 跨中集中荷载作用下钢梁整体稳定承载力的对比分析
• 4.5 等端弯矩作用下钢梁整体稳定承载力的对比分析
• 4.6 侧向支撑的有效性系数拟合公式
• 4.6.1 均布荷载作用下侧向支撑的有效性系数拟合公式
• 4.6.2 支承处集中荷载作用下侧向支撑的有效性系数拟合公式
• 4.6.3 跨中集中荷载作用下侧向支撑的有效性系数拟合公式
• 4.6.4 等端弯矩作用下侧向支撑的有效性系数拟合公式
• 4.7 小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢