叶见曙结构设计原理第四版第ppt课件.ppt

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1、第21章钢板梁张娟秀雷笑马莹编制叶见曙主审21.1钢板梁的构造21.2钢板梁的强度21.3钢板梁的刚度21.4钢板梁的整体稳定21.5钢板梁的局部稳定和腹板加劲肋的设计21.6钢板梁的截面变化本章目录2教学要求掌握桥梁钢板梁的构造。掌握钢板梁的强度、刚度的计算方法。理解钢板梁整体失稳和局部失稳的概念及特点。掌握钢板梁整体稳定的验算方法，理解钢板梁受压翼缘板宽厚比限值，掌握腹板加劲肋的设计方法。了解钢板梁支承加劲肋的构造，掌握设计方法。321.1钢板梁的构造钢板梁是由三块钢板焊接或通过角钢和高强度螺栓连接而成的工字形截面梁，适用于中小跨度（l0=10~32m）的

2、桥梁，跨度较大时，常采用全焊接钢板梁。钢板梁是公路钢桥中最常用的基本构件。除了用于钢桁架桥桥面系中的纵梁和横梁外，还用于钢板梁桥的主梁，以及大跨径悬索桥的箱形加劲梁和斜拉桥主梁（钢箱梁）。钢上翼缘板钢下翼缘板钢腹板4图21-1钢板梁桥的主梁钢板梁桥的主要承重结构是多片工字形截面的钢板梁（图21-1），称为钢桥的主梁。在主梁之间设有纵向联结系和横向联结系，将主梁联结形成一个空间整体受力结构。横向连接系1支座纵向连接系钢板梁1横向连接系2钢板梁2横向连接系3支座521.2钢板梁的强度21.2.1截面的强度破坏1)钢梁受力各阶段（1）弹性阶段（2）弹塑性阶段（3）塑

3、性阶段（4）应变硬化阶段6钢板梁应验算抗弯强度（弯曲正应力）和抗剪强度（剪应力），必要时还要包括折算强度和疲劳强度。钢梁截面强度计算采用边缘屈服准则，即截面边缘纤维的应力达到钢材的屈服点时，认为构件的截面已达到强度极限，截面上的弯矩称为屈服弯矩。这时钢梁截面的边缘达到屈服以外，截面其余区域应力仍在屈服点之下，采取这一准则，对截面只需进行弹性工作阶段计算。2）截面强度计算准则721.2.2截面抗弯强度计算双向弯曲梁的抗弯强度应满足：单向弯曲梁的抗弯强度应满足：（21-1）、—分别为有效截面相对于x轴和y轴的截面模量；—钢材的抗弯强度设计值，见附表4-1。（21-

4、2）、—计算截面的弯矩计算值，、有效截面为受拉翼缘考虑剪力滞影响以及受压翼缘同时考虑剪力滞和局部稳定影响后的截面，计算时所需的翼缘有效宽度按式（20-28）、式（20-29）和式（20-30）计算。821.2.3抗剪强度计算对于截面上有螺栓孔等造成不大的面积削弱时，在工程设计中仍用毛截面参数进行抗剪强度设计。钢板梁在剪力作用下，梁腹板上的剪应力分布见图21-4，其抗剪强度应满足：（21-3）计算截面的剪力计算值，计算截面处腹板厚度有效截面的面积矩有效截面的惯性矩钢材的抗剪强度设计值，见附表4-1。921.2.4折算强度计算钢板梁中的截面，通常是同时承受弯矩和剪

5、力，在工程设计中要进行梁的折算应力计算：（21-5）、—验算截面上同一点的正应力和剪应力；—钢材的抗弯强度设计值；—钢材的抗剪强度设计值。1021.3钢板梁的疲劳强度在动力荷载反复作用下，钢板梁截面将承受数值变化的拉应力，此时，钢板梁应按疲劳荷载模型验算受拉截面的疲劳强度。钢板梁的疲劳强度验算方法参见第18章相关内容。受拉翼缘的孔洞削弱处或焊缝连接处都是应力集中比较严重的部位，是结构的疲劳薄弱环节，决定了结构的疲劳寿命。1121.4钢板梁的刚度钢板梁的挠度计算是按结构正常使用极限状态下的短暂状况设计进行，计算可采用结构力学和材料力学中梁的挠度计算公式。钢板梁的

6、抗弯刚度为EI，I为钢板梁的毛截面惯性矩。钢板梁由不计冲击力的汽车车道荷载频遇值（频遇值系数为1.0）所引起的钢板梁最大挠度与计算跨径之比不得超过规定限值[w/l]，对简支钢板梁[w/l]=1/500。1221.5钢板梁的整体稳定当弯矩增大到某一数值时，梁会在偶然的侧向干扰力作用下，突然发生较大的侧向弯曲和扭转，这种现象称为梁的整体失稳。21.5.1钢板梁整体失稳现象13钢板梁发生整体失稳时相应的弯矩或荷载称为临界弯矩或临界荷载，梁受压翼缘的最大应力称为临界应力。钢板梁的整体失稳是一种弯扭屈曲。如果临界应力低于钢材的屈服点，钢板梁将在强度破坏前发生整体失稳。1

7、4双轴对称工字形截面简支梁的弯扭屈曲临界弯矩Mcr可表示为：临界应力为：Iy—梁截面对y轴（弱轴）的毛截面惯性矩；It—梁毛截面扭转惯性矩；l1—梁受压翼缘的自由长度（受压翼缘侧向支撑点之间的距离）E、G—钢材的弹性模量E=2.1×105MPa及剪切模量G=0.81×105MPa；k—梁的弯扭屈曲系数，与荷载类型、梁端支承方式以及横向荷载作用位置有关。（21-7）（21-6）Wx—梁截面对x轴（强轴）的毛截面模量。15表21-1注：（1）；（2）表中正负号：“－”号用于荷载作用于上翼缘，“＋”号用于荷载作用于下翼缘。双轴对称工字形截面简支梁的弯扭屈曲系数值16

8、21.4.2钢板梁的整体稳定验算公路钢