CU型双肢拼合CFS箱梁屈曲机制与受弯承载力计算方法

通过静力试验、有限元模拟与理论分析,研究了CU型双肢拼合CFS箱梁翼缘板与腹板局部屈曲的耦合机制,分析了螺钉间距和加劲肋数量等对屈曲机制和承载力的影响,得到了CU型双肢拼合CFS箱梁受弯承载力的简化计算方法。研究结果表明:CU型双肢拼合CFS箱梁的整体失效机制为局部屈曲;螺钉间距较大(200、300 mm)时,翼缘板先于腹板屈曲,降低了对腹板的侧向约束,引起腹板屈曲与构件失效;螺钉间距较小(100 mm)时,腹板先于翼缘板屈曲,拼合箱梁承载力较高;螺钉间距每减少100 mm,CU型双肢拼合CFS箱梁受弯承载力可提高2.8%,但延性没有显著变化;设置加劲肋可直接增强腹板屈曲性能,提高拼合箱梁受弯承载力与延性;在纯弯段每增设1个加劲肋,CU型双肢拼合CFS箱梁受弯承载力可提高10%。建立了模拟上翼缘对腹板约束的弹性支承模型,基于广义变分原理和弹性板壳理论,推导了三边简支、一边弹性支承的腹板弹性临界屈曲应力,得到了用于计算CU型双肢拼合CFS箱梁受弯承载力的修正直接强度法,并与已有研究试验数据以及GB 50018—2002和AISI S100-16的计算结果进行对比,验证了修正公式的合理性。修正直接强度法平均相对误差绝对值为7.86%,修正的计算式可用于CU型双肢拼合CFS箱梁在局部屈曲控制下的受弯承载力计算。