第四章 單個(gè)構(gòu)件的承載能力-穩(wěn)定性2_第1頁(yè)
第四章 單個(gè)構(gòu)件的承載能力-穩(wěn)定性2_第2頁(yè)
第四章 單個(gè)構(gòu)件的承載能力-穩(wěn)定性2_第3頁(yè)
第四章 單個(gè)構(gòu)件的承載能力-穩(wěn)定性2_第4頁(yè)
第四章 單個(gè)構(gòu)件的承載能力-穩(wěn)定性2_第5頁(yè)
已閱讀5頁(yè),還剩65頁(yè)未讀, 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡(jiǎn)介

b在外壓力作用下,截面的某些部分(板件),不能繼續(xù)維持平面平衡狀態(tài)而產(chǎn)生凸曲現(xiàn)象,稱為局部失穩(wěn)。局部失穩(wěn)會(huì)降低構(gòu)件的承載力。一、軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定ABCDEFOPABCDEFG第六節(jié)板件的穩(wěn)定和屈曲后強(qiáng)度的利用

(一)薄板屈曲基本原理

1、單向均勻受壓薄板彈性屈曲對(duì)于四邊簡(jiǎn)支單向均勻受壓薄板,彈性屈曲時(shí),由小撓度理論,可得其平衡微分方程:四邊簡(jiǎn)支單向均勻受壓薄板的屈曲四邊簡(jiǎn)支均勻受壓薄板的屈曲系數(shù)

由于臨界荷載是微彎狀態(tài)的最小荷載,即n=1(y方向?yàn)橐粋€(gè)半波)時(shí)所取得的Nx為臨界荷載:當(dāng)a/b=m時(shí),K最?。划?dāng)a/b≥1時(shí),K≈4;所以,減小板長(zhǎng)并不能提高Ncr,但減小板寬可明顯提高Ncr。K對(duì)一般構(gòu)件來講,a/b遠(yuǎn)大于1,故近似取K=4,這時(shí)有四邊簡(jiǎn)支單向均勻受壓薄板的臨界力:對(duì)于其他支承條件的單向均勻受壓薄板,可采用相同的方法求得K值.綜上所述,單向均勻受壓薄板彈性階段的臨界力及臨界應(yīng)力的計(jì)算公式統(tǒng)一表達(dá)為:

2、單向均勻受壓薄板彈塑性屈曲應(yīng)力板件進(jìn)入彈塑性狀態(tài)后,在受力方向的變形遵循切線模量規(guī)律,而垂直受力方向則保持彈性,因此板件屬于正交異性板。其屈曲應(yīng)力可用下式表達(dá):(二)軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定的驗(yàn)算

對(duì)于普通鋼結(jié)構(gòu),一般要求:局部失穩(wěn)不早于整體失穩(wěn),即板件的臨界應(yīng)力不小于構(gòu)件的臨界應(yīng)力,所以:由上式,即可確定局部失穩(wěn)不早于整體失穩(wěn)時(shí),板件的寬厚比限值:

1、翼緣板:A、工字形、T形、H形截面翼緣板btbttbtbB、箱形截面翼緣板bb0t

2、腹板:A、工字形、H形截面腹板twh0h0twB、箱形截面腹板bb0th0twC、T形截面腹板自由邊受拉時(shí):twh0h0tw3、圓管截面(三)、軸壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定不滿足時(shí)的解決措施

1、增加板件厚度;Dt2、對(duì)于H形、工字形和箱形截面,當(dāng)腹板高厚比不滿足以上規(guī)定時(shí),在計(jì)算構(gòu)件的強(qiáng)度和穩(wěn)定性時(shí),腹板截面取有效截面,即取腹板計(jì)算高度范圍內(nèi)兩側(cè)各為部分,但計(jì)算構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)時(shí)仍取全截面。twh0由于橫向張力的存在,腹板屈曲后仍具有很大的承載力,腹板中的縱向壓應(yīng)力為非均勻分布:因此,在計(jì)算構(gòu)件的強(qiáng)度和穩(wěn)定性時(shí),腹板截面取有效截面betW。腹板屈曲后,實(shí)際平板可由一應(yīng)力等于fy的等效平板代替,如圖。be/2be/2fy3、對(duì)于H形、工字形和箱形截面腹板高厚比不滿足以上規(guī)定時(shí),也可以設(shè)縱向加勁肋來加強(qiáng)腹板。

縱向加勁肋與翼緣間的腹板,應(yīng)滿足高厚比限值。

縱向加勁肋宜在腹板兩側(cè)成對(duì)配置,其一側(cè)的外伸寬度不應(yīng)小于10tw,厚度不應(yīng)小于0.75tw?!?0tw≥0.75twh0’縱向加勁肋橫向加勁肋二、梁的局部穩(wěn)定(一)、受壓翼緣的局部穩(wěn)定梁的受壓翼緣可近似視為:一單向均勻受壓薄板,其臨界應(yīng)力為:并視受壓翼緣懸伸部分,為三邊簡(jiǎn)支,且板長(zhǎng)趨于無窮大,故β=0.425;不考慮腹板對(duì)翼緣的約束作用,,令η=0.25,則:由條件,得:因此,規(guī)范規(guī)定不發(fā)生局部失穩(wěn)的板件寬厚比:強(qiáng)度計(jì)算考慮截面塑性發(fā)展時(shí):強(qiáng)度計(jì)算不考慮截面塑性發(fā)展(γx=1.0)時(shí):對(duì)于箱形截面受壓翼緣在兩腹板(或腹板與縱向加勁肋)間的無支承寬度b0與其厚度的比值應(yīng)滿足:tbb0th0twbtbb0th0tw(二)、腹板的局部穩(wěn)定

x

xVmaxMmax1、加勁肋的的作用和設(shè)置縱向加勁肋橫向加勁肋腹板加勁肋的作用:橫向加勁肋:防止由剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力引起的腹板失穩(wěn);縱向加勁肋:防止由彎曲壓應(yīng)力引起的腹板失穩(wěn),通常布置在受壓區(qū);短加勁肋:防止局部壓應(yīng)力引起的失穩(wěn),布置在受壓區(qū)。同時(shí)布置有橫向加勁肋和縱向加勁肋時(shí),斷縱不斷橫。提高梁腹板局部穩(wěn)定可采取以下措施:①加大腹板厚度——不經(jīng)濟(jì)②設(shè)置加勁肋——經(jīng)濟(jì)有效1).純彎屈曲提高臨界應(yīng)力的有效辦法:設(shè)縱向加勁肋。由非均勻受壓薄板的屈曲理論,得:對(duì)于腹板不設(shè)縱向加勁肋時(shí),若保證其彎曲應(yīng)力下的局部穩(wěn)定應(yīng)使:2.腹板在不同受力狀態(tài)下的臨界應(yīng)力即:腹板不會(huì)發(fā)生彎曲屈曲,否則在受壓區(qū)設(shè)設(shè)縱向加勁肋。規(guī)范?。簽椴辉O(shè)縱向加勁肋限值。2).純剪屈曲σσσσ彈性階段臨界應(yīng)力:ττττhoa式中:腹板就不會(huì)由于剪切屈曲而破壞否則應(yīng)設(shè)橫向加勁肋。規(guī)范?。簽椴辉O(shè)橫向加勁肋限值。若不發(fā)生剪切屈曲,則應(yīng)使:彈塑性階段臨界應(yīng)力,取經(jīng)驗(yàn)公式:3).局部壓應(yīng)力下的屈曲若在局部壓應(yīng)力下不發(fā)生局部失穩(wěn),應(yīng)滿足:腹板在局部壓應(yīng)力下不會(huì)發(fā)生屈曲。hoa規(guī)范?。壕C上所述,梁腹板加勁肋設(shè)置如下:應(yīng)在彎曲受壓較大區(qū)格,加配縱向加勁肋。

以上公式中h0為腹板的計(jì)算高度,tw為腹板厚度;對(duì)于單軸對(duì)稱截面梁,在確定是否配置縱向加勁肋時(shí),h0取腹板受壓區(qū)高度hc的2倍。(4)梁的支座處和上翼緣受有較大固定集中荷載處,宜設(shè)置支承加勁肋。3、配置加勁肋的腹板穩(wěn)定計(jì)算1).僅用橫向加勁肋加強(qiáng)的腹板h0ahoa式中:

σ—計(jì)算區(qū)格,平均彎矩作用下,腹板計(jì)算高度邊緣的彎曲壓應(yīng)力;τ--計(jì)算區(qū)格,平均剪力作用下,腹板截面剪應(yīng)力;σ—腹板計(jì)算高度邊緣的局部壓應(yīng)力,計(jì)算時(shí)取ψ=1.0。引入通用高厚比為參數(shù),即:梁受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束時(shí):f梁受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受到約束時(shí):0.851.01.25λbσcrfyAB0理想彈塑性板說明:a.彈性界限為0.6fy,則彈性范圍λb起始于,鑒于殘余應(yīng)力對(duì)腹板局部穩(wěn)定影響不如整體穩(wěn)定大,故規(guī)范取1.25。b.對(duì)于理想彈塑性,λb=1.0才是塑性轉(zhuǎn)入彈性分界點(diǎn),考慮殘余應(yīng)力和幾何缺陷的影響,故規(guī)范取0.85。c.第三式采用系數(shù)1.1是考慮板處于彈性范圍時(shí)具有較大的屈曲后強(qiáng)度,安全系數(shù)可以小一些。引入通用高厚比為參數(shù)。引入通用高厚比為參數(shù)。2).同時(shí)設(shè)置橫向和縱向加勁肋的腹板h1ah1Ⅰh2Ⅱ(1)受壓區(qū)區(qū)格Ⅰ:(2)下區(qū)格Ⅱ:ah1Ⅰh2Ⅱh2式中:

σ2—計(jì)算區(qū)格,平均彎矩作用下,腹板縱向加勁肋處的彎曲壓應(yīng)力;

σc2—腹板在縱向加勁肋處的局部壓應(yīng)力,取

τ—計(jì)算同前。(3)受壓翼緣和縱向加勁肋間設(shè)有短加勁肋的區(qū)格板ah1h2a1h1式中:

σ、σc、τ---計(jì)算同前;4、加勁肋的構(gòu)造和截面尺寸1).加勁肋布置宜成對(duì)布置,對(duì)于靜力荷載下的梁可單側(cè)布置。橫向加勁肋的間距a應(yīng)滿足:(1)僅設(shè)置橫向加勁肋時(shí)2).加勁肋的截面尺寸當(dāng)時(shí),縱向加勁肋至腹板計(jì)算高度邊緣的距離應(yīng)在:橫向加勁肋的寬度:橫向加勁肋的厚度:?jiǎn)蝹?cè)布置時(shí),外伸寬度增加20%。(2)同時(shí)設(shè)置橫向、縱向加勁肋時(shí),除滿足以上要求外:橫向加勁肋應(yīng)滿足:縱向加勁肋應(yīng)滿足:5、支承加勁肋計(jì)算1.端面承壓Ace--加勁肋端面實(shí)際承壓面積;fce--鋼材承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。CCCCC50-100tho≤2txyz3.支承加勁肋與腹板的連接焊縫,應(yīng)按承受全部集中力或支座反力,計(jì)算時(shí)假定應(yīng)力沿焊縫長(zhǎng)度均勻分布。2.加勁肋應(yīng)按軸心受壓構(gòu)件驗(yàn)算其垂直于腹板方向的整體穩(wěn)定,截面為十字形截面,取加勁肋每側(cè)腹板長(zhǎng)度為及加勁肋,作為計(jì)算截面面積。4.支承加勁肋與翼緣的連接焊縫,應(yīng)按傳力情況進(jìn)行連接焊縫計(jì)算。三、壓彎構(gòu)件的板件穩(wěn)定例4-8如圖所示為一焊接工字形壓彎構(gòu)件,翼緣為焰切邊,承受的荷載設(shè)計(jì)值為:軸心壓力N=900kN,端彎矩M1=490kNm,M2=0,繞截面強(qiáng)軸作用,方向如圖所示,不計(jì)構(gòu)件自重。鋼材為Q235鋼,構(gòu)件兩端鉸接,并在三分點(diǎn)處各有一側(cè)向支承,驗(yàn)算此壓彎構(gòu)件平面外的整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定。10mABCD490326.7163.316750250101610mABCD490326.7163.310mABCD四、板件屈曲后的強(qiáng)度利用前面對(duì)均勻受壓的板件曾要求其在構(gòu)件發(fā)生整體失穩(wěn)之前不致凸曲,板件的容許寬厚比是根據(jù)板件和構(gòu)件等穩(wěn)的條件確定的。但實(shí)際上,寬厚比超過這種等穩(wěn)條件的板件,在凸曲以后仍能繼續(xù)承擔(dān)更大的壓力,亦即具有屈曲后強(qiáng)度。1、板件屈曲后強(qiáng)度

縱向板條屈曲前:N1=N2=N3,H1=H2=H3=0縱向板條屈曲后:N1<N2<N3原因:橫向板條牽制了縱向板條變位的擴(kuò)展。牽制作用對(duì)靠近側(cè)邊的縱向板條更大圖a:當(dāng)板的縱向壓應(yīng)力達(dá)到σcrx后,薄板屈曲,板的中部產(chǎn)生橫向薄膜張力,張力的作用增強(qiáng)了板的抗彎剛度。板的側(cè)邊部分還可承受超過屈曲應(yīng)力的壓力直至板的側(cè)邊部分的應(yīng)力達(dá)到fy,而板的中部在凸曲以后應(yīng)力不但不再增加,反而略有降低。圖b:板兩個(gè)方向的應(yīng)力分布。圖c:板端的壓力Ncrx和板端壓縮量△的關(guān)系曲線。說明:其承載能力是以側(cè)邊處的應(yīng)力達(dá)到fy為極限狀態(tài),且寬厚比越大(小)的板,屈曲后強(qiáng)度的潛力較大小)。2、板件的有效寬厚比基本思想:是認(rèn)為板件在達(dá)到極限承載能力時(shí)壓力Nu完全由側(cè)邊部分的有效寬度范圍內(nèi)的板來負(fù)擔(dān),這部分的應(yīng)力全部達(dá)到屈服強(qiáng)度fy,對(duì)于如圖4-79a所示有兩個(gè)側(cè)邊的薄板,可近似地看做兩邊各有寬度為be/2的那部分有效,而中間部分從受力上看認(rèn)為完全不起作用。以σu表示板件達(dá)到極限承載能力Nu時(shí)的全截面的平均應(yīng)力,于是有:befy=bu

be=bu/fy

圖中:a:不利用板件屈曲后強(qiáng)度極限狀態(tài);b:利用板屈曲后強(qiáng)度的極限狀態(tài);c:對(duì)應(yīng)于以上計(jì)算公式的應(yīng)力分布;d:GBJ18-87規(guī)范曾用截面應(yīng)力分布的近似圖形來確定be板件屈曲后的有效寬度GB50018規(guī)范對(duì)板件有效寬度比的規(guī)定:對(duì)于單向均勻受壓的四邊支承板,有效寬度比的計(jì)算公式是:其中φ為壓桿的穩(wěn)定系數(shù);K為板件凸曲系數(shù),對(duì)于四邊簡(jiǎn)支板,K=4;縱向支承邊受到約束時(shí),則應(yīng)乘以約束系數(shù)χ。說明:1、上面第一式表示板件全部有效,第三式表示板件寬厚比達(dá)到一定程度后,有效寬度增長(zhǎng)很慢,可以用常數(shù)表示。2、軸心壓桿計(jì)算長(zhǎng)細(xì)比時(shí),回轉(zhuǎn)半徑i可按毛截面計(jì)算,確定桿件承載能力時(shí)則用有效截面計(jì)算。冷彎型鋼的板件有三種類型:1.加勁板件;2.部分加勁板件;3.非加勁板件。有效寬度分布3.受彎構(gòu)件腹板屈曲后的性能對(duì)于梁腹板,只要荷載不是多次循環(huán)作用的,無論在剪應(yīng)力或彎曲應(yīng)力作用下屈曲,梁都還有繼續(xù)承載的潛力,即有屈曲后強(qiáng)度可資利用。梁腹板在剪力作用下發(fā)生屈曲后,繼續(xù)增加荷載時(shí),將產(chǎn)生圖示的波浪形變形。腹板仍可有較大的屈曲后強(qiáng)度,不過承受荷載的機(jī)制和屈曲前不同。

GB50017規(guī)范給出了簡(jiǎn)化的梁腹板在剪力作用下的極限承載力計(jì)算方法:

s:用于腹板受剪計(jì)算時(shí)的通用高厚比(見前面公式)。當(dāng)梁僅設(shè)置支座加勁肋時(shí),由于ah0>>1,s由下式計(jì)算:

1)梁腹板在剪力作用下的極限承載力(4-178)

GB50017規(guī)范給出的梁腹板板屈曲后的抗彎承載力設(shè)計(jì)值Meu的簡(jiǎn)化的近似計(jì)算公式:

2)梁腹板在正應(yīng)力作用下的極限承載力ρ

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

最新文檔

評(píng)論

0/150

提交評(píng)論