水工钢结构第四章分解.ppt

武汉天兴洲长江大桥开始架设钢梁 美国加州建设中的立交桥钢梁坍塌 第四章 钢 梁 梁是受弯构件，设计时应同时满足承载力极限状态和正常使用极限状态。 第一节 钢梁的形式及应用 钢梁 轧成梁(型钢梁) 钢梁 组合梁(板梁) 第一节 钢梁的形式及应用 第二节 钢梁的弯曲强度及其计算 一、钢梁的弯曲强度 1、弹性阶段： 2、弹塑性阶段： 3、塑性阶段 直接动力荷载或受压翼缘自由外伸宽度与厚度比 静力荷载或间接动力荷载 超静定梁 二、钢梁的强度计算 抗弯强度 单向弯曲 双向弯曲 ——绕x轴和y轴的计算弯矩 ——截面塑性发展系数，工字形截面取1.05和1.2；表5-4 P146 ——钢梁对x轴和y轴的净截面抵抗矩 第二节 钢梁的弯曲强度及其计算 f：钢材的抗弯强度设计值 二、钢梁的强度计算 剪应力强度 V：梁所受的最大剪力 fv：钢材的抗剪强度设计值 I：钢材的毛截面惯性矩 S：毛截面在计算剪力处以上部分对中和轴的面积矩 tw：腹板厚度 第二节 钢梁的弯曲强度及其计算 折算应力公式：若梁截面上同一点受到弯应力、剪应力都较大 第二节 钢梁的弯曲强度及其计算 ——较大弯应力、局部压应力 ——折算应力的强度增大系数 第三节 钢梁的整体稳定 一、概念 侧向弯曲，伴随扭转——侧向弯扭屈曲 。 梁维持其稳定平衡状态所能承担的最大荷载或最大弯矩，称为临界荷载或临界弯矩。 当FPcr时，消除侧向微小扰动后，可恢复到平面弯曲状态； 当F=Pcr时，处于临界平衡状态； 当FPcr时，迅速转为不平衡状态，终因侧向弯曲和扭转急剧增大而遭到破坏。 往往是突然发生，没有预兆。 对双轴对称工字形等截面梁 临界弯矩 临界应力 临界荷载 梁受压翼缘的自由长度，等于梁的跨度或侧向支撑点的间距 梁截面的侧向抗弯刚度 梁截面的抗扭刚度 为系数 影响梁整体稳定的主要因素 1．侧向抗弯刚度、抗扭刚度； 2．受压翼缘的自由长度(受压翼缘侧向支承点间距); 3．荷载作用形式； 4．荷载作用位置； 5．梁的支座情况。 提高梁整体稳定性的主要措施 1.增加受压翼缘的宽度； 2.在受压翼缘设置侧向支撑。 括号内的减号用于荷载作用于上翼缘时，加号用于荷载作用于下翼缘时。 二、整体稳定性的验算方法 符合下列情况之一时，可不验算其整体稳定性: (1)有刚性面板与梁的受压翼缘牢固连接,阻止了梁的 侧向位移。 (2)工字形截面简支梁受压翼缘的自由长度 与其宽度 之比不超过表4-1所规定的数值。 表4-1 H型钢或工字形截面简支梁不需计算整体稳定性的最大l1/b1值 钢号 跨中无侧向支撑点的梁 跨中受压翼缘有侧向支承的梁不论荷载作用于何处 荷载作用在上翼缘 荷载作用在下翼缘 Q235 13.0 20.0 16.0 Q345 10.5 16.5 13.0 Q390 10.0 15.5 12.5 Q420 9.5 15.0 12.0 不符合上述条件的应按下式验算梁的整体稳定性： 梁在最大刚度平面内的最大弯矩； 梁受压最大纤维毛截面模量； 整体稳定性系数，按附录六计算或直接查表 对一般受横向荷载或端弯矩作用的焊接工字形等截面简支梁 计算公式 系数，按 在附录六表1查得。 对截面弱轴y-y的长细比 梁截面对y轴的回转半径 截面的不对称影响系数 加强受压翼缘 加强受拉翼缘 应当知道 是弹性理论导出,只适用于弹性阶段,当 0.6时,临界应力将超过比例极限,还应用 代替 当梁承受绕二主轴的弯矩作用时，可近似按下式验 算稳定性： 例题4-1 等截面简支焊接组合梁的整体稳定性和弯应力强度验算。已知：计算跨度 ，跨中无侧向支撑点，集中荷载作用于上翼缘且在跨中 范围内。 按荷载设计值计算最大弯矩 。钢材采用Q235-F，强度设计值 。截面形式与尺寸如下图所， ， ， ， 。 ， ， ， 书上图片翼缘长度！ 作业 习题4-1 下周上课前交 计算长度l=8.6m ， ， ， 第四节 轧成梁的设计 轧成工字钢或槽钢制成梁的设计步骤： （1）根据梁的跨度与荷载计算Mx（最大弯矩）和V （最大剪力）。注意：荷载为标准荷载要乘以分项系数。 （2）根据弯应力强度求得截面的抵抗矩；如果最 大弯矩处有螺栓孔，W要加大10%-15%。 （3）根据W从型钢表中选择型钢。 （4）验算弯应力强度；验算整体稳定性；如不合适 重选。经济、安全。 ， ， ， 轧成工字钢或槽钢制成梁的设计步骤： （5）