[发明专利]压扭组合作用下横撑极限强度计算方法

说明书

一种压扭组合作用下横撑极限强度计算方法，包括以下步骤：步骤S1，根据荷载类型的不同，将横撑截面离散成一系列无相互作用的独立压杆、十字架、曲板单元：步骤S2，按照受压单元的极限强度和尺寸，计算十字架、加强筋的极限轴向受压承载力；步骤S3，考虑施加轴向压力的大小，计算曲板单元的剪切极限强度；步骤S4，根据S3得到外围曲板的极限受剪承载力，计算得到横撑的受扭极限承载力；步骤S5，针对不同的压力，重复步骤S3、S4，获得压扭组合荷载下极限强度的包络线。本发明有效确定压扭组合作用下横撑极限强度。

技术领域

本发明涉及海洋工程结构设计领域，提出了一种海洋平台横撑在压扭组合下极限强度的简化计算方法，该方法在保证精度的同时，能大幅度提高计算效率，为海洋平台、超大型海洋浮体的横撑结构设计提供了支撑。

背景技术

横撑作为超大型海洋浮体的连接结构，在海洋风浪流共同作用下存在多种破坏模式，其在组合荷载下的极限强度是业界关心的热点问题。目前对于组合荷载的研究主要集中在船体梁上，主要包括船体梁在弯剪扭及其组合作用下的极限强度，以及船体梁在弯矩和局部荷载作用下的极限强度等。目前国内外关于超大型浮体结构在复杂载荷作用下的结构极限强度研究依然较少，并且用求解横撑截面翘曲函数的方法来计算压扭下横撑极限承载能力的公式十分复杂，对设计计算人员要求较高。鉴此，有必要给出一套高效、简便的组合荷载作用下横撑结构极限强度的计算方法。

发明内容

为了克服已有技术的不足，本发明提供了一种压扭组合作用下横撑极限强度计算方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种压扭组合作用下横撑极限强度计算方法，包括以下步骤：

步骤S1，根据荷载类型的不同，将横撑截面离散成一系列无相互作用的独立压杆、十字架、曲板单元；

步骤S2，按照受压单元的极限强度和尺寸，计算十字架、加强筋的极限轴向受压承载力；

步骤S3，考虑施加轴向压力的大小，计算曲板单元的剪切极限强度；

步骤S4，根据S3得到外围曲板的极限受剪承载力，计算得到横撑的受扭极限承载力；

步骤S5，针对不同的压力，重复步骤S3、S4，获得压扭组合荷载下极限强度的包络线。

进一步，所述步骤S1中，根据荷载类型的不同，将横撑截面离散成一系列无相互作用的独立压杆、十字架、曲板单元；对轴向压力作用，根据加强筋的位置，将外围曲板离散成扶强材单元，中心十字架为板单元，轴力首先由中间十字架与加强筋承受，当轴力大于十字架和加强筋的极限轴向受压承载力的时，外围曲板才参与承担轴向压力；对扭矩作用，忽略主要支撑构件、扶强材的抗扭能力，仅将其作为曲板单元的支撑，只考虑外围曲板受扭，将两个加强筋中间的曲板作为曲板单元。

再进一步，所述步骤S2中，按照受压单元的极限强度和尺寸，计算十字架、加强筋的极限轴向受压承载力。

十字架的极限轴向受压承载力计算公式如下：

式中，t_i为第i个板格净厚度，mm；b_i为第i个板格宽度，mm；n为十字架所划分的板格数目，σ_cxi为第i板格的极限受压强度；

四边简支板格受压屈曲的计算公式如下(为简便起见，略去下标i)：

σ_cx＝C_xR_eH-P (2)

式中，C_x为屈曲折减因子，有：

ψ为应力比，取1；λ为板格的参考长细比，有：