高強鋼雙肢連線受壓桿塔構件穩定機理及設計理論研究

《高強鋼雙肢連線受壓桿塔構件穩定機理及設計理論研究》是依託安徽工業大學，由曹現雷擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：高強鋼雙肢連線受壓桿塔構件穩定機理及設計理論研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：曹現雷
• 依託單位：安徽工業大學

項目摘要

使用高強鋼能減輕結構自重、降低造價、節約能源，具有良好的經濟和社會效益。本項目結合國內外桿塔結構的最新發展，採用數值模擬、試驗研究和理論分析相結合的方法，深入研究高強鋼雙肢連線桿塔構件受壓穩定性能。利用能夠準確模擬構件端部約束條件和初始缺陷的數值模型，研究鋼材強度、截面形式、長細比、板件寬厚比、幾何初始缺陷及截面殘餘應力模式等因素的影響。結合高強鋼截面殘餘應力測量試驗、短柱受壓試驗、子結構試驗和構件軸心受壓試驗，著重研究高強鋼截面殘餘應力分布、鋼材強度與板件寬厚比和臨界長細比關係、板件局部屈曲與構件整體失穩影響等問題，提出高強鋼雙肢連線桿塔構件局部屈曲、整體穩定承載能力及其相關性失穩的設計方法。項目成果為闡明鋼材強度影響軸心受壓構件的失穩機制、揭示高強鋼軸心受壓構件整體失穩與板件局部失穩的相關性定量關係、完善現行桿塔結構設計理論、推廣高強度鋼材的工程套用和實現我國節能減排目標具有重要意義。

結題摘要

長期以來，我國鋼結構規範用鋼僅局限於Q420強度等級以下的鋼材，雖然我國已試建了一些高強鋼桿塔結構工程，但對此類結構中使用高強度鋼材的鐵塔主材，其受壓穩定性能的試驗研究和理論分析仍然不足，而且也尚無專用設計此類高強鋼構件的設計方法。本課題採用數值模擬、試驗研究和理論分析相結合的方法，對具有初彎曲、初偏心和初始殘餘應力等缺陷的高強鋼軸心受壓構件的穩定機理進行研究。調查分析高強鋼桿塔結構設計特點和存在的問題；基於有限元法對軸心受壓高強鋼構件受力性能進行三維非線性仿真研究；及對具有初始缺陷的軸心受壓高強鋼構件穩定性能進行試驗研究，深入分析影響高強鋼構件受力性能的端部約束條件、失穩模態、長細比與板件寬厚比關係及截面殘餘應力分布等影響因素，著重探索高強度鋼材的本構關係、截面殘餘應力模型，以及高強鋼軸心受壓構件穩定係數柱子曲線模型、寬厚比限值條件和臨界長細比界限等問題，並在理論分析的基礎上提出實用設計方法。項目研究成果為闡明鋼材強度影響軸心受壓構件的失穩機制，揭示高強度鋼材軸心受壓構件整體失穩與板件局部屈曲的相關穩定機理具有重要的意義，可為研究高強度鋼材的受力性能、完善高強度鋼材的設計理論和推廣使用高強度鋼材的工程套用提供理論依據。