双角钢十字组合截面构件受压承载力的计算方法技术

本发明专利技术公开了一种双角钢十字组合截面构件受压承载力的计算方法，包括以下步骤：建立双角钢十字组合截面构件的有限元模型；对双角钢十字组合截面构件的有限元模型进行有限元分析，得到有限元分析结果；将有限元分析结果进行回归拟合，得到双角钢十字组合截面构件轴心受压承载力计算公式及双角钢十字组合截面构件偏心受压承载力计算公式。该计算方法拟合出了双角钢十字组合截面构件受压承载力计算公式，通过该公式进行计算可以为工程设计提供参考。

Compressive Bearing Capacity of Composite Cross Section Members with Double Angle Steel

The invention discloses a method for calculating the compressive bearing capacity of cross-section members of double-angle steel, which includes the following steps: establishing the finite element model of cross-section members of double-angle steel; carrying out finite element analysis of the finite element model of cross-section members of double-angle steel to obtain the results of finite element analysis; regressing and fitting the results of finite element analysis to obtain the cross-section members of double-angle steel. The formulas for calculating the bearing capacity of composite members under axial compression and eccentric compression of composite members with double angle steel cross section are presented. The calculation method fits the formula for calculating the compressive bearing capacity of cross-section members of double-angle steel, which can provide reference for engineering design.

【技术实现步骤摘要】
双角钢十字组合截面构件受压承载力的计算方法
本专利技术属于铁塔设计
，具体是一种双角钢十字组合截面构件受压承载力的计算方法。
技术介绍
输电铁塔上使用高强度钢材有降低输电塔的重量、减少钢材使用量、建设成本降低、节约资源等许多优点。对于输电压较小、塔身较小的输电铁塔采用单角钢基本就能满足承载力设计的要求。但是输电塔建设过程中，输电塔可能遇到要跨越较大的江河，塔之间间距较大，塔上搭设多线路，搭设的导线截面较大，输电塔的加固等很多复杂情况。这使得塔身所受荷载有较大幅度的提升，所以输电塔的杆件也不能只采用单角钢，此时就发展了双拼角钢、四拼角钢、格构式以及钢管杆件等。特高压输电塔材料中较常用角钢和钢管两种，其中角钢应用较为普遍。输电塔中Q420双角钢组合截面构件的应用范围越来越广泛，但是我国的相关设计规范对此的规定不甚合理，据规范设计出的铁塔承载力与实际构件承载力存在偏差，所以对强度等级为Q420的双角钢十字组合构件的受力性能进行研究是有必要，而且具有现实意义和指导设计的作用。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种双角钢十字组合截面构件受压承载力的计算方法。该计算方法拟合出了双角钢十字组合截面构件受压承载力计算公式，通过该公式进行计算可以为工程设计提供参考。本专利技术采用的技术方案是：一种双角钢十字组合截面构件受压承载力的计算方法，包括以下步骤：S1、建立双角钢十字组合截面构件的有限元模型；S2、对双角钢十字组合截面构件的有限元模型进行有限元分析，得到有限元分析结果；S3、将有限元分析结果进行回归拟合，得到双角钢十字组合截面构件轴心受压承载力计算公式及双角钢十字组合截面构件偏心受压承载力计算公式。作为优选，所述步骤S3中双角钢十字组合截面构件轴心受压承载力计算公式为：P＝(0.9706-0.0064λ)(1.1079-0.0145b/t)Py。作为优选，所述步骤S3中双角钢十字组合截面构件偏心受压承载力计算公式为：Pn＝(0.9706-0.0064λ)(1.1079-0.0145b/t)Py，当时，P＝Pn；当时，荷载绕弱轴作用，荷载绕强轴作用，作为优选，所述步骤S1中有限元的节点模型采用SHELL181壳单元模拟。SHELL181壳体单元能够较好地适应于线性、大转动和非线性大变形等问题。本专利技术的有益效果如下：本专利技术拟合出了双角钢十字组合截面构件受压承载力计算公式，通过该公式进行计算可以为工程设计提供参考。附图说明图1为实施例中构件材料的应力-应变关系图；图2为实施例中双角钢十字组合截面构件的有限元模型结构图；图3为图2的横截面视图；图4为试件K1的承载力影响图；图5为试件K2的承载力影响图；图6为试件K3的承载力影响图；图7为试件K4的承载力影响图；图8为试件K5的承载力影响图；图9为试件K6的承载力影响图；图10为试件K7的承载力影响图；图11为试件K8的承载力影响图；图12为试件K9的承载力影响图；图13为试件K10的承载力影响图；图14为试件K11的承载力影响图；图15为试件K12的承载力影响图；图16为试件K13的承载力影响图；图17为试件K14的承载力影响图；图18为试件K15的承载力影响图；图19为试件K16的承载力影响图；图20为试件K17的承载力影响图；图21为试件K18的承载力影响图；图22为试件K19的承载力影响图；图23为试件K20的承载力影响图；图24为试件K21的承载力影响图；图25为试件K22的承载力影响图；图26为试件K23的承载力影响图；图27为试件K24的承载力影响图；图28为试件K25的承载力影响图；图29为试件K26的承载力影响图；图30为试件K27的承载力影响图；图31为试件K28的承载力影响图；图32为实体试件的结构示意图；图33为实施例中试验装置的结构示意图；图34为实施例中双角钢十字组合截面构件与拉压传感器的连接结构示意图；图35为实施例中偏心靴板的结构示意图。附图标记：1、单角钢；2、填板；3、塔座板；4、双角钢十字组合截面构件；5、横向支撑；6、拉压传感器；e、沿截面弱轴的相对偏心距；e0、是指沿截面强轴的偏心距。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。实施例：本实施例采用软件ANSYS建立双角钢十字组合截面构件的有限元模型，如图2所示，并对有限元模型进行有限元分析，节点模型采用SHELL181壳单元模拟，SHELL181壳体单元能够较好地适应于线性、大转动和非线性大变形等问题。实施例中构件材料为Q420高强度角钢，屈服强度取为420MPa，材料的弹性模量取为E＝2.06e5MPa，泊松比取为0.3。构件材料的应力-应变关系采用理想弹塑性材料模型，如图1所示。有限元分析过程中偏心荷载沿着双角钢十字组合截面的弱轴或强轴(强轴是指截面抵抗矩较大的轴，弱轴是指截面抵抗矩较小的轴)作用，如图3所示，e代表加载点的偏心距离，ρ代表构件截面的形心到截面边缘的距离，相对偏心距e＝e/ρ。为了解角钢肢长b对构件力学性能的影响，分别建立不同壁厚、不同长细比、不同偏心荷载的模型，具体参数如表1所示；受力状态选择轴心受压e＝0、偏心受压e＝0.3和e＝0.6的模型进行有限元分析，将分析结果绘制为承载力影响图，绘制出的如图4-图15所示(图4-图15中，e和e0都是相对偏心距，e是指沿截面弱轴的相对偏心距，e0是指沿截面强轴的偏心距)，在图4-图15中纵坐标代表构件的承载力值(单位kN)，横坐标代表角钢肢长的值(单位mm)。表1试件编号角钢壁厚t(mm)长细比λ偏心荷载的作用方向K1830沿着双角钢十字组合截面的弱轴K2850沿着双角钢十字组合截面的弱轴K31430沿着双角钢十字组合截面的弱轴K41450沿着双角钢十字组合截面的弱轴K5830沿着双角钢十字组合截面的强轴K6850沿着双角钢十字组合截面的强轴K71430沿着双角钢十字组合截面的强轴K81450沿着双角钢十字组合截面的强轴K92030沿着双角钢十字组合截面的强轴K102050沿着双角钢十字组合截面的强轴K112630沿着双角钢十字组合截面的强轴K122650沿着双角钢十字组合截面的强轴由图4-图15分析得，角钢肢长对构件承载力的影响规律为：宽厚比较小时，构件承载力随着角钢肢长的增加而增加，宽厚比增加到一定程度时，角钢肢长增加使构件出现局部屈曲问题。宽厚比较小时，构件偏心受压承载力比轴心受压承载力小，而且随着角钢肢长的增加，两者之间的差值越大。为了解角钢壁厚t对构件力学性能的影响，分别建立不同角钢肢长、不同长细比、不同偏心荷载的模型，具体参数如表2所示；受力状态选择轴心受压e＝0、偏心受压e＝0.3和e＝0.6的模型进行有限元分析，将分析结果绘制为承载力影响图，绘制出的如图16-图29所示(图16-图29中，e和e0都是相对偏心距，e是指沿截面弱轴的相对偏心距，e0是指沿截面强轴的偏心距)，在图16-图29中纵坐标代表构件的承载力值(单位kN)，横坐标代表角钢壁厚的值(单位mm)。表2试件编号角钢肢长b(mm)长细比λ偏心荷载的作用方向K1310030沿着双角钢十字组合截面的弱轴K1410050沿着双角钢十字组合截面的弱轴K1512530沿着双角钢十字组合截面的弱轴K1612本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双角钢十字组合截面构件受压承载力的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、建立双角钢十字组合截面构件的有限元模型；S2、对双角钢十字组合截面构件的有限元模型进行有限元分析，得到有限元分析结果；S3、将有限元分析结果进行回归拟合，得到双角钢十字组合截面构件轴心受压承载力计算公式及双角钢十字组合截面构件偏心受压承载力计算公式。

【技术特征摘要】
1.一种双角钢十字组合截面构件受压承载力的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、建立双角钢十字组合截面构件的有限元模型；S2、对双角钢十字组合截面构件的有限元模型进行有限元分析，得到有限元分析结果；S3、将有限元分析结果进行回归拟合，得到双角钢十字组合截面构件轴心受压承载力计算公式及双角钢十字组合截面构件偏心受压承载力计算公式。2.根据权利要求1所述的一种双角钢十字组合截面构件受压承载力的计算方法，其特征在于，所述步骤S3中双角钢十字组合截面构件轴心受压承载力计算公式为：P＝(0.9...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘蜀宇，刘红军，陈文军，
申请(专利权)人：重庆顺泰铁塔制造有限公司，重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50