局部点蚀损伤下H型钢柱承载能力研究∗
Study of Bearing Capacity of H⁃Shaped Steel Column with Local Pitting Damage
- 防灾减灾工程学报 2021年41卷第5期 页码：1020-1027
- 作者机构：
1.安徽理工大学土木建筑学院，安徽 淮南232001
2.悉地国际设计顾问（深圳）有限公司，上海200433
3.安徽圣沃建设工程有限公司，安徽 合肥230031
- 作者简介：
杨明飞(1979―)，男，副教授，硕导,博士。主要从事结构抗震和防灾减灾方面的研究。E-mail: yangmf_aust@163.com
- 基金信息：安徽省高校自然基金重点资助项目(KJ2016A209);安徽理工大学人才引进基金项目(ZY044)
DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.201905048
中图分类号： TU391-
纸质出版：2021-10-15
- 稿件说明：
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杨明飞,王辛,陈宜网等.局部点蚀损伤下H型钢柱承载能力研究∗[J].防灾减灾工程学报,2021,41(05):1020-1027.
YANG Mingfei,WANG Xin,CHEN Yiwang,et al.Study of Bearing Capacity of H⁃Shaped Steel Column with Local Pitting Damage[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2021,41(05):1020-1027.
杨明飞,王辛,陈宜网等.局部点蚀损伤下H型钢柱承载能力研究∗[J].防灾减灾工程学报,2021,41(05):1020-1027. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.201905048.
YANG Mingfei,WANG Xin,CHEN Yiwang,et al.Study of Bearing Capacity of H⁃Shaped Steel Column with Local Pitting Damage[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2021,41(05):1020-1027. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.201905048.
摘要
为了研究局部点蚀损伤对H型钢柱承载能力的影响，建立数值模型并理论验证了其合理性。以实际结构中损伤位置为参考，分别在柱脚和柱中位置的翼缘和腹板上布置不同腐蚀程度的点蚀坑，并对各组模型进行特征值屈曲分析和非线性屈曲分析，得到其屈曲模态和极限承载能力。研究结果表明：不同分布位置、不同腐蚀程度下的H型钢柱屈曲模态并未发生明显改变，均表现为在弱轴平面的弯曲失稳；极限承载力折减系数（
r
）与壁厚损伤度（
α
）近似呈现线性关系，与点蚀损伤强度（
DOP
）之间的关系可用二次多项式较为准确的描述，且随着
α
和
DOP
增长，
r
的降低速度有逐渐加快趋势；局部点蚀范围越靠近柱中，H型钢柱承载力损失越多，故柱中为局部点蚀敏感区；用失重率（
D
w
）可较好的综合考虑
α
和
DOP
对钢柱承载能力的影响，
r
和
D
w
在各工况下均表现出较好的近似线性关系，在实际工程中，可用失重率对局部点蚀损伤下H型钢柱进行安全性评级。
Abstract
In order to study the influence of local pitting damage on the bearing capacity of H-shaped steel columns， a numerical model is established and its rationality is verified by theory. Meanwhile， the damage location in the actual structure is taken as a reference， and the pitting corrosion pits with different corrosion degrees are arranged evenly on the flange and webs in the feet and middle of the steel column， respectively. Then， the buckling mode and ultimate bearing capacity are evaluated by the eigenvalue buckling analysis and non-linear buckling analysis of each group model. The results show that the buckling modes of steel columns with different corrosion pits and corrosion degrees have not changed and are bent in the weak axis plane. The reduction coefficient （
r
） of ultimate bearing capacity is approximately linear with the depth of corrosive pitting （
α
）， and the relationship between r and the degree of corrosive pitting （
DOP
） can be accurately described by a quadratic polynomial. The closer the local pitting range is to the middle of the column， the more the bearing capacity of the H-shaped steel column is lost， so the local pitting sensitive location is in the middle of the column. The effect of
α
and
DOP
on the bearing capacity of the H-shaped steel column can be comprehensively considered by using the weightlessness rate （
D
w
）. And the
r
and
D
w
show a good approximate linear relationship under various working conditions. In practical engineering， the
D
w
can also be used to evaluate the safety of H-shaped steel columns under local pitting damage.
关键词
Keywords
references
Garbatov Y ， Guedes S C ， Parunov J ， et al . Tensile strength assessment of corroded small scale specimens ［J］. Corrosion Science ， 2014 ， 85 ： 296 - 303 .
徐善华 ， 任松波 . 锈蚀后钢材弹性模量与屈服强度的计算模型 ［J］. 机械工程材料 ， 2015 ， 39 （ 10 ）： 74 - 78 .
Xu Sh H ， Ren S B . The calculation model of elastic modulus and yield strength for corroded steel ［J］. Materials for Mechanical Engineering ， 2015 ， 39 （ 10 ）： 74 - 78 . （in Chinese）
徐善华 ， 李柔 ， 苏超 ， 等 . 锈损冷弯薄壁型钢材料力学性能试验 ［J］. 哈尔滨工业大学学报 ， 2018 ， 50 （ 12 ）： 74 - 80 .
Xu Sh H ， Li R ， Su Ch ， et al . Mechanical property tests on cold-formed thin-walled steel materials with rust loss ［J］. Journal of Harbin Institute of Technology ， 2018 ， 50 （ 12 ）： 74 - 80 . （in Chinese）
Saad-Eldeen S ， Garbatov Y ， Guedes S C . Effect of corrosion severity on the ultimate strength of a steel box girder ［J］. Engineering Structures ， 2013 ， 49 ： 560 - 571 .
Ranji A R . Buckling analysis of corroded angle beams with irregular random surfaces ［J］. Journal of Failure Analysis and Prevention ， 2016 ， 16 （ 5 ）： 912 - 918 .
叶继红 ， 申会谦 ， 薛素铎 . 点蚀孔腐蚀钢构件力学性能劣化简化分析方法 ［J］. 哈尔滨工业大学学报 ， 2016 ， 48 （ 12 ）： 70 - 75 .
Ye J H ， Shen H Q ， Xue S D . Simplified analytical method of mechanical property degradation for steel members with pitting corrosion ［J］. Journal of Harbin Institute of Technology ， 2016 ， 48 （ 12 ）： 70 - 75 . （in Chinese）
徐善华 ， 王皓 ， 薛南 . 锈蚀钢材偏心受压钢柱承载性能退化规律 ［J］. 哈尔滨工业大学学报 ， 2016 ， 48 （ 6 ）： 157 - 163 .
Xu Sh H ， Wang H ， Xue N . Deterioration law of bearing properties for corroded eccentric steel columns ［J］. Journal of Harbin Institute of Technology ， 2016 ， 48 （ 6 ）： 157 - 163 . （in Chinese）
王仁华 ， 方媛媛 ， 窦培林 ， 等 . 点蚀损伤下桩基式平台腿柱轴压极限承载力研究 ［J］. 海洋工程 ， 2015 ， 33 （ 3 ）： 29 - 35 .
Wang R H ， Fang Y Y ， Dou P L ， et al . Investigation on ultimate strength of pile-foundation platform legs with pitting corrosion subjected to axial compression ［J］. The Ocean Engineering ， 2015 ， 33 （ 3 ）： 29 - 35 . （in Chinese）
史炜洲 ， 童乐为 ， 陈以一 ， 等 . 腐蚀对钢材和钢梁受力性能影响的试验研究 ［J］. 建筑结构学报 ， 2012 ， 33 （ 7 ）： 53 - 60 .
Shi W Zh ， Tong L W ， Chen Y Y ， et al . Experimental study on influence of corrosion on behavior of steel material and steel beams ［J］. Journal of Building Structures ， 2012 ， 33 （ 7 ）： 53 - 60 . （in Chinese）
王仁华 ， 赵沙沙 . 随机点蚀损伤钢板的极限强度预测 ［J］. 工程力学 ， 2018 ， 35 （ 12 ）： 248 - 256 .
Wang R H ， Zhao Sh Sh . Ultimate strength prediction of steel plate with random pitting corrosion damage ［J］. Engineering Mechanics ， 2018 ， 35 （ 12 ）： 248 - 256 . （in Chinese）
钢结构工程施工质量验收规范 ： GB 50205—2001 ［S］. 北京 ： 中国建筑工业出版社 ， 2001 .
Standard for acceptance of construction quality of steel structures ： GB 50205—2001 ［S］. Beijing ： China Architecture & Building Press ， 2001 . （in Chinese）
钢结构设计标准 ： GB 50017—2017 ［S］. 北京 ： 中国建筑工业出版社 ， 2017 .
Standard for design of steel structures ： GB 50017-2017 ［S］. Beijing ： China Architecture & Building Press ， 2017 . （in Chinese）
徐善华 ， 邱斌 . 锈蚀H型钢偏心受压承载性能试验研究 ［J］. 实验力学 ， 2013 ， 28 （ 4 ）： 536 - 541 .
Xu Sh H ， Qiu B . Experimental study of bearing performance of corroded H-type steel member subjected to eccentric compression ［J］. Journal of Experimental Mechanics ， 2013 ， 28 （ 4 ）： 536 - 541 . （in Chinese）
王仁华 ， 方媛媛 ， 林振东 ， 等 . 点蚀损伤下海洋平台结构剩余强度的多尺度分析方法 ［J］. 工程力学 ， 2016 ， 33 （ 1 ）： 238 - 245 .
Wang R H ， Fang Y Y ， Lin Zh D ， et al . Multi-scale analysis of residual strength of offshore platforms with pitting corrosion ［J］. Engineering Mechanics ， 2016 ， 33 （ 1 ）： 238 - 245 . （in Chinese）
Nakai T ， Matsushita H ， Yamamoto N ， et al . Effect of pitting corrosion on local strength of hold frames of bulk carriers （1st report） ［J］. Marine Structures ， 2004 ， 17 （ 5 ）： 403 - 432 .
张岩 . 含腐蚀损伤船体结构屈曲评估方法研究 ［D］. 大连 ： 大连理工大学 ， 2011 .
Zhang Y . Research on buckling assessment method of hull structure with corrosion damnification ［D］. Dalian ： Dalian University of Technology ， 2011 . （in Chinese）
刘博 . 腐蚀形貌对井架底座主承载梁应力影响规律研究 ［J］. 钢结构 ， 2018 ， 33 （ 3 ）： 118 - 122 .
Liu B . Research on influence of corrosion features on the stress of the substructure main bearing beam ［J］. Steel Construction ， 2018 ， 33 （ 3 ）： 118 - 122 . （in Chinese）
工业建筑可靠性鉴定标准 ： GB 50144—2008 ［S］. 北京 ： 中国建筑工业出版社 ， 2008 .
Standard for appraisal of reliability of industrial buildings and structures ： GB 50144—2008 ［S］. Beijing ： China Architecture & Building Press ， 2008 . （in Chinese）
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