基于欧洲规范及相关研究的板梁承载力设计

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1、6世界$gr--~-2013，41(2)基于欧洲规范及相关研究的板梁承载力设计编译王应良。廖慕捷(中铁大桥勘测设计院集团有限公司，湖北武汉430050)摘要：欧洲规范EN1993—1—5是一个通用规范，指导板结构(包括加劲的和未加劲的钢板)的承载力设计，对该规范主要内容、研究进展等进行介绍。该规范推荐的分析方法包括有效截面法、折减应力法和有限元分析法；剪力滞后通过有效宽度来计算；板类型和柱类型屈曲采用有效截面法分析；剪切抗力采用“旋转应力场”法计算；考虑了3种类型的横向荷载模式；给出了弯矩一剪力耦合和弯矩一横向力耦合计算公式；提出了板结构中加劲肋的设计法

2、则和一些其它板结构设计细则；介绍了折减应力法原理。目前与EN1993—1—5及板屈曲问题相关的研究工作包括纵向加劲腹板的剪力抗力、弯矩一剪力耦合分析等工作。关键词：欧洲规范；板结构；承载力设计；有效截面法；折减应力法；有限元法；设计中图分类号：U442．51；U441文献标志码：A文章编号：1671—7767(2013)02—0006—061引言曲部分。折减应力法通过在截面中应力的折减来考在2002～2007年，所有的欧洲结构设计规虑屈曲。有效截面法的主要优点是充分考虑了屈曲范——Eurocode相继出版，现在已被欧盟各成员国后抗力，并有相关试验结果支撑

3、；其缺点是仅适用于当作国家级的技术法规执行。其中EN1993—1—5有规则几何形状的构件——加劲的或非加劲的矩形是一个通用规范，用于解决板结构(包括加劲的和未断面或近似的矩形断面(允许在矩形断面上开一些加劲的钢板)的稳定问题。该规范适用于各种类型小口)。折减应力法则更趋于保守，不考虑屈曲后抗的结构，主要适用于钢桥及钢一混凝土组合桥。本力，只根据几何形状和加载来进行更复杂的分析。文介绍EN1993—1—5板结构部分的内容，以及相有限元法是最普遍的方法，但要求在结构建模和结关的科学背景和力学模型，并介绍欧洲最近关于该果分析方面有丰富的经验和知识。规范修订的相

4、关研究进展。2．2剪力滞由于剪切变形，在箱梁或板梁宽翼缘上的纵向2EN1993—1—5的设计方法简介应力分布非常不均匀(剪力滞)，通过有效宽度来计EN1993—1—5提供了一套独到的方法来解决算(见图1)。板屈曲问题，且非常适合手算。该方法是从有效的当b。

5、师应用高级J9一卢(是)(2)的数值模拟法来解决板的屈曲问题时，也可用EN1993—1—5中的设计方法进行校核。按EN1993—√1+(3)1—5进行板结构设计内容如下。式中，A-为b。宽度范围内焊接在翼缘上的所有纵向2．1设计基础及建模加劲肋的面积和；折减系数为b。／L的函数，适用EN1993—1—5推荐的分析方法包括有效截面于不同的A。，如图2所示。法、折减应力法和有限元法。前2种方法适用于手EN1993—1—5中考虑了弹性的和弹塑性的剪算，有限元法适用于高级的数值模拟分析。有效截力滞一一板屈曲的耦合效应，表达式分别如下：面法考虑了薄壁截面的屈曲后抗

6、力，不计截面的屈A“一pAc,eff(4)收稿日期：2O12—06—28编译者简介：王应1~(1972一)，男，教授级高工，英国皇家特许工程师(CEng584540)，欧洲钢结构协会个人会员(MECCS)，1994年毕业于石家庄铁道学院交通土建专业，工学学士，1997年毕业于西南交通大学桥梁与隧道工程专业，工学硕士，2000年毕业于西南交通大学桥梁与隧道工程专业，工学博士(E—mail：yingliangwangcd@yahoo．com．cn)。基于欧洲规范及相关研究的板梁承载力设计王应良，廖慕捷的应力折减代替，此时中间屈曲部分的轴向刚度减少，而板边缘附

7、近的应力增加(见图3)。¨¨I{¨II¨I{===：：：：：：：：：==．÷r血6卜-fL——L———f_—fIf1l}IIIfl1tf图3板屈曲后应力分布及有效宽度示意在纯压状态时，有效宽度b可通过修正的Winter公式计算：6{f—pb(6)

8、0—1．0(p≤0．673)图1剪力滞结构有效宽度示意j。一≤1．0(>0．673)(8)式中，p为折减系数；为板的无量纲宽厚比；f为屈服应力为板的弹性屈曲临界应力。对加劲的il板来说，在第1阶段假定纵向加劲肋为全刚性的，先计算加劲肋之间的板块的有效宽度(见图4)，然后计算纵向加劲肋的实际强度(在板类(a)正弯

9、曲型屈曲和柱类型屈曲间内插)。b1b2．b3．．图4在均匀压力作用下的加劲板通常