鋼梁支承加勁肋的計算長度.pdf

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1、第38卷第5期西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)Vol.38No.52006年10月J1Xi’anUniv.ofArch.&Tech.(NaturalScienceEdition)Oct.2006鋼梁支承加勁肋的計算長度申紅俠,陳紹蕃(西安建筑科技大學(xué)土木工程學(xué)院,陜西西安710055)摘要:現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB5001722003)規(guī)定梁的支承加勁肋計算長度取腹板高度.這相當(dāng)于把支承加勁肋看作兩端鉸接且壓力不變的軸心受壓構(gòu)件.計算長度的取值正確與否,將直接影響到支承加勁肋的穩(wěn)定性驗算.ANS

2、YS有限元分析結(jié)果表明,端部支承加勁肋的計算長度系數(shù)位于0.43—0.7之間;中間支承加勁肋的計算長度系數(shù)位于0.73—1.0之間.因此,規(guī)范GB5001722003對鋼梁支承加勁肋計算長度取值偏大,致使支承加勁肋穩(wěn)定驗算偏于保守.最后通過數(shù)值擬合給出支承加勁肋計算長度系數(shù)的計算公式,供進一步修訂規(guī)范參考.關(guān)鍵詞:鋼梁;支承加勁肋;計算長度;有限元3中圖分類號:TU391文獻標識碼:A文章編號:100627930(2006)0520660204.[1]現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB5001722003)

3、規(guī)定梁的支承加勁肋穩(wěn)定性計算中計算長度取腹板高度h0,如圖1.這相當(dāng)于把支承加勁肋看作兩端鉸接且壓力不變的軸心受壓構(gòu)件.計算長度的取值正確與[223]否,將直接影響到支承加勁肋的穩(wěn)定性驗算.本文借助ANSYS有限元分析軟件對此問題加以討論,得出計算長度系數(shù)的計算公式.1ANSYS有限元分析1.1支承加勁肋計算簡圖的選取[425]梁的支承加勁肋按所在位置不同,可分為端部支承加勁肋和中間支承加勁肋,如圖1.端部支承圖1梁的支承加勁肋Fig.1Bearingstiffenerofgirders加勁肋下端

4、承受梁支座反力,而上端的集中荷載較小,并同時承受梁腹板傳來的剪力作用.這種工況下,桿件的穩(wěn)定承載力不同于兩端壓力相同者.由于梁端加勁肋直接或間接抵承于支座,故在腹板平面外的轉(zhuǎn)動受到一定的約束作用,而上端常有出平面的支承板.因此,對端部支承加勁肋,可看作下端固定,上端鉸接.其計算簡圖如圖3(a).中間支承加勁肋上端承受的集中荷載向梁腹板逐漸擴散.另外,還應(yīng)區(qū)分為有無拉力場效應(yīng)兩種情況.圖2(a)是無拉力場時所受的力,圖2(b)是有拉力場時所受的力,偏安全3收稿日期:2006203205作者簡介:申紅

5、俠(19692),女,陜西澄城人,講師,博士研究生,主要從事鋼結(jié)構(gòu)研究工作.第5期申紅俠等:鋼梁支承加勁肋的計算長度661地假定拉力場豎向分力Q集中在兩端.由于中間加勁肋下端由受拉翼緣支承,上端有次梁及樓板或制動梁提供支承,故為兩端鉸接,其計算簡圖如圖3(b).當(dāng)Q=0時,即為無拉力場.1.2ANSYS有限元建模本文采用Beam3單元,彈性模量E=30×63210psi(206.7×10N/mm),泊松比γ=0.3,慣性-744矩Iz=52083×10in(2167.7mm),桿長l=100in(

6、2540mm).桿件劃分為11個單元,節(jié)點編號圖2中間支承加勁肋的受力情況如圖4.桿上的均布荷載看作作用于每個節(jié)點的集Fig.2Forcescarriedbyintermediatebearingstiffeners中力.試算結(jié)果表明,劃分為11個單元計算結(jié)果足夠精確.圖3計算簡圖Fig.3Diagramforcalculation圖4有限元模型Fig.4Finiteelementmodel1.3ANSYS有限元計算對圖3(a)所示桿件,令α=P/R,0≤α≤1,計算中分別取α=0,0.1,0.2

7、,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,018,0.9,1.0.對每一種荷載工況,第一步先要獲得靜力解,此時必須激活預(yù)應(yīng)力影響.由于屈曲分析計算出的特征值表示屈曲荷載系數(shù),因此在桿端施加單位荷載,均布荷載按相應(yīng)的值求得.靜力求解完成后必須退出求解器.第二步獲得屈曲解,重新進入求解器,設(shè)置分析類型為屈曲分析,特征值的提取方法為凝聚法,提取特征值的數(shù)目為1,并設(shè)置擴展模態(tài)數(shù)為1,求解即得R的臨界值.同樣,對圖3(b),令,β=Q/(P+Q),0≤β≤1,計算中也分別取α=0,0.1,0.2,0.3,

8、0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0.求出P+Q的臨界值.最后求得計算長度系數(shù),計算結(jié)果見表1、表2.表1端部支承加勁肋的臨界力和計算長度系數(shù)Tab.1Criticalloadsandeffectivelengthcoefficientsofendbearingstiffenersα00.10.20.30.40.5Criticalloads(R)2.636PE2.316PE2.069PE1.824PE1.640PE1.487PEEffectivelengthcoe