钢梁试验分析★

胡丁涵 郝君亮 马福全 朱成浩 赵 欣 贾艳敏

(东北林业大学土木工程学院，黑龙江 哈尔滨 150040)

·结构·抗震·

钢梁试验分析★

胡丁涵 郝君亮 马福全 朱成浩 赵 欣 贾艳敏*

(东北林业大学土木工程学院，黑龙江 哈尔滨 150040)

采用两点加载的方式，对一片开口截面钢箱梁进行抗弯性能试验，结合MIDAS Civil建立了试验梁有限元模型，模拟了试验梁抗弯过程，得到该钢箱梁在加载情况下的跨中位移、跨中应变规律，并与试验值进行比较，从而判断试验梁的抗弯承载能力。

钢箱梁，两点加载，抗弯试验，有限元

0 引言

现代交通对桥梁的使用材料提出了更高的要求，钢材越来越多的应用到了现代桥梁当中，由于对钢梁承载力分析较少，许多钢梁因承载力不足而出现问题。英国的Chester的Dee河桥就是其中的一个例子，该桥因总体失稳而丧失承载力发生事故，归其原因就是对该钢桥缺少足够的受力性能分析[1-5]。

1 试验内容

1.1 试验梁材料

该试验设计了一片钢箱梁模型，试验梁全部采用Q345QE钢，其技术指标符合GB/T 714—2000桥梁用结构钢的规定，弹性模量E=2.1×105MPa，剪切模量G=0.81×105MPa，截面采用开口截面，梁总长3 000 mm，计算跨径2 900 mm，梁高120 mm。

1.2 试验测点布置

钢梁试验在东北林业大学结构馆进行，本次试验采用的试验仪器是武汉华岩电子生产的“RS-QL06E桥梁及结构应力测试系统”，该系统包括无线数码收发器，数码应变传感器，数码位移计和数据采集软件。试验采用手摇式千斤顶，试验荷载由电阻应变式压力传感器结合东华DH3818测量。

试验梁采用两点加载的方式，加载点位于跨中左右各483 mm(L/3处)，试验测量的主要内容有:钢箱梁跨中截面挠度、钢箱梁顶板应变、钢箱梁底板应变和跨中截面应变分布。因此在梁的两端、四分点及跨中布置数码位移计，在跨中截面梁顶，距梁底30 mm和梁底三个位置分别布置应变计1，应变计2，应变计3。

现场布置图如图1所示。加载布置图如图2所示。

1.3 试验结果与分析

试验梁加载共分为8级，每级加载1 kN，加至8 kN后逐级卸载至0 kN，经处理得到全梁位移曲线和跨中截面应变分布曲线，如图3，图4所示。

2 数值分析

利用MIDAS Civil对钢箱梁进行建模和数值模拟分析，钢箱梁采用梁单元进行模拟，有限元模型共划分为24个单元，27个节点(如图5所示)。加载采用节点荷载的方式加载到节点上，进行分析，得出跨中位移和跨中截面各点的应力，将应力通过胡克定律转化为应变，将有限元计算值与试验值进行对比，如表1～表3所示。

表1 跨中截面位移

荷载/kN跨中截面位移/mm试验值有限元计算值有限元计算值/实验值2-0.742-0.834231.1243034-1.554-1.668471.0736596-2.31-2.50271.083428-2.997-3.336931.113424

表2 跨中截面顶缘应变

表3 跨中截面底缘应变

从表1～表3可以看出试验梁有限元计算值和试验值吻合较好，相差控制在10%左右。

3 结语

通过对刚梁试验的研究得出如下结论：

1)运用MIDAS Civil建立有限元模型能较好的模拟钢箱梁在线性阶段的受力和变形。2)试验梁在加载过程中一直处于弹性阶段，变形符合平截面假设。 3)钢箱梁在加载过程中，荷载与应力、应变、位移成正比。

[1] 吴 冲.现代钢桥(上册)[M].北京:人民交通出版社,2006.

[2] 沈祖炎,陈扬骥,陈以一.钢结构基本原理[M].北京:中国建筑出版社,2005.

[3] 贾艳敏,高 力.结构设计原理[M].北京:人民交通出版社,2004.

[4] 段 兰,唐友明,王春生,等.混合设计的高性能钢梁抗弯性能试验[J].交通运输工程学报,2014(5):19-28.

[5] 段 兰,张 亮,王春生,等.高强度工字钢梁抗弯性能试验[J].长安大学学报(自然科学版),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★：国家大学生创新性实验项目资助(项目编号：201510225173)

胡丁涵(1994- )，男，在读本科生

贾艳敏(1962- )，女，博士生导师，教授

1009-6825(2016)15-0034-02

U441

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