梯形波纹腹板钢梁侧向扭转屈曲弹性承载力

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1、工程结构32(2010)2157_2165内容列出在《Elsevier电子期刊全文》梯形波纹腹板钢梁侧向扭转屈曲弹性承载力阮玉，金宋南，韩升龙，杨钟的土木，环境和建筑工程Kang_School，钢结构实验室，高丽大学，5-1亚南洞，Sungbuk区，汉城136-701，韩国文章信息文章历史：在2010年3月10日2010年3月11日2010年4月13日修订后于2009年10月21日收稿关键词：弹性侧向扭转屈曲强度剪切中心翘曲常数梯形波纹腹板钢梁概要：虽然梯形波纹腹板钢梁已被用于各种结构应用和桥梁，梯形波纹腹板钢梁的横向扭转弯曲，仍需要探讨，特别是制定一般横截面属性。本文介绍

2、了一种钢梁的横向扭转屈曲的理论和有限元分析的结果。在本文提出了根据统一的时刻梯形波纹腹板钢梁的横向扭转屈曲的理论和有限元分析的结果。然后通过建议的截面特性计算弹性侧向扭转屈曲强度。并把结果和以往的研究与文献进行了比较。调查了一系列不同的波纹型材和长度的有限元分析，并把结果与建议公式进行比较。通过对比数值模拟研究，成功验证了提出的公式。也调查和讨论了波纹型材的弹性对于横向扭转屈曲强度的影响。1．简介波形钢腹板由于几个优点已被广泛用于各种结构。首先，他们可以被用来取代加筋板梁钢板，以防止出平面位移。其次，波形钢腹板改善结构的美学和减少了梁的制造成本。因此，许多研究人员都进行了波

3、形钢腹板的研究[1]。波纹刚腹板的抗弯和抗扭行为研究的范围可以概括如下。Elgaaly等人[1]发现波纹对于波纹腹板梁的极限弯矩能力是微不足道的并且极限抗弯能力是由翼缘屈服应力决定的。阿巴斯等人[2,3]的研究表明，弯曲的波纹钢腹板不能单独使用传统的梁理论分析。在平面内荷载的作用下产生一个扭转同时波形钢腹板因为平面内的扭转也在平面外扭转。因此分析平面内弯曲使用传统梁分析理论，而将一个平面外扭转的问题视为翼缘横向弯曲问题。对于薄壁钢梁受弯构件的组成来说，横向扭转是主要的设计方面之一。尽管它很重要，但对于梯形波纹腹板钢梁在这种情况下的研究还是很缺乏的。林德纳[5]研究了梯形波纹

4、腹板钢梁的横向扭转。研究发现，梯形波纹腹板钢梁和那些波纹腹板钢梁在扭转部分常数Jc没有太大区别而两者翘曲部分常数Cw是不同的。这项研究提出了一个根据测试结果来计算翘曲常数的公式。该研究还得出了计算时必须考虑局部屈曲板之间的相互作用和整体横向扭转屈曲。赛义德艾哈迈德[6]表明梯形波纹腹板钢梁的抗侧向扭转弯曲屈曲能力高于传统平面腹板钢梁抗侧向扭转弯曲屈曲能力的12%-37%。因此，用于计算波纹腹板梁的极限矩下公式会低估波纹腹板板梁抵抗侧向扭转弯曲屈曲的能力。最近，基于力法的折迭效应之间的腹板和翼缘，MOON等[4]认为梯形波纹腹板钢梁的截面剪切中心位置位于从上下翼缘中心距离的2

5、D。他们的研究还提出了使用平均波纹深度davg概念的用于估计翘曲常数的近似方法。但是，对于梯形波纹腹板钢梁的梁截面属性的一般公式还没有被发现。因此本文的目的是要解决这些问题，并考虑梯形波纹腹板钢梁的波纹型材对侧向扭转屈曲弹性承载力的影响通讯作者。电话：+82232903317传真：+8229215166。E-mail地址：yjkang@korea.ac.kr（Y.-J.康）。2158N.D.Nguyen等人,工程结构32（2010）21572165命名法a平面波纹的长度b斜板面的投影长度c斜板长度d波纹深度dmax最大波纹深度davg从Moon等人的结果得到的平均水深波纹l

6、o波纹波长bf翼缘宽度tf翼缘厚度tw波纹厚度teq来自赛义德艾哈迈德[6]的腹板等效厚度hw波纹腹板高度E杨氏弹性模量v泊松比G平面板的弹性剪切模量Gc瓦楞板的弹性剪切模量Jc梯形波纹腹板钢梁的纯扭转常数（xc;y’c）在x轴上的梯形波纹腹板钢梁的质心C的坐标y（xic;y’ic）在x轴上的梯形波纹腹板钢梁的第i个元素的质心坐标yic（xi;yi）;（xj;yj）在x-y轴上的坐标点i和jIx,c;Iy,c梯形波纹腹板钢梁分别关于x和y轴的惯性矩Ixy;c梯形波纹腹板钢梁的惯性矩的乘积Ai第i个元素的面积A全断面总面积ρρρρρ(Xo;Yo)在x-y上剪切中心的坐标（Iw

7、x;c;Iwy;c）梯形波纹腹板钢梁的几何特性Pij从质心C到第i个元素的距离Poi从剪切中心S到第i个元素的距离tij板单元的厚度（i-j）Lij板单元的长度（i-j）Xs从剪切中心S到上下翼缘中心的距离Wni标准单元在i点的翘曲Cw,c梯形波纹腹板钢梁的扭转常数Cw,c0来自Moon等人得出的结果的梯形波纹腹板钢梁的扭转常数C*w来自林德纳得出的结果的梯形波纹腹板钢梁的扭转常数Cw,flat平面腹板钢梁的扭转常数Morc梯形波纹腹板钢梁的弹性侧向扭转屈曲强度M*orc来自林德纳得出的梯形波纹腹板钢梁的弹性侧向扭