关键词：钢结构加固;负载下;焊接热作用;压弯构件;承载性能;有限元分析

基金项目：《钢结构加固设计规范》国家标准管理组科研专项课题（No.2013-1）

作者单位

蒋立重庆市设计院, 重庆 400015;重庆大学 土木工程学院, 重庆 400045

王元清清华大学 土木工程安全与耐久教育部重点实验室; 土木工程系, 北京 100084

戴国欣重庆大学 土木工程学院, 重庆 400045

张天申清华大学 土木工程安全与耐久教育部重点实验室; 土木工程系, 北京 100084

石永久清华大学 土木工程安全与耐久教育部重点实验室; 土木工程系, 北京 100084

摘要

为研究焊接加固热作用及不同初始负载对工字形压弯钢柱承载性能的影响，基于考虑热影响的热结构耦合分析方法进行了热源模型热输入改进，并考虑初始几何缺陷、初始残余应力及摩擦等,完成了不同负载下焊接加固的3个工字形压弯钢柱的模拟分析。研究了焊接位移时程、腹板应力应变重分布及荷载位移关系，通过有限元分析与相应试验结果对比验证，进而获得了试验无法获得的焊接温度场、翼缘与加固板间的焊接应力应变重分布以及翼缘边缘屈服承载力等结果，并将承载力结果与规范计算结果对比，考察了现有设计方法。结果表明，焊接顺序决定焊接变形的发展过程，焊接热输入和初始负载共同决定持载焊接的位移变化范围和焊接残余变形的大小；初始负载越大，应力应变重分布往偏心受力方向发展更多，承载力越低，而初始残余应力不影响极限承载力；采用考虑热影响的有限元方法具有一定可行性和总体安全性，规范设计方法仍有可提升空间。