鋼梁試驗分析★

胡丁涵 郝君亮 馬福全 朱成浩 趙 欣 賈艷敏

(東北林業大學土木工程學院，黑龍江 哈爾濱 150040)

·結構·抗震·

鋼梁試驗分析★

胡丁涵 郝君亮 馬福全 朱成浩 趙 欣 賈艷敏*

(東北林業大學土木工程學院，黑龍江 哈爾濱 150040)

采用兩點加載的方式，對一片開口截面鋼箱梁進行抗彎性能試驗，結合MIDAS Civil建立了試驗梁有限元模型，模擬了試驗梁抗彎過程，得到該鋼箱梁在加載情況下的跨中位移、跨中應變規律，并與試驗值進行比較，從而判斷試驗梁的抗彎承載能力。

鋼箱梁，兩點加載，抗彎試驗，有限元

0 引言

現代交通對橋梁的使用材料提出了更高的要求，鋼材越來越多的應用到了現代橋梁當中，由于對鋼梁承載力分析較少，許多鋼梁因承載力不足而出現問題。英國的Chester的Dee河橋就是其中的一個例子，該橋因總體失穩而喪失承載力發生事故，歸其原因就是對該鋼橋缺少足夠的受力性能分析[1-5]。

1 試驗內容

1.1 試驗梁材料

該試驗設計了一片鋼箱梁模型，試驗梁全部采用Q345QE鋼，其技術指標符合GB/T 714—2000橋梁用結構鋼的規定，彈性模量E=2.1×105MPa，剪切模量G=0.81×105MPa，截面采用開口截面，梁總長3 000 mm，計算跨徑2 900 mm，梁高120 mm。

1.2 試驗測點布置

鋼梁試驗在東北林業大學結構館進行，本次試驗采用的試驗儀器是武漢華巖電子生產的“RS-QL06E橋梁及結構應力測試系統”，該系統包括無線數碼收發器，數碼應變傳感器，數碼位移計和數據采集軟件。試驗采用手搖式千斤頂，試驗荷載由電阻應變式壓力傳感器結合東華DH3818測量。

試驗梁采用兩點加載的方式，加載點位于跨中左右各483 mm(L/3處)，試驗測量的主要內容有:鋼箱梁跨中截面撓度、鋼箱梁頂板應變、鋼箱梁底板應變和跨中截面應變分布。因此在梁的兩端、四分點及跨中布置數碼位移計，在跨中截面梁頂，距梁底30 mm和梁底三個位置分別布置應變計1，應變計2，應變計3。

現場布置圖如圖1所示。加載布置圖如圖2所示。

1.3 試驗結果與分析

試驗梁加載共分為8級，每級加載1 kN，加至8 kN后逐級卸載至0 kN，經處理得到全梁位移曲線和跨中截面應變分布曲線，如圖3，圖4所示。

2 數值分析

利用MIDAS Civil對鋼箱梁進行建模和數值模擬分析，鋼箱梁采用梁單元進行模擬，有限元模型共劃分為24個單元，27個節點(如圖5所示)。加載采用節點荷載的方式加載到節點上，進行分析，得出跨中位移和跨中截面各點的應力，將應力通過胡克定律轉化為應變，將有限元計算值與試驗值進行對比，如表1～表3所示。

表1 跨中截面位移

荷載/kN跨中截面位移/mm試驗值有限元計算值有限元計算值/實驗值2-0.742-0.834231.1243034-1.554-1.668471.0736596-2.31-2.50271.083428-2.997-3.336931.113424

表2 跨中截面頂緣應變

表3 跨中截面底緣應變

從表1～表3可以看出試驗梁有限元計算值和試驗值吻合較好，相差控制在10%左右。

3 結語

通過對剛梁試驗的研究得出如下結論：

1)運用MIDAS Civil建立有限元模型能較好的模擬鋼箱梁在線性階段的受力和變形。2)試驗梁在加載過程中一直處于彈性階段，變形符合平截面假設。 3)鋼箱梁在加載過程中，荷載與應力、應變、位移成正比。

[1] 吳 沖.現代鋼橋(上冊)[M].北京:人民交通出版社,2006.

[2] 沈祖炎,陳揚驥,陳以一.鋼結構基本原理[M].北京:中國建筑出版社,2005.

[3] 賈艷敏,高 力.結構設計原理[M].北京:人民交通出版社,2004.

[4] 段 蘭,唐友明,王春生,等.混合設計的高性能鋼梁抗彎性能試驗[J].交通運輸工程學報,2014(5):19-28.

[5] 段 蘭,張 亮,王春生,等.高強度工字鋼梁抗彎性能試驗[J].長安大學學報(自然科學版),2012(6):52-58.

Abstract： By using the two-point loading on a piece of open section of steel box girder of flexural performance test, combined with the MIDAS Civil test beam finite element model is established, simulated test beam bending process, the steel box girder under the loading span displacement and cross strain, and the test results are compared, in order to determine the bending strength of the test beams.

Key words: steel box girder, two-point loading, bending test, finite element

Steel beam test analysis★

Hu Dinghan Hao Junliang Ma Fuquan Zhu Chenghao Zhao Xin Jia Yanmin*

(SchoolofCivilEngineering,NortheastForestryUniversity,Harbin150040,China)

2016-03-12★：國家大學生創新性實驗項目資助(項目編號：201510225173)

胡丁涵(1994- )，男，在讀本科生

賈艷敏(1962- )，女，博士生導師，教授

1009-6825(2016)15-0034-02

U441

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