具有離散扭轉(zhuǎn)支撐的波形鋼腹板Ⅰ型梁側(cè)向彎扭屈曲分析

具有離散扭轉(zhuǎn)支撐的波形鋼腹板Ⅰ型梁側(cè)向彎扭屈曲分析

摘要

隨著工程領(lǐng)域?qū)τ谳p質(zhì)結(jié)構(gòu)的需求增加，波形鋼腹板Ⅰ型梁作為一種輕型結(jié)構(gòu)，在橋梁和建筑領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而，在受到側(cè)向荷載作用時(shí)，波形鋼腹板Ⅰ型梁容易發(fā)生側(cè)向彎扭屈曲現(xiàn)象，影響其結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。本文通過(guò)建立具有離散扭轉(zhuǎn)支撐的波形鋼腹板Ⅰ型梁的力學(xué)模型，研究了不同參數(shù)對(duì)梁的側(cè)向彎扭屈曲的影響，并通過(guò)數(shù)值模擬方法進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明，在提高梁的抗彎剛度和減小離散扭轉(zhuǎn)支撐端間距的條件下，可以有效提高波形鋼腹板Ⅰ型梁的抗側(cè)向彎扭屈曲能力。

關(guān)鍵詞：波形鋼腹板Ⅰ型梁，側(cè)向彎扭屈曲，離散扭轉(zhuǎn)支撐，抗側(cè)向彎扭屈曲能力

1引言

波形鋼腹板Ⅰ型梁作為一種輕型結(jié)構(gòu)，在橋梁和建筑領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。其具有自重輕、剛度高、抗彎剛度大等特點(diǎn)，節(jié)省了材料和資源，并且施工方便快捷。然而，在受到側(cè)向荷載作用時(shí)，波形鋼腹板Ⅰ型梁容易發(fā)生側(cè)向彎扭屈曲現(xiàn)象，這將對(duì)梁的結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)定性產(chǎn)生重要的影響，因此對(duì)其側(cè)向彎扭屈曲性能的分析與研究具有重要意義。

2波形鋼腹板Ⅰ型梁的力學(xué)模型

在進(jìn)行波形鋼腹板Ⅰ型梁的側(cè)向彎扭屈曲分析前，首先需要建立其力學(xué)模型。在本文中，考慮到波形鋼腹板的變形特點(diǎn)以及受力情況，采用了彎曲位移理論進(jìn)行建模。假設(shè)波形鋼腹板的受力處于彎曲位移控制狀態(tài)，在其側(cè)向彎曲的過(guò)程中，波形鋼腹板的剪切變形可以忽略不計(jì)。根據(jù)平衡條件，可以得到波形鋼腹板梁的受力平衡方程：

$M_T+E_1I_1(T-T_1)+E_2I_2(T-T_2)=0$

其中，$M_T$表示受力矩，$T_1$和$T_2$分別表示上下兩層腹板的扭矩，$E_1$、$E_2$分別表示兩層腹板的彈性模量，$I_1$、$I_2$分別表示兩層腹板的截面慣性矩。

由上述方程得到波形鋼腹板梁的受力平衡方程的解，可以得到腹板的彎曲位移和剪切位移的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上可以進(jìn)一步對(duì)波形鋼腹板梁的側(cè)向彎扭屈曲性能進(jìn)行分析。

3參數(shù)對(duì)波形鋼腹板Ⅰ型梁側(cè)向彎扭屈曲的影響

在側(cè)向荷載作用下，波形鋼腹板Ⅰ型梁容易發(fā)生側(cè)向彎扭屈曲。為了研究不同參數(shù)對(duì)梁的側(cè)向彎扭屈曲的影響，進(jìn)行了數(shù)值模擬和分析。

首先，在模型的分析中考慮了橫向支撐的間距對(duì)梁的側(cè)向彎扭屈曲的影響。結(jié)果表明，隨著橫向支撐的間距縮小，梁的抗側(cè)向彎扭屈曲能力增加。這是因?yàn)楫?dāng)離散扭轉(zhuǎn)支撐間距較小時(shí)，支撐可以更好地限制梁在側(cè)向彎曲過(guò)程中的變形，使其抗彎剛度增加。

其次，在模型的分析中考慮了梁截面尺寸對(duì)梁的側(cè)向彎扭屈曲的影響。結(jié)果顯示，當(dāng)梁截面尺寸增加時(shí)，梁的抗側(cè)向彎扭屈曲能力增加。這是因?yàn)殡S著截面尺寸的增加，梁的慣性矩增加，其抗彎剛度也隨之增加。

4結(jié)論

通過(guò)建立具有離散扭轉(zhuǎn)支撐的波形鋼腹板Ⅰ型梁的力學(xué)模型，并進(jìn)行數(shù)值模擬和分析，得到了以下結(jié)論：

(1)在提高梁的抗彎剛度的條件下，可以有效提高波形鋼腹板Ⅰ型梁的抗側(cè)向彎扭屈曲能力。

(2)減小離散扭轉(zhuǎn)支撐端間距可以增加梁的抗側(cè)向彎扭屈曲能力。

本研究結(jié)果對(duì)于提高波形鋼腹板Ⅰ型梁的側(cè)向彎扭屈曲能力具有指導(dǎo)意義，可以為波形鋼腹板的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供理論依據(jù)。然而，本研究還存在一些局限性，例如未考慮材料的非線性行為和裂縫的產(chǎn)生等因素，在后續(xù)的研究中可以進(jìn)一步完善和改進(jìn)模型，使其更貼近實(shí)際工程應(yīng)用通過(guò)數(shù)值模擬和分析，本研究得出以下結(jié)論：在波形鋼腹板Ⅰ型梁的力學(xué)模型中，橫向支撐的間距和梁截面尺寸對(duì)梁的側(cè)向彎扭屈曲能力有著顯著影響。減小離散扭轉(zhuǎn)支撐端間距和增大梁截面尺寸可以有效提高梁的抗側(cè)向彎扭屈曲能力。這些結(jié)果對(duì)于波形鋼腹板的