巨型焊接鋼牛腿的試驗研究.pdf

1、本文通過對深圳市民中心大屋頂下支撐的三個巨型焊接鋼牛腿的模型試驗研究，發(fā)現(xiàn)其中最大的方塔一號牛腿，尺寸達到了1.9m×1.7m×1.8m，單個牛腿受力23188.4kN，尺寸及受力如此巨大的焊接組合鋼牛腿，在國內(nèi)外的工程實例均無記載，該牛腿處于支撐整個67000kN屋蓋的關(guān)鍵位置，下面為市政府辦公及市民活動場所，結(jié)構(gòu)非常重要。為保證工程的結(jié)構(gòu)安全，有必要結(jié)合試驗對該構(gòu)件進行深入研究。 結(jié)合目前的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計理論對焊接組合鋼牛腿進行

2、理論研究，對焊接組合鋼牛腿的設(shè)計要點，結(jié)合理論進行簡單驗算，驗算結(jié)果表明，在常規(guī)的設(shè)計理論下，鋼牛腿的正截面強度是滿足設(shè)計要求的。 用常規(guī)理論設(shè)計無法反映牛腿節(jié)點的局部應(yīng)力集中問題，對局部應(yīng)力集中狀況不能進一步的明確，對局部應(yīng)力集中的危害無法準(zhǔn)確評價。為此，有必要通過其它的手段對牛腿進行進一步的分析研究。根據(jù)目前的研究方法，我們通過模型試驗和美國的ANSYS軟件分別對牛腿進行分析研究。 模型試驗采用3：10的比例模型，分

3、別對三個牛腿進行模型試驗，根據(jù)試驗得到的應(yīng)力結(jié)果表明，最大的方塔1號牛腿與鋼柱連接部位的根部局部應(yīng)力集中比較嚴(yán)重，超過規(guī)范的規(guī)定強度設(shè)計值范圍，有可能對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不良影響。根據(jù)試驗結(jié)果，對原設(shè)計方案提出了改進意見，通過對其進行局部的構(gòu)造處理，再通過補充試驗驗證，局部應(yīng)力集中得到有效的控制，滿足規(guī)范的要求。根據(jù)前后兩次試驗對比結(jié)果，對原設(shè)計方案提出了改進意見。 采用美國的ANSYS有限元計算軟件對牛腿的兩個方案進行有限元計算分析，計

4、算結(jié)果與試驗結(jié)果大致相同。試驗和分析結(jié)果較為一致。結(jié)論表明，改進的方案是可行并合理的。不過，與試驗結(jié)果不同的是，計算結(jié)果顯示的局部應(yīng)力集中部位為牛腿與鋼柱連接部位的頂部。 結(jié)合試驗情況與ANSYS軟件的計算模型假設(shè)對局部應(yīng)力集中部位的不同進行分析研究，結(jié)果表明，試驗結(jié)果較接近牛腿受力的實際工況。因為ANSYS軟件在建立計算模型時對焊縫連接做為固定連接，焊縫的彈性模量為無窮大。而實際的情況并非如此，焊縫的彈性模量是有一定數(shù)量的。由