《實(shí)腹式受彎構(gòu)》ppt課件

1、第五章第五章 實(shí)腹式受彎構(gòu)件實(shí)腹式受彎構(gòu)件梁梁梁主要接受橫向彎曲的突腹構(gòu)件梁在起重機(jī)中的運(yùn)用舉例：橋式起重機(jī)的主端梁 門式起重機(jī)的橋架主梁門坐起重機(jī)的轉(zhuǎn)臺(tái)梁，平衡梁51 梁的種類和截面式 一 種類：1型鋼梁 2結(jié)合梁： 型鋼型鋼 型鋼鋼板 鋼板鋼板 型鋼梁： 優(yōu)點(diǎn)制造簡(jiǎn)單，周期短，本錢低 缺陷截面尺寸受限，厚度大，自重 大，不經(jīng)濟(jì)。 結(jié)合梁：優(yōu)點(diǎn)尺寸可以任選，易到達(dá)設(shè)計(jì)要求 缺陷制造費(fèi)工，本錢較高 一，梁的截面方式 詳見P118 常用截面方式 工字形用于單向受彎 箱 形用語(yǔ)雙向受彎52，型鋼梁的設(shè)計(jì) 一，型鋼平安正常任務(wù)條件:強(qiáng) 度滿 足 ：剛 度整 體 穩(wěn) 定 性 二，設(shè)計(jì)步驟以兩端簡(jiǎn)支，受

2、一集中力的 梁為例 與軸心受力構(gòu)件設(shè)計(jì)不同，軸心受力構(gòu)件=N/Aj, ,或=A/A中， 求A需，以及從=l/r中求r需，根據(jù)A，r需h需選型鋼，而梁從=M/W中求W需，和從y=PL3/(48EI)(兩端鉸支梁)中求I需，然后根據(jù)W需，I需查表選型鋼 1，由強(qiáng)度條件確定W需 . W需M/按組合計(jì)算內(nèi)力 M最大彎矩 資料的許用應(yīng)力 2，由剛度條件確定I需 . LLLyEIpLIyEIpLy484833需LyEplI483需3232123LbLLbLpp時(shí)，當(dāng)需集中力作用于跨中來(lái)求，也可偏安全地視為一I1繞度系數(shù)查取附表由時(shí)，當(dāng)2138321PppyL許用饒度，查P56，表215. 闡明：兩個(gè)集中力

3、的情況.由需，需查型鋼表選型鋼。.驗(yàn)算 1強(qiáng)度： 正應(yīng)力：/單向 彎曲 . x/jx+y/jy 雙向彎曲 x,y同一截面內(nèi)力 jx，jy同一點(diǎn)的值 ISQ/2 剪應(yīng)力： 梁的最大剪力 梁截面的最大面積矩 腹板厚度 3部分壓應(yīng)力： 跨中由集中載產(chǎn)生的部分壓應(yīng)力對(duì)腹板而言 其中c集中力分布長(zhǎng)度 c=a+2hy 跨端支座處： mpc c=a+hy mpc 2(4)31.1zsAmm 折算應(yīng)力 1,m 應(yīng)帶各自的正負(fù)號(hào) 1.1思索驗(yàn)算點(diǎn)處資料強(qiáng)度為最低的概率較小而提高許用應(yīng)力的倍數(shù)。 5當(dāng)集中輪壓P作用于工字鋼下板時(shí)，還 應(yīng)思索由輪壓引起的部分彎曲應(yīng)力，驗(yàn)算由整體彎曲和部分彎曲產(chǎn)生的總應(yīng)力詳見p224

4、-225.2剛度: 靜剛度：y=PL3/(48EI)yL或：y= PL3/(48EI)yL 動(dòng)剛度：用戶有要求時(shí) 式中符號(hào)意義詳見P1201213整體穩(wěn)定性： 在55中討論 53 組合梁設(shè)計(jì) 一，組合梁合理梁高確實(shí)定 察看：強(qiáng)度： wMw32221226WbhIIIbhWyhhh 2,()bwbhwh最 有 效剛度： 3348,()LLLpLyyEIbIbyIhIh 最有效結(jié)論：梁高h(yuǎn)是設(shè) 計(jì)的關(guān)鍵尺寸 1，由強(qiáng)度條件確定的經(jīng)濟(jì)梁高h(yuǎn) 梁自重 =+腹 思緒：設(shè)法將表為梁高h(yuǎn)的函數(shù)： =f(h) 0,()dGhhdh得出即(2)yAhL G322()212yhhIAI=wh/2 又322( )2

5、212yhhhwA,6yhwAGh代計(jì)算得13wGhLh0,()dGwhdh令重量有極值 得：2k又 令 ：whk 式中：w=M/ 腹板總厚，參考表51選取 k系數(shù)，與構(gòu)造有關(guān)，根據(jù)閱歷由p124中的統(tǒng)計(jì)值選取。 1.由剛度條件確定的 經(jīng)濟(jì)梁高：h 2413SSIGhh同理：30,SsssdGIhkdh令得：38,sskk式中： 系數(shù)。參考p124中的統(tǒng)計(jì)枝選取同上s 由剛度條件確定的梁截面所需的慣性矩348LpLE y令有靜剛度要求時(shí)，?。河徐o剛度要求時(shí)：3348()48LlopLE yp Lkyss（靜）取中的大者（=常數(shù)）動(dòng)oy 由式（）取等式求得p穩(wěn)定起升載荷.同時(shí)滿足強(qiáng)度，剛度條件的

6、特征梁高h(yuǎn)a 滿足強(qiáng)度條件所需的I=hw/2令I(lǐng)=Is，即：hw/2=Is，得hd=2Is/W由圖可見：當(dāng)hhd時(shí)，h由強(qiáng)度條件控制；當(dāng)hhd時(shí)，h由Is(剛度條件)控制。.合理梁高h(yuǎn)確實(shí)定： 情形：ahhd,hshd, 合理梁高h(yuǎn)(由強(qiáng)度控制) 情形：b hhd,hshd, 合理梁高h(yuǎn)s(由剛度控制) 情形：c h hd,hshd, 合理梁高h(yuǎn)d 結(jié)論：對(duì)有效曲線圖中紅線最小值對(duì)應(yīng)的高h(yuǎn)即為合理的梁高，設(shè)計(jì)時(shí)，先分別計(jì)算出h ，hd，hs進(jìn)展比較，確定合理的梁高一， 組合梁的截面設(shè)計(jì)：.腹板尺寸：ho,確定取ho=h是園整數(shù)10mm的倍數(shù)：對(duì)工字形 =6+2h/1000mm箱形 ：=4+2h

7、/1000mm 單塊 通常：=616mm中選取，且以2mm為間隔 。.翼板尺寸b(bo),t,確定：fyIyfI I-222oyyhIA202fyIIAh202fIIbth30212fMwhIwhI已 知 綜合思索整體穩(wěn)定性，部分穩(wěn)定性等等條件確定b, t的分配 b0: 由整體穩(wěn)定性條件： 工字形：b=(1/21/6)h 箱形： b0h/3 由程度剛度條件： 箱形：b0L/60(或h/3.5) 由工藝條件：箱形：b0300mm, 當(dāng)h0650時(shí)b0t:由部分穩(wěn)定性條件： eb23515t23550ss0工 字 形 ：b箱 形 ：t235640,stt通常由工藝條件：注：截面尺寸往往參考同類產(chǎn)品

8、類比初定，然后驗(yàn)算，調(diào)整常用方法3.驗(yàn)算： 1強(qiáng)度： ,jW單彎 ,yxjxjyWW雙彎 SQI ,mpc跨中 ,mpc支座處 2zsm1231.1 當(dāng)集中輪壓在正軌箱形梁或半偏軌箱形梁的上翼板時(shí)，還應(yīng)思索集中輪壓引起的部分彎曲應(yīng)力，驗(yàn)算由整體彎曲和部分彎曲產(chǎn)生的總應(yīng)力，詳見p234p238 疲勞驗(yàn)算A6以上 部位： a)受拉翼板的對(duì)接焊縫及近縫區(qū)根本金屬 b)橫隔板下端腹板受拉區(qū)焊縫及腹板近 縫區(qū)根本金屬:martMAW 22max:1.1128 129rtrBpmax式中各符號(hào)意義及計(jì)算詳見至2剛度：334848LLpLpLyyyyEIEI靜：或 12ogffy動(dòng)：3整體穩(wěn)定性在55中討論

9、4部分穩(wěn)定性在56中討論54變截面組合梁一，設(shè)計(jì)目的：G， 適用于大跨度梁。二，設(shè)計(jì)根據(jù)：等強(qiáng)度條件 任一截面處 。 iiMW常數(shù)，且1110bh116lL三，設(shè)計(jì)方法： 1.改動(dòng)翼板寬2.改動(dòng)翼板厚不常用 3.改動(dòng)腹板高常用 h1=0.5h l1=(1/41/8)L 留意：應(yīng)使截面平緩過渡 突變部位應(yīng)驗(yàn)算zs 繞度計(jì)算與等截面不同， 按p130131式533， 534計(jì)算55，梁的整體穩(wěn)定性一.概念梁在橫向載荷P作用下，當(dāng)P增大到臨界值Pcr時(shí)，梁就會(huì)發(fā)生側(cè)向彎曲且伴隨改動(dòng)變形而喪失承載才干稱為梁整體失穩(wěn)。失穩(wěn)時(shí)的臨界載荷：Pcr失穩(wěn)時(shí)的臨界彎矩：Mcr失穩(wěn)時(shí)的臨界應(yīng)力：cr二，整體穩(wěn)定性計(jì)

10、算是式： 11crcrcrcrsswnnnn ,crwwswMMWW令：或w梁的整體穩(wěn)定性系數(shù)1.,crcrcrnnnM計(jì)算式：=取強(qiáng)度安全系數(shù)W的一般表達(dá)式. 2scr應(yīng)用能量法導(dǎo)出，由彈性穩(wěn)定性理論，WcrCnycrLGIEIkM k屈服系數(shù)，與載荷情況，種類，作用位置和支撐條件有關(guān) EIy對(duì)截面弱軸y的抗彎剛度 GIn截面抗扭剛度 Lc梁的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度yncrcrCk EIGIMWLWyncrwsCskEIGILW3.幾種典型常見截面梁計(jì)算或取值。 1組合工字形截面簡(jiǎn)支梁 1雙軸對(duì)稱2123235ycwxsILthkkkb hILc1130.9,31kk1t式中：當(dāng)時(shí),k -系數(shù)t 當(dāng)時(shí)3k

11、2k ，系數(shù)，查p135,表53 Lc梁的計(jì)算長(zhǎng)度受壓翼板的自在度2單軸對(duì)稱 w按 式計(jì)算，但應(yīng)以b1,t1替代式中的b,t,k1的取值按以下規(guī)定：11211.0cmyLtkbhh當(dāng)時(shí)，110.811.0cmyLtkbhh當(dāng)時(shí)，112ImII12,I I 分別為受壓翼板和翼板對(duì)y軸的慣性矩型心軸x到受壓翼板最外側(cè)纖維的距離y22組合工字形截面懸臂梁 . 雙軸對(duì)稱： w按 式計(jì)算，但取k1=1 k2,k3查p，表54 Lc懸臂長(zhǎng)3軋制工字鋼梁 簡(jiǎn)支： w由p374375,附表11，12查取 懸臂： w按 式計(jì)算按4軋制槽鋼梁 570235wcsb tLh 5箱形截面組合梁 通常設(shè)計(jì)時(shí)，由構(gòu)造條件

12、保證 不用驗(yàn)算整體穩(wěn)定性 3ohb4.進(jìn)刀塑性階段后 w是修正（彈性階段），是在前面：8 .0r cpcrs8 .0s值范圍彈性階段的即8 . 0階段時(shí)，說(shuō)明已經(jīng)進(jìn)入彈性當(dāng)計(jì)算出或查得8 . 0, EEEE曾經(jīng)成表，P375， 附表13 小結(jié)：當(dāng)計(jì)算或查表附表13得出 0.8WM時(shí)，5 . 28 . 0WM時(shí)，時(shí)，1 2.5不用驗(yàn)算整體穩(wěn)定性 三,不需求驗(yàn)算整體穩(wěn)定性的條件1.箱形梁 時(shí)30bh2.兩端鉸支工字形截面梁端是p表5-5的最大Lc /b時(shí)3.有剛性輔板,走臺(tái)與受壓翼板結(jié)實(shí)相連時(shí) 四,提高梁整體穩(wěn)定性的措施 WLGIEIkWMcnycrrc)(cc與受壓翼板相連增大側(cè)向支承增大受壓翼

13、板寬）LbGIEInyr整體穩(wěn)定性計(jì)算小結(jié)：56，組合梁的部分穩(wěn)定性，組合梁的部分穩(wěn)定性部分穩(wěn)定性的概念受壓應(yīng)力 ，剪應(yīng)力， 部分壓應(yīng)力 的作用下的易板和腹板當(dāng)以上 壓應(yīng)力到達(dá)一定值后產(chǎn)生波形屈曲的景象喪失平面穩(wěn)定平衡形狀，稱梁的部分失穩(wěn)。部分失穩(wěn)后，失穩(wěn)區(qū)部分退出任務(wù)，減弱了梁的截面，使梁變形增大，強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性承載才干下降，以致使梁整體破壞。引起梁部分失穩(wěn)的應(yīng)力： 壓， 11mm失穩(wěn)方式：產(chǎn)生縱向波，波峰在對(duì)稱線上加強(qiáng)措施：對(duì)稱線上加縱筋1二.部分失穩(wěn)方式與加強(qiáng)部分穩(wěn)定性措施 1. 壓作用下 1).四邊簡(jiǎn)支，兩邊均勻受壓產(chǎn)生縱向波，波峰在受壓區(qū)措施：受壓區(qū)加縱筋2).四邊簡(jiǎn)支，兩邊非均勻

14、受壓產(chǎn)生縱向半波，波峰在自在邊加強(qiáng)措施：增大板厚t3).三邊簡(jiǎn)支，一邊自在，兩邊均勻受壓2.作用下 1四邊簡(jiǎn)支正方形板， 產(chǎn)生450方向斜菱形波 2四邊簡(jiǎn)支長(zhǎng)板 產(chǎn)生弱550方向的斜菱形波 實(shí)際加強(qiáng)措施加斜筋 實(shí)踐加強(qiáng)措施加橫筋 m 3. 作用下 四邊簡(jiǎn)支板 產(chǎn)生橫向扁平半波 措施：加橫筋 m14. ， 結(jié)協(xié)作用 下：波形復(fù)雜 1kx 1ExkmExkmkkmk, kx 1m三.板的部分穩(wěn)定性臨界應(yīng)力1.在彈性范圍內(nèi)1) 壓?jiǎn)为?dú)作用下： 2) 單獨(dú)作用下：3) 單獨(dú)作用下：式中：x板邊彈性嵌固系數(shù)：x=11.26(見P140) 板的屈服系數(shù)，由表5-6計(jì)算查取歐拉應(yīng)力： 242221019)1

15、 (12bbEEE聯(lián)合作用下，m1).4 221111212m21143413crcrcrm臨界折算應(yīng)力cri ,12幾種特殊情況下的 (前提： = - 1)cri,當(dāng);001, icrcrm時(shí)，;3001, icrcrm時(shí)，;00, imcrcr時(shí)，2.彈塑性范圍內(nèi)：聯(lián)合作用下：0,1m cris,sr c3 . 51)(11均勻壓應(yīng)力作用下：適用于壓翼板）(t,r ccriEE四.翼板不失穩(wěn)的條件和提高部分穩(wěn)定性措施 1.工字形截面受有壓翼板 三邊簡(jiǎn)支，一邊自在， 兩邊均勻受壓板 梁強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么：(s 邊緣纖維屈服準(zhǔn)那么)(sr c以后使局部失穩(wěn)在強(qiáng)度破壞)0, 0(1,tmcrtcri

16、EEEEstExkEEs24t1019betxkEE即得：取, 5 . 0,425. 0, 1:EEkxt,2356 .15bte23515bet取假設(shè)不滿足，采取 t2. 箱形截面受壓翼板 四邊簡(jiǎn)支，兩邊均勻受壓板 5 . 0, 4, 1EEkxt2358 .470tb235500tb 取 得 ， 取 假設(shè)不滿足，采取加縱向筋五.腹板的加筋布置與部分穩(wěn)定性驗(yàn)算腹板受力復(fù)雜，難以導(dǎo)出不失穩(wěn)的條件，通常根據(jù)閱歷先布置筋板，然后分區(qū)驗(yàn)算 加筋：剛性筋須滿足一定的剛度條件 柔性筋起重機(jī)中普通不用 1.筋板布置：23580h002ha ma2235160h235800為便于制造且較大處，取其余支座處級(jí)

17、較大處，取靠中支座處及較大處，取靠支座處及mhahQhQhQ2a5 . 0225. 1a2aa0min0001) 當(dāng) 時(shí)，沿梁全長(zhǎng)布置橫筋工藝筋 ，且2當(dāng) 時(shí)，沿全長(zhǎng)布置橫筋取2352402350160h014151hh3當(dāng) 時(shí) 沿全長(zhǎng)布置橫筋及受壓區(qū)一道縱筋 s0235203235024hs012 . 01 . 0hh014 . 03 . 0hh4當(dāng) 時(shí)， a同2，此外：有集中力作用途應(yīng)力加支撐橫筋； a取值同2， 有集中挪動(dòng)載荷作用的工字形截面腹板及正軌箱形截面梁，應(yīng)加短筋 s123560a6000400a1，通常3.分區(qū)驗(yàn)算部分穩(wěn)定性 驗(yàn)算區(qū)段板邊折算應(yīng)力3212m21crm1crcr取

18、強(qiáng)度安全系數(shù)時(shí)，當(dāng)時(shí)，當(dāng)nnncrcrscrcricrscr75.075.0, i, icr, icr ， ， 取值規(guī)定見P149板的穩(wěn)定性需用應(yīng)力 其中：見前面 式 見前面 式1橫筋剛性）間隔筋作用控制翼板，腹板局部穩(wěn)定性縱筋柔性 一般不用2支撐筋作用傳送支反力或固定集中力57組合梁的構(gòu)造設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)一、加強(qiáng)筋構(gòu)造設(shè)計(jì)筋板種類：3構(gòu)造筋 作用控制制造 變形2.設(shè)計(jì)要求：間隔筋：要求1具有足夠的剛度 橫筋板寬be，原e及慣性矩Ie應(yīng)分別滿足式562a，62b，式563要求縱筋：腹板縱筋應(yīng)滿足表5-8要求板縱筋應(yīng)滿足式5-64要求支撐筋：要求：保證有效地傳力，詳細(xì)詳見p152構(gòu)造筋：無(wú)特殊要求

19、，見p153筋板的合理構(gòu)造要求詳見p153154二、梁的拼湊，梁與其它構(gòu)件的銜接。自學(xué)1.引起梁下繞的緣由： 1挪動(dòng)載2自重載 3焊接變形三、梁的上拱設(shè)計(jì)2.下繞后果：添加小車爬坡阻力或產(chǎn)生淄車景象3.上拱曲線方程： 3241yLZfL通常 1000LfL梁的計(jì)算舉例：知：q=24kN/m作用于上翼板，資料Q235，=176MPa,=100Mpa, =1/700任務(wù)級(jí)別A6，試校驗(yàn)梁的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性。Ly解：1.計(jì)算內(nèi)力 NRB5A1088.2 24000/224qL/2RmmNqL92210728.1 824000248MmaxNRQAB5A1088. 2Q0Q中2.計(jì)算有關(guān)載荷幾何特性

20、參數(shù) 41033331052. 1121600904163650012bmmhBHIX371010858. 18181052. 12/mmhIWXZ37max10048. 14008001080918500mmS3.強(qiáng)度驗(yàn)算 跨中截面： 9310858.110728.1791maxMPaWMX跨端截面： 強(qiáng)度夠。86.19101052. 110048. 11088. 21075maxmaxMPaISQ4.剛度驗(yàn)算：mm48.321052. 1101 . 2384240002453845810544XLEILy5.整體穩(wěn)定性驗(yàn)算： 允許最大bLc/計(jì)算：查表P，表5-5由 4b,3.350016

21、36bHH取100t,91181636tHH取不需驗(yàn)算的15/bLc 實(shí)踐1548500/24000/bLc，應(yīng)驗(yàn)算wscxycwLHIIHbtLkkk2352321計(jì)算，雙軸對(duì)稱工字型截面1, 38 . 1101811ktk取得，查表；由3-5,85. 0528. 010365001824000t,32HbLkkC.1040k135032，k4833107513. 31210160012500182mmIy8 . 0218. 02400016361052. 1107513. 3)528. 010401350(2108w6 .42610858.1218.010728.179maxMPaWMwcL仍應(yīng)驗(yàn)算。,1524500/12000/bLc整體穩(wěn)定性不夠。采取中間加一側(cè)向支承的措施，使=12000。同上1k得：查表3-5,85. 0264. 010365001820001tHbLC計(jì)算.1180k236032，k8 . 01.2252400016361052. 1107513. 3)264. 001180236(2108w由附表13查得9045. 0w10310858. 19045.