初弯曲和残余应力对焊接工字钢梁模态影响的数值模拟

瞿丽华，韦芳芳，黄建红，赵海波

(1.河海大学 土木与交通学院，江苏南京 210098；2.南京水利科学研究院，江苏 南京210029)

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焊接工字钢梁是由三块钢板焊接而成，尺寸多样，制作方便，造价低廉，它是在钢结构设计中运用最广泛的结构形式。随着钢结构高速发展，问题也不断显现，国内外都发生过不同类型，不同程度的建筑钢结构的工程事故。比如辽宁省营口市经济技术开发区营口港在建锅炉房施工过程中发生钢屋架倒塌事故；俄罗斯首都莫斯科鲍曼市场顶部坍塌；法国戴高乐机场候机厅坍塌事故等，这些事故都造成了重大人员伤亡。造成这些事故的原因很多，建筑结构的健康检测能从源头上界定承载力不足和不安全的结构，并尽早进行加固，可以大大减小事故的发生率[1]。而动力特性的检测则是结构健康检测的重要内容，同时，梁作为建筑物的主要承重构件，若梁的固有频率与周围的激励频率近似将对结构造成巨大影响，所以这也给研究梁的动力特性提供了充分条件。钢梁在焊接过程中产生的残余应力及在运输安装过程中产生的初弯曲等初始缺陷会对结构的动力特性会造成一定的影响，已有研究采用理论推导，试验研究或者在数值模拟的方法来考虑初弯曲和残余应力对构件动力特性的影响。比如中国农业大学的高永毅等通过理论推导得出了残余应力对薄板构件固有频率的影响[2]；李文威等通过试验研究得出了铸铁构件固有频率与其残余应力关系[3]；……