一种+字形组合角钢构件填板剪力计算方法技术

本发明专利技术提供了一种+字形组合角钢构件填板剪力计算方法，包括考虑填板连接的受力与组合角钢构件极限破坏时的破坏模式，根据二阶弯曲的变形特点，建立组合角钢构件中性层横向剪力与组合角钢构件受压时的跨中二阶弯曲变形的函数关系；计算组合角钢构件受压时的跨中二阶弯曲变形，得出组合角钢构件中性层横向剪力；根据剪力互等定理，得出组合角钢构件中性层纵向剪力；根据填板布置型式，确定填板处截面的剪应力不均匀系数，计算组合角钢构件的最不利纵向剪力和最大纵向剪力。克服原有的计算方法的局限性，对于不同填板布置型式的填板处截面的剪应力的进行充分考量，真实反映填板连接的实际受力状态，具有较强的实际应用价值和良好的经济性。的经济性。的经济性。

【技术实现步骤摘要】
一种+字形组合角钢构件填板剪力计算方法


[0001]本专利技术涉及输电线路角钢构件
，具体而言，涉及一种+字形组合角钢构件填板剪力计算方法。

技术介绍

[0002]随着输电线路电压等级的不断攀升，输电线路跨越区域的条件日渐复杂，使得风速和覆冰厚度不断增加，输电塔的外荷载也迅速提高，此时单角钢主材已经不能满足承载力的要求，采用组合角钢主材型式是十分有必要的，其中+字形组合角钢构件最为常用，通常采用T形组合截面计算方法对+字形组合角钢构件进行设计。然而，目前的T形组合截面计算方法较保守，且不能准确地预测组合角钢构件的破坏模式，同时由于+字形截面与T形截面的构造存在很大差异，采用T形截面计算方法计算+字形双组合角钢构件的填板剪力具有较大局限性，不能真实反映填板连接的实际受力状态。
[0003]且T形组合截面计算方法未考虑构件的极限破坏模式和异形截面剪应力的不均匀分布，仅单纯地假定其最终的失稳破坏为绕n
‑
n轴的弯曲破坏形态，其理论依据不够充分，未考虑构件的整体破坏模式或其他失稳形态的影响。并且设计规定在填板为+字分离式和+字焊接式时，假定填板的剪力会减小为原来的1/2，根据相关试验结论，这种笼统的说法是不合理的，需要考虑不同填板布置型式时填板处截面的剪应力不均匀系数。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在缺少对+字形组合角钢构件填板剪力计算方法，现有的计算方法具有较大局限性，不能真实反映填板连接的实际受力状态，未考虑构件的极限破坏模式和异形截面剪应力的不均匀分布，对于不同填板布置型式的填板处截面的剪应力的考量不合理的技术问题之一。
[0005]为此，本专利技术提供了一种+字形组合角钢构件填板剪力计算方法。
[0006]本专利技术提供了一种+字形组合角钢构件填板剪力计算方法，包括以下步骤：
[0007]S1、考虑填板连接的受力与组合角钢构件极限破坏时的破坏模式，根据二阶弯曲的变形特点，建立组合角钢构件中性层横向剪力与组合角钢构件受压时的跨中二阶弯曲变形的函数关系；
[0008]S2、计算组合角钢构件受压时的跨中二阶弯曲变形，并将计算结果带入S1所建立的函数关系中，得出组合角钢构件中性层横向剪力表达式；
[0009]S3、根据剪力互等定理，得出组合角钢构件中性层纵向剪力表达式；
[0010]S4、根据填板布置型式，确定填板处截面的剪应力不均匀系数，并根据S3计算填板的最不利纵向剪力和最大纵向剪力。
[0011]根据本专利技术上述技术方案的一种+字形组合角钢构件填板剪力计算方法，还可以具有以下附加技术特征
[0012]在上述技术方案中，步骤S1包括：
[0013]S11、根据组合角钢构件二阶弯曲的变形特点，计算二阶弯矩；
[0014]S12、根据S11中的二阶弯矩，建立组合角钢构件中性层横向剪力与组合角钢构件受压时的跨中二阶弯曲变形的函数关系。
[0015]在上述技术方案中，步骤S11中二阶弯矩的计算方法如下：
[0016][0017]步骤S12中组合角钢构件中性层横向剪力与组合角钢构件受压时的跨中二阶弯曲变形的函数关系为：
[0018][0019]其中：N为组合角钢构件受压时的轴压力；M为组合角钢构件受压时的二阶弯矩；f为组合角钢构件受压时的跨中二阶弯曲变形；z为组合角钢构件长度方向上的坐标值；l为组合角钢构件的长度。
[0020]在上述技术方案中，步骤S2包括：
[0021]S21、根据边缘屈服准则，在弯曲最大截面下建立组合角钢构件截面的最大正应力与二阶弯曲变形的函数关系；
[0022]S22、考虑最小轴失稳和平行轴失稳，计算组合角钢构件的有效长细比；
[0023]S23、根据组合角钢构件的有效长细比确定稳定系数；
[0024]S24、根据S21，计算组合角钢构件受压时的跨中二阶弯曲变形；
[0025]S25、将S24的计算结果带入到S12所建立的函数关系中，得到组合角钢构件中性层横向剪力表达式。
[0026]在上述技术方案中，步骤S21中，组合角钢构件截面的最大正应力与二阶弯曲变形的函数关系为：
[0027][0028]其中，M
max
为组合角钢构件受压时的最大二阶弯矩；σ
max
为组合角钢构件截面的最大正应力；A为组合角钢构件截面面积；W为组合角钢构件截面的弯曲模量；I为组合角钢构件截面的惯性矩；h1为组合角钢构件截面边缘屈服的高度；f
d
为组合角钢构件抗弯设计强度；
[0029]步骤S22中，组合角钢构件的有效长细比计算方法为：
[0030][0031][0032][0033]其中，λ
h
为组合角钢构件的有效长细比；λ0为组合角钢构件的长细比；λ1为填板间单个角钢构件的长细比；l1为填板间距；i为组合角钢构件的计算回转半径，包括最小轴失稳和平行轴失稳两种情况，需要考虑填板对组合截面特性的影响；i1为单个角钢的最小回转半径；
[0034]步骤S24中，令组合角钢构件截面的最大正应力与组合角钢构件抗弯设计强度相等，且I＝Ai2，则根据步骤S21中的函数关系，得出组合角钢构件受压时的跨中二阶弯曲变形为：
[0035][0036]步骤S25中，组合角钢构件中性层横向剪力表达式为：
[0037][0038]在上述技术方案中，在步骤S3中，根据剪力互等定理，在组合角钢剪力错动的中性层上，纵向剪力与横向剪力相等，则组合角钢构件中性层纵向剪力表达式与S25中角钢构件中性层横向剪力表达式相同。
[0039]在上述技术方案中，所述填板的布置形式包括一字形、+字分离式和+字焊接式，当填板的布置形式为一字形或+字分离式时，填板处截面的剪应力不均匀系数的取值在3.2～3.4之间；当填板的布置形式为+字焊接式时，填板处截面的剪应力不均匀系数的取值在2.5～2.7之间。
[0040]在上述技术方案中，组合角钢的两端铰接连接，填板按照长度方向三等分布置，最接近铰接端的填板剪力最不利，则组合角钢构件的最不利纵向剪力为：
[0041][0042][0043]其中，n为填板布置分段数；t为填板厚度；η为不同填板布置型式时填板处截面的剪应力不均匀系数。
[0044]在上述技术方案中，剪力最不利的填板的等分节点处剪力最大，则组合角钢构件的最大纵向剪力为：
[0045][0046][0047]在上述任一技术方案中，还包括以下步骤：
[0048]S5、对填板的弯曲强度和剪切强度进行验算；
[0049]填板弯曲强度验算方法为：
[0050]M
z
＝V
z
b1；
[0051][0052]填板剪切强度验算方法为：
[0053][0054]其中，M
z
为填板承受的弯矩；V
z
为填板计算得到的最不利剪力或最大剪力；b1为填板中心本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种+字形组合角钢构件填板剪力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、考虑填板连接的受力与组合角钢构件极限破坏时的破坏模式，根据二阶弯曲的变形特点，建立组合角钢构件中性层横向剪力与组合角钢构件受压时的跨中二阶弯曲变形的函数关系；S2、计算组合角钢构件受压时的跨中二阶弯曲变形，并将计算结果带入S1所建立的函数关系中，得出组合角钢构件中性层横向剪力表达式；S3、根据剪力互等定理，得出组合角钢构件中性层纵向剪力表达式；S4、根据填板布置型式，确定填板处截面的剪应力不均匀系数，并根据S3计算组合角钢构件的最不利纵向剪力和最大纵向剪力。2.根据权利要求1所述的一种+字形组合角钢构件填板剪力计算方法，其特征在于，步骤S1包括：S11、根据组合角钢构件二阶弯曲的变形特点，计算二阶弯矩；S12、根据S11中的二阶弯矩，建立组合角钢构件中性层横向剪力与组合角钢构件受压时的跨中二阶弯曲变形的函数关系。3.根据权利要求2所述的一种+字形组合角钢构件填板剪力计算方法，其特征在于，步骤S11中二阶弯矩的计算方法如下：步骤S12中组合角钢构件中性层横向剪力与组合角钢构件受压时的跨中二阶弯曲变形的函数关系为：其中：N为组合角钢构件受压时的轴压力；M为组合角钢构件受压时的二阶弯矩；f为组合角钢构件受压时的跨中二阶弯曲变形；z为组合角钢构件长度方向上的坐标值；l为组合角钢构件的长度。4.根据权利要求3所述的一种+字形组合角钢构件填板剪力计算方法，其特征在于，步骤S2包括：S21、根据边缘屈服准则，在弯曲最大截面下建立组合角钢构件截面的最大正应力与二阶弯曲变形的函数关系；S22、考虑最小轴失稳和平行轴失稳，计算组合角钢构件的有效长细比；S23、根据组合角钢构件的有效长细比确定稳定系数；S24、根据S21，计算组合角钢构件受压时的跨中二阶弯曲变形；S25、将S24的计算结果带入到S12所建立的函数关系中，得到组合角钢构件中性层横向剪力表达式。5.根据权利要求4所述的一种+字形组合角钢构件填板剪力计算方法，其特征在于，步骤S21中，组合角钢构件截面的最大正应力与二阶弯曲变形的函数关系为：其中，M
max
为组合角钢构件受压时的最大二阶弯矩；σ
max
为组合角钢构件截面的最大正
应力；A为组合角钢构件截面面积；W为组合角钢构件截面的弯曲模量；I为组合角钢构件截面的惯性矩；h1为组合角钢构件截面边缘屈服的高度；f
d
为组合角钢构件抗弯设计强度；步骤S22中，组合角钢构件的有效长细比计算方法为：步骤S22中，组合角钢构件的有效长细比计算方法为：步骤S22中，组合角钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：何松洋，向越，梁明，韩大刚，高元，鄢秀庆，马海云，王劲，冯勇，黄兴，辜良雨，蒲凡，周建军，肖兵，李钟，余霞，何江华，高见，余国庆，李林，廖邢军，王梦杰，龚涛，谢玉洁，刘琴，张利如，李磊，
申请(专利权)人：中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：