马上注册,结交更多好友,享用更多功能,让你轻松玩转磨削论坛
您需要 登录 才可以下载或查看,没有账号?注册会员
×
9 ^0 o+ T6 i4 N! n本文将9根典型梁的极限强度的理论计算值与公式(1)(γR=1.0)及美国“规范”(AISC-LRFD-1993)作了比较,计算结果如表1所示。通过对比可以发现,焊接箱形梁腹板存在较大的屈曲后强度可以利用,并且应用本文提出的简化分析方法是安全可行的。 * l W, d3 S' o3 c! V! L% C& Q
表1 受剪腹板极限强度计算结果对比 kN 7 \5 {* H' m% K' i" t
- @6 W; V' }1 ^
$ L: C0 X; N1 I. l0 p5 B, [1 q; {( W7 P% K3 X, Z% ]- r N. r2 V8 e) A" n; a3 K/ i3 y" N/ F9 y8 U7 ?, Q- {1 a5 Z( x# e+ \, y8 P. z3 k% w9 I6 O" s) K: v9 k; f0 c. g- Y( S/ L' ]: r: l: W$ k; ] i- }( ^% P; q( Z& u: _" e5 h- t. C5 F" u6 l+ Z2 g8 L9 S+ h0 W) b0 O4 z2 ]/ I" c6 n+ N2 B3 d* c& V: T& S: y( @7 k" H* x: O; j! f Y% `5 p2 d; k8 e1 Q1 ]/ S+ ^: Q9 x" w7 R. s: C8 }, ~6 g( W8 g2 B; Z+ w4 m0 [. y4 [3 l7 v. u% n5 V; ?4 A3 ]3 O' H% Z; i/ C; M- N$ O7 V4 C$ P. O* ?+ f9 y8 V1 l2 x0 Z$ p1 _5 `+ A& v) N' Y5 c8 \4 ?* }+ h0 l( x: x7 k" }, S9 P+ _$ P, L5 P' P4 e& b9 Y7 @3 G3 K) Q) ?- g% s8 e+ d8 z7 N+ c# J8 m" [* H- y+ T. T. B4 F7 @& S7 [. m9 P6 G! F4 s3 a$ T: u/ B$ ~3 Z& q5 ]$ q3 h8 T3 Y3 Z) s( x* W/ ^1 L: C8 M T8 m1 M% u- ?9 U7 j8 U5 G; p" h5 s" E9 @4 k& L% H9 D! I" n3 ~5 _8 e- s* w& t2 O8 u ^+ ]* _. G9 r4 i2 I$ n% }+ q" P( \9 d2 z8 x8 |+ ~% U ?/ i. F/ `( \ `) u/ r( s; r; C, h: t, b- v ~- D& x# A% [' A2 k6 S5 @8 G* l7 a, [4 L) n1 U8 B' w3 W ?) W, }" o( F$ N& c7 K" m1 ?5 d& K) e& \1 e$ D! e' n/ J' P4 l0 u, \# C* p: c: v* S" i7 a; g9 f9 G/ M( w/ ~1 v& G0 J Y, g% e4 i4 Q2 \2 ]8 }4 @: Z# {4 ^8 E3 y$ a; [. q) {1 D$ `) n" v% v& f5 A! o% b" D% Q; D6 ]) n$ I" l _; I9 \ v+ \% [4 f6 A5 b; [/ [- e& Y$ ]4 S& G4 `' f* Y* h- V! z3 I% e/ Y3 z2 S7 E7 e) N, u; s# R' |( W* d1 k# k% X) O) f, H+ [8 R' `0 \* p* N6 |. X- U- f- J7 d( d6 L( r- E$ q9 ]. K8 R' F6 d# Q. ]( j# I. E4 J5 V9 `/ `! b ^& B9 b5 p3 o2 L* g2 D5 P7 k. B {9 ?5 r$ s0 Z g8 i, k' o2 {) w* A: C+ a8 S# U* O1 d& H2 t/ U8 Q: W- }9 V6 J+ Y; C% D& }# _3 ^: S# T0 D6 N; T" h1 B' N$ Y5 c& I) F) u0 T1 c! S6 Z! h) H5 D( o4 `0 B( I! L9 M9 a3 S- B+ ]6 X3 q& j5 H/ \' d" O3 D! v5 p; W `, n7 T% k, P; S# b4 ^8 X9 W' q/ Y+ |' o( n) K. m' ` `, Q9 X% M z3 e4 \1 r/ L* _0 I; w! D& c0 L5 i0 q4 X8 r0 J6 W# Y3 V, ^% ]+ W1 P4 @2 n- L6 Q( }% {* b- y0 f5 K/ u- E' v6 \* K: O( P4 X1 A8 f. B( s) V7 Z& @4 e l1 B; h& z9 \/ y. z7 G; _" q- e& Z6 C6 J8 U) B m7 ]7 L( ~* y* e# Z4 k; I" w1 u& `' k8 T; R$ b# J J, `3 E
编号 |
h0/tw |
a/h0 |
GBJ 17-88 |
有限元 结果 |
本文公式 (1) |
美国 规范 |
LB1 |
9 d9 L, e: f& n7 ~. d 200.0 |
1.00 |
278.2 |
617.7 |
513.6 |
641.1 |
LB2 |
200.0 |
1.25 |
235.3 |
570.0 |
471.0 |
579.2 |
LB3 |
200.0 |
1.67 |
202.0 |
491.9 |
400.9 |
500.2 |
LB4 |
162.5 |
1.23 |
292.0 |
560.5 |
459.4 |
519.0 |
LB5 |
162.5 |
1.54 |
257.8 |
462.1 |
423.1 |
469.9 |
LB6 |
162.5 |
2.05 |
230.6 |
472.3 |
369.6 |
411.6 |
LB7 |
125.0 |
1.60 |
328.0 |
479.1 |
423.9 |
427.5 |
LB8 |
125.0 |
2.00 |
302.2 |
414.1 |
399.3 |
395.7 |
LB9 |
125.0 |
2.67 |
281.3 |
450.5 |
363.9 |
361.2 | * G8 A, [9 w9 e* ?* u7 k7 z
2 箱形梁腹板在正应力作用下的屈曲后强度
正应力作用下腹板屈曲后强度的机理与受剪板不同[1],它主要依靠横向薄膜拉力对变形的约束作用而提高其承载力,屈曲后强度的计算通常采用有效截面的办法。有效宽度的分布原则是:受拉区全部有效,受压区应力大的一侧有效宽度小于应力小的一侧。梁腹板截面的应力分布如图3所示。
. [, z3 S2 ~% U% o2 V ( r+ ]* l# j" k, w6 U! t
图3 正应力分布模式 , o# L& P# T: [; L1 k& ^
对于图3所示情况: $ k' p5 I* |+ L% r/ M9 W
(6) # e$ x8 d0 V; _4 s; f5 C
对于内外加劲的箱形梁,其有效宽度系数ρ的计算公式可如下确定: w4 Y! z9 P- N

# I6 {, [# |+ r: V* ^$ N5 w. _ nλb为腹板抗弯时的换算高厚比,由于箱形梁整体稳定性好,取χb=1.61,则有 j) U8 r, G9 e5 I; T
(8)
- X! [/ C! X9 l% b8 `3 P3 [公式(7)与“规范”(GBJ17-88)的比较如图4所示。
& Z* L i3 a$ M# L" u" C
p" y, ~. F2 a8 ~1 d; N8 V
( D/ G0 G5 o1 c* E4 ?. c4 Q! g 1 Z/ {0 `: X" J1 s7 B/ ?' L4 h4 `# R/ A1 _5 z0 S+ _, U: Q2 V/ e; C0 d6 h3 y2 N% ?3 M! y
, g2 E7 x j/ B6 ^ q: n
图4 公式(7)与“规范”(GBJ17-88)的比较 1-本文公式(7); 2-GBJ17-88公式 r* R5 t7 ]* |, b' C
有效截面确定以后,截面的最大抵抗弯矩Me可以确定,即
$ `$ y2 N. y" J& ~ (9)
! N; Y$ m$ ~) D, j: \) W3 a- t式中,Wec及Wet分别为有效截面受压及受拉抵抗矩。 应用本节所述简化分析方法对8根箱形梁在纯弯曲作用下的极限荷载进行了分析,并与理论计算结果进行了比较, 如表2所示。由表2可以看出,采用简化分析方法是安全可行的。 - Q) M* B/ J, Y: i' f4 J
表2 箱形梁(单肋或双肋)在纯弯曲作用下的极限荷载 kN*m | 9 b0 R2 T( n, Z0 b9 P" F! M, U
) W5 v- D! M+ n: S, K+ p. G- z8 k! z A( E$ Y
. k, G. y0 o& S5 o/ n) r6 t1 T& P, \- ?% z+ S! D2 c! O3 o8 V) G4 ?0 Q1 X7 y, h+ ~2 |+ u' V9 C! H* F3 E. }1 M# B2 B4 u# D- _5 i6 m h1 D0 z0 ?% M- o; n5 X% m- _1 O' T2 J# d' ^& c) ]* g3 c2 u+ g% m; o% i3 m& T3 j) Z9 y" g7 }( r, w0 f8 m( l4 n6 S% O& t; a! d3 S5 g$ d5 W5 C# L6 C) J5 e! K# I I/ z. j6 E/ F9 o& [( X% k7 K3 h( r4 O' Y- V. U/ E4 Z( J5 J! |: P( f8 I4 x; `1 N4 a9 U8 N/ o' v7 G3 \- T$ s2 e: z2 g6 [: J6 W9 P/ c. C0 t; _6 \4 O* F; r. U! p* u1 C$ ~& t; I0 o) E' Z5 A7 ~" I k1 ~; Y3 |3 q' m) p9 Q9 S" p) L3 o a/ }; S- @" n+ E( V K9 W' Y L2 b# Y: h" |7 y, h( z5 V& g# g1 x% T5 D: h5 R& A; p3 [0 d( H' \! ^9 T& A7 A& Q, P6 b9 q/ h& x0 t( G. f/ s: B1 g6 _) r7 Y- F4 D. Y/ ?: a8 E( a, I8 g6 e$ t, F6 w5 B, x7 Y. L$ O9 m: D `& ^9 n5 I
编号 |
LL1 |
LL2 |
LL3 |
LL4 |
LL5 |
LL6 |
LL7 |
LL8 |
理论计算Mu |
/ r/ U3 o p; b9 \# I8 I1 E! g0 q 1530.6 |
/ M9 N2 y+ t3 a& A
1231.6 |
1 S% f7 ?8 ]; M( T& l
1013.2 |
/ t& B. ]8 U3 P! c) Z 810.7 |
& S! u, x5 k) J9 F2 E
1410.3 |
( Z. ^; p- z7 D) j/ { 1151.5 |
8 |% D8 O1 n8 e N6 v; t 941.9 |
3 L: _. e% e( \/ q* K
733.9 |
简化计算Mu |
1321.4 |
1018.4 |
890.3 |
623.8 |
1211.2 |
928.1 |
729.8 |
543.8 | 2 [4 F, M0 O1 h4 t C& _
& |2 V3 ^* n9 R- ~. R* m; J: y7 Z( m' x, B0 A L# C
' W* ~8 k0 w: O/ G: P" T& A' h4 v r6 q7 r( }! J5 k2 F2 n8 [4 Z' a% {
5 V* [3 W8 o* D/ N" K$ B 3 箱形梁腹板在弯剪作用下的屈曲后强度
2 j% S* A' J) f$ [3 r5 h9 t5 l+ i 如果在计算时将翼缘与腹板分开考虑,即认为弯矩由翼缘承受,剪力由腹板承受。这样,箱形梁即使同时受有弯矩M及剪力V的作用,也无须考虑二者的相关屈曲,但这样设计偏于保守。经济的做法应是考虑翼缘及腹板的相互作用,即认为腹板也可以承受一部分弯矩,翼缘也通过对腹板的框架约束作用承受部分剪力。这样,箱形梁在弯剪共同作用下就必须考虑相关屈曲的问题。 本文参考我国现行《钢结构设计规范》(GBJ17-88)、美国《钢结构设计规范》(AISC-LFRD-1993)、欧洲《钢结构设计规范》(EC3-ENV-1993)及英国BS5400规范板梁结构的腹板在弯剪共同作用下相关曲线的规定,根据理论计算结果,提出了使用于箱形梁腹板在弯剪共同作用下相关屈曲的相关曲线,如图5所示。图5中,Vo及Vd分别为不考虑及考虑翼缘对腹板的约束作用时的极限剪力,Mo及Md分别为翼缘截面屈服弯矩及全截面屈服弯矩。 |
% i$ h) Q3 K2 J 6 V8 j2 f% T4 x4 E( j" H' s
/ ~1 B% k5 t# i9 }- w6 `! I) m! W1 d4 F p* X( o; x9 ~4 S# x$ ^+ f" _7 A7 ^7 k; w; {! _
, u; d+ f# ~9 N9 w
图5 弯矩与剪力的相关作用曲线
3 j2 d3 ^, j4 B- _. X3 | 相关曲线的说明如下:①当V≤Vo且M≤Mo时,V和M单独作用,不考虑二者的相关性。②当V≤0.5Vo时,M≤Md。③当V>0.5Vo且V≤Vo时,M≤ 。④当V>Vo时,V≤Vd。 利用上述相关曲线,作者对97根箱形梁承受的剪力V及弯矩M进行了验算,结果证明本文提出的相关曲线是安全可行的。 4 h R3 n0 X' D; `, ?* w$ l0 z4 e
4 结 论 ! K, U9 P' f9 s) o, c/ D8 {
通过对箱形梁腹板屈曲后性能的分析研究,可以得出以下几点结论: (1)通过对比可以发现,应用本节提出的简化分析方法是安全可行的,但尚需进行大量的试验研究,以便为规范修订提供更有力的依据; (2)通过与“规范”GBJ17-88的比较可以看出,本文采用的临界剪力及极限弯矩的公式更合理; (3)承受动力荷载作用的箱形梁(如吊车梁)腹板尚需考虑在循环荷载作用下重复屈曲的疲劳破坏性能,其弹塑性本构模型也需加以修改,有关这方面的理论分析与试验研究有待深入。 | / `: H6 M6 e6 n( k
|