一种腹板加强型槽钢轴压构件的临界荷载确定方法技术

本发明专利技术提出一种腹板加强型槽钢轴压构件的临界荷载确定方法，该方法首先通过规范的稳定计算方法计算未布置加劲板即原槽钢以及在槽钢轴压构件沿其长度方向纵向全布置整块加劲板，这两种极限状态下相应的临界荷载值，然后将部分加劲对全加劲槽钢轴压构件刚度的折减作用简化为线性函数，最后，将加劲板的加劲作用转换为位置函数，求得折减系数，从而有效且快速得到折减后的临界荷载值，即部分加劲后槽钢的稳定临界荷载值；可用于对槽钢纵向加劲布置进行优化设计。布置进行优化设计。

【技术实现步骤摘要】
一种腹板加强型槽钢轴压构件的临界荷载确定方法


[0001]本专利技术涉及一种基于空间配位法的非标准加劲槽钢轴压承载力计算方法，属于槽钢轴压构件承载力的计算


技术介绍

[0002]对于开口单轴对称型钢构件，如受到轴向荷载的作用，易会发生失稳现象。槽钢按照其成型工艺可分为热轧槽钢和冷弯薄壁槽钢，其中，对于冷弯薄壁槽钢轴心构件的屈曲模式为局部屈曲、畸变屈曲和整体屈曲这三种，而对于热轧槽钢因其工艺限制主要发生整体屈曲，屈曲模式如下图所示。当构件的长细比较小、而组成构件的板件的宽厚比较大时，构件易发生局部屈曲；当构件的长细比较大时，则可能发生整体屈曲。
[0003]目前，大多研究关注于冷弯薄壁槽钢的稳定性能，探究薄壁构件中特有的畸变屈曲，并针对冷弯薄壁卷边槽钢柱的畸变屈曲，提出一种腹板加强型槽钢柱，即在槽钢轴压构件开口处纵向配置加劲板，但目前没有关于槽钢轴压构件稳定临界荷载的计算方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决现有技术中存在的问题，提供一种在开口处纵向配置加劲板的槽钢轴压构件的临界荷载计算方法。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术提出的技术方案为：一种腹板加强型槽钢轴压构件的临界荷载确定方法，所述腹板加强型槽钢为由槽钢轴压构件和配置在该槽钢轴压构件开口侧的若干块宽度为b0的加劲板组成的部分加劲槽钢轴压构件，所述槽钢轴压构件的临界荷载为N
1max
；在所述槽钢轴压构件的开口侧沿长度方向纵向全配置加劲板，形成临界荷载为N
2max
>的全加劲槽钢轴压构件；所述部分加劲槽钢上各加劲板相对全加劲槽钢轴压构件的刚度的折减为对应于位置变量x的函数y
[0006][0007]则腹板加强型槽钢轴压构件临界荷载N
max
可按下式确定：
[0008]N
max
＝δ(N
2max
‑
N
1max
)+N
1max
；
[0009]其中：δ为刚度折减系数；
[0010][0011]S
阴影
为部分加劲槽钢上各加劲板的s
阴影
之和，s
阴影
为对应于x＝l
j
位置处的加劲板所对应的函数y与x轴和x＝l
j
±
1/2b0所围范围的面积之和；
[0012]S
总
为S1‑
S2，S1为部分加劲槽钢上各加劲板对应函数y与x轴所围面积之和，S2为相邻加劲板对应函数y与x轴所围范围产生叠加部分的面积。
[0013]对上述技术方案的进一步设计为，槽钢轴压构件未布置加劲板状况下的临界荷载的计算公式为：
[0014]当
[0015]式中
[0016]对上述技术方案的进一步设计为，槽钢轴压构件沿长度方向纵向全布置加劲板状况下的临界荷载的计算公式为：
[0017][0018]式中，
[0019]本专利技术的有益效果为：
[0020]基于GB50017
‑
2013《钢结构设计规范》中稳定临界应力的计算方法，提出一种可计算纵向加劲后槽钢的临界荷载的计算方法，该方法通过对两种极限工况下的临界荷载进行计算，并将部分加劲对全加劲槽钢轴压构件刚度的折减作用简化为线性函数，再将加劲板的加劲作用转换为位置函数，求得折减系数，从而有效且快速得到折减后的临界荷载至，即部分加劲后槽钢的稳定临界荷载值；可用于对槽钢纵向加劲布置进行优化设计。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例中槽钢加劲的两种极限工况示意图；
[0022]图2为槽钢部分加劲示意图；
[0023]图3为槽钢一根加劲时位置函数示意图；
[0024]图4为本专利技术实施例中位置函数示意图；
[0025]图5为本专利技术实施例中加劲板根对称布置示意图；
[0026]图6为一根加劲工况下的折减系数计算示意图；
[0027]图7为两根对称加劲工况下的折减系数计算示意图；
[0028]图8为三根对称加劲工况下的折减系数计算示意图；
[0029]图9为四根等间距对称加劲工况下的折减系数计算示意图；
[0030]图10为四根非等距对称加劲工况下的折减系数计算示意图；
[0031]图11为五根等间距对称加劲工况下的折减系数计算示意图。
具体实施方式
[0032]下面结合附图以及具体实施例对本专利技术进行详细说明。
[0033]实施例
[0034]本实施例的基于空间配位法的非标准加劲槽钢轴压承载力计算方法，即确定槽钢轴压构件的临界荷载值，首先获得轴压构件整体稳定的计算公式如下：
[0035]即
[0036]式中，A为构件的毛截面面积；f为钢材的抗压强度设计值(即屈服强度除以分项系数)；稳定系数的求解方法如下：
[0037]当时：
[0038][0039]当时：
[0040][0041]式中，为计算相对长细比，λ为长细比，其计算公式为其中i为回转半径，I为构件的惯性矩，，μ为计算长度系数，l为构件长度；f
y
为钢材的屈服强度；E为钢材的弹性模量；系数α1,α2,α3分别为0.62、0.965和0.3。
[0042]然后，分析对槽钢轴压构件纵向加劲时有两种极限工况，如图1所示，一是未布置加劲板即原槽钢，二是在槽钢轴压构件沿其长度方向纵向全布置加劲板。上述两种极限状态通过规范的稳定计算方法可分别求解其相应的临界荷载。
[0043]工况一时为槽钢轴压构件的临界荷载N
1max
计算过程如下：
[0044]A＝2bt+d(h
‑
2t)
[0045][0046][0047][0048][0049][0050]当
[0051]当
[0052][0053]当
[0054][0055]当
[0056]式中
[0057]工况二时为槽钢轴压构件的临界荷载N
2max
计算过程如下
[0058]A＝2bt+(d+t0)(h
‑
2t)
[0059][0060][0061][0062][0063]当
[0064]当
[0065][0066]当
[0067]当
[0068]式中，
[0069]但实际工程中，常采用不同间距和厚度的加劲板进行加劲，如图2所示，即本实施例中的对槽钢轴压构件进行部分加劲，本实施例应用到空间配位法的概念，空间配位法是一种考虑加劲肋板的纵向布置位置，在其不同的板宽和距离下对于整个轴压构件的刚度贡献不同，进而提高构件的临界荷载的计算方法。
[0070]本实施例中各加劲板形状尺寸相同，加劲板沿槽钢轴压构件轴线对称布置，且单块板布置的位置存在一个位置函数，此时刚度折减系数δ与加劲板板宽b0与距桩顶的距离l0有关。则部分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种腹板加强型槽钢轴压构件的临界荷载确定方法，所述腹板加强型槽钢为由槽钢轴压构件和配置在该槽钢轴压构件开口侧的若干块宽度为b0的加劲板组成的部分加劲槽钢轴压构件，所述槽钢轴压构件的临界荷载为N
1max
；在所述槽钢轴压构件的开口侧沿长度方向纵向全配置加劲板，形成临界荷载为N
2max
的全加劲槽钢轴压构件；其特征在于：所述部分加劲槽钢上各加劲板相对全加劲槽钢轴压构件的刚度的折减为对应于位置变量x的函数y则腹板加强型槽钢轴压构件临界荷载N
max
可按下式确定：N
max
＝δ(N
2max
‑
N
1max
)+N
1max...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘飞，于洪亮，李东彪，茆瑞，沈才华，李菁文，
申请(专利权)人：宿迁市高速铁路建设发展有限公司，
类型：发明
国别省市：