基于转动应力场理论的钢梁截面剪切抗力计算

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1、基于转动应力场理论的钢梁截面剪切抗力计算王应良69文章编号：1003—4722(2010)04—0069—04基于转动应力场理论的钢梁截面剪切抗力计算王应良(中铁大桥勘测设计院有限公司，湖北武汉430050)摘要：基于未加劲腹板的转动应力场理论，详细推导了欧洲规范(EN1993—1—5)中钢梁截面剪切抗力的计算公式，具体对腹板、纵向加劲肋、翼缘板的布置情况对钢梁截面剪切抗力贡献的计算分别做了推导，考虑了其对钢梁截面剪切抗力的应力影响。关键词：钢梁；转动应力场理论；腹板；加劲肋；翼缘；拉力带；剪切抗力中图分类号：U441．5文献标志码：ACalculationofShe

2、arResistanceofSteelGirderCrossSectionBasedonRotatedStressFieldTheoryWANGYing—iiang(ChinaRailwayMajorBridgeReconnaissance&DesignInstituteCo．，Ltd．，Wuhan430050，China)Abstract：Basedontherotatedstressfieldtheoryforunstiffenedwebs，thecalculationfor—mulasforshearresistanceofsteelgirdercrosssec

3、tioninEurocode(EN1993—1—5)arededucedindetailandspecificallythecalculationsofthecontributionoftheweb，longitudinalstiffeningribandflangeplatearrangementtOtheshearresistanceofthesteelgirdercrosssectionarerespec—tivelydeduced，inwhichthestressinfluenceofthecontributionontheshearresistanceist

4、akenintoconsideration．Keywords：steelgirder；rotatedstressfieldtheory；web；stiffeningrib；flange；tensionband；shearresistance1概述推导过程，包括腹板上的水平加劲肋和翼缘板对截承受剪力的钢梁在弹性屈曲后仍有较大的屈曲面抗力的贡献。抗力，目前许多设计方法是基于屈曲后拉力带的。欧洲规范(EN1993一I一5)Eli采用转动应力场理论计2未加劲腹板的转动应力场理论算钢梁截面的剪切抗力，该理论最早由瑞典皇家理首先考察横向加劲肋间距和高厚比较大的腹工学院HOglun

5、dl2教授提出，以前在瑞典应用较板。图I是转动应力场力学模型，腹板屈曲后，受压多。转动应力场理论最初是根据高厚比较大的腹的薄膜应力不再增加，但是受拉的薄膜应力板，只在支座处设置横向加劲肋或者只设置横向加可以继续增加直至达到材料的屈服应力]。在纯劲肋而不设置纵向加劲肋的板梁发展出来的，后来剪状态下，当腹板发生弹性屈曲后，腹板的剪应力场拓展到包括纵向加劲肋的腹板。欧洲规范(EN如图1(c)所示，斜向拉力场对应的正应力沿腹板高1993—1—5)没有给出钢梁截面剪切抗力的推导过程，度方向的分布如图1(d)所示，在此平衡状态需要应本文给出转动应力场理论计算钢梁剪切抗力的详细力场

6、的转动[图1(g)]。因为要保持平衡，当主拉应收稿日期：2010—02—23作者简介：王应良(1972一)，男，教授级高工，欧洲钢结构协会个人会员，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(wangyl@brdi．corn．cn)。70桥梁建设2010年第4期1口l[=]0．80．6·刚性端支承证＼0．4(d)(h)¨F--I~0．2o非刚性端支承tf亘lT亘}0l2345^f(e)纯剪应力(f)剪应力和薄膜应力(g)主应力图1高厚比较大的未

7、加劲腹板弹性屈曲后的应力场图2带大距离竖向加劲肋布置钢板梁的实验结果力增加时，角必然减小，参见方程(1)。对主应力场(图1)，则满足∑X一0一2×Z×cos~×sine+1Xcos~×Z×sine=r×l妲．∑y=0(a)截面形式(b)没有端部支承(c)刚性端支承(d)非刚性端支承^一2××cos~×cos~一】×sine×sin≠图3端部支承情况(1)实验结果显示出，如果采用全弹性理论计算，其结果由式(1)可知，1一r／tan~，2一一r·tan~是偏于不安全的。这是因为带有纵向加劲肋的腹板根据屈曲时的实验结果可知，最大主压应力接弹性屈曲后拥有的承