单边连接的等边单角钢压杆承载力试验研究

　　0 引言

　　角钢输电塔大都采用等边角钢构件，两端用螺栓或焊缝单边连接在主材或节点板上。该类钢构件具有连接方便、构造简单的特点，但受力情况相当复杂，从连接肢传来的荷载不经过构件截面的形心，并且对截面的 2 个主轴都存在偏心，因而构件受到弯、压、扭综合作用，而且其端部的约束不易确定，难以精确计算其承载力。目前，各国规范通常将单边连接的单角钢构件作为轴心受力构件来计算其承载力，并考虑折减系数，这样，求解单边连接的单角钢构件承载力问题转化为确定合理的折减系数。文献[1-4]考察了端部条件、螺栓个数、节点板等因素对单边连接的单角钢构件承载力的影响;文献[5]介绍了单面连接的单角钢构件稳定性试验;文献[6]得出了构件的Φ-λ曲线;文献[7]提出了修正计算的经验公式;文献[8]提出了单面连接角钢的承载力设计公式，考察了端部条件、荷载偏心、角钢肢宽厚比的影响;文献[9]指出按文献[10]的相关规定计算承载力，可能偏于不安全;文献[11]提出了等效长细比的计算公式，并讨论了构造措施。上述研究得出的结论差异较大，而采用各国规范计算的承载力也差别很大，甚至相差 50%以上，这说明现有研究还没有完全弄清楚单边连接单角钢构件的受力性能。

　　Q460 高强钢广泛运用于特高压工程。目前，国内关于 Q460 单边连接单角钢构件承载力的研究还很少，鉴于此，本文进行了该类钢构件承载力试验，结合相关规范和已有的试验资料，对该类构件的受力性能进行了的研究。

　　1 规范比较

　　为研究各国规范的差异，本文选取 4 种相关规范进行分析研究，分别是：1)文献[12]，基于构件的平行轴长细比进行修正;2)文献[13]，根据构件的最小轴长细比计算长细比修正系数;3)文献[14]，直接对材料设计强度进行折减，采用最小轴长细比计算构件的稳定系数;4)文献[10]，采用文献[12]的算法，但对长细比大于 120 的构件做了偏于安全的修正。

　　研究对象为 Q460 等边角钢，型号 L140×12，截面积 3251mm2，最小轴回转半径 rZ=27.7 mm，平行轴回转半径 rx=43.1 mm。根据上述 4 种规范，计算最小轴长细比λ为 40~200 时钢构件的承载力，结果见表 1。由表 1 可得出：

　　1)λ为 40~80 时，文献[14]的计算结果比文献[10]和文献[12]的大;λ>80 时，则比他们的计算结果小。尽管文献[14]的强度折减系数是λ的函数，但λ对承载力的影响显然不如其他规范采用的长细比修正系数来得直接。采用系数降低偏心受压构件的承载力，使之能使用轴压构件的承载力计算公式，此系数应是对构件的稳定系数做折减，而非对强度进行折减，文献[14]对强度折减的做法是不恰当的[11]。