水工钢结构-钢梁-课件

武汉天兴洲长江大桥开始架设钢梁1ppt课件美国加州建设中的立交桥钢梁坍塌2ppt课件第四章钢梁

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。

3ppt课件第一节钢梁的形式及应用

钢梁轧成梁(型钢梁)4ppt课件

钢梁组合梁(板梁)第一节钢梁的形式及应用5ppt课件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6ppt课件二、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5-4P146——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7ppt课件二、钢梁的强度计算剪应力强度tmax

x

xV：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8ppt课件

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9ppt课件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。10ppt课件

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F<Pcr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F>Pcr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。11ppt课件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12ppt课件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。13ppt课件二、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4-1H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14ppt课件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15ppt课件计算公式系数，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16ppt课件

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：17ppt课件例题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！18ppt课件作业习题4-1下周上课前交计算长度l=8.6m19ppt课件，，，

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。

20ppt课件，，，

轧成工字钢或槽钢制成梁的设计步骤：

（5）验算剪应力强度。（6）挠度验算。用荷载的标准值计算梁的挠度

表4-2相对挠度极限值

21ppt课件，，，

轧成工字钢或槽钢制成梁的设计步骤：

（7）腹板局部压应力验算

22ppt课件，，，

轧成工字钢或槽钢制成梁的设计步骤：

如果在两个主平面受双向弯曲时，应将荷载分解再进行求解。验算双向弯曲强度

验算整体稳定性

验算合挠度

23ppt课件，，，

例题4-2所示工作平台中的次梁。计算跨度，次梁间距2.5m，预制钢筋混凝土铺板焊于次梁上翼缘。平台永久荷载(不包括次梁自重)为，荷载分项系数为1.2；活荷载为荷载,分项系数1.4。钢材采用Q345钢。24ppt课件第五节焊接组合梁的截面选择和截面改变组合梁的设计步骤：

（1）根据梁的跨度、荷载求Mmax，Vmax。（2）根据强度、刚度、稳定、节省钢材—选择截面尺寸，有时在弯矩较小处，减小截面。（3）计算梁的翼缘和腹板的连接焊缝。（4）验算组合梁的局部稳定性和设计腹板加劲肋。（5）设计组合梁各部件的拼接以及设计梁的支座和梁格的连接。（6）绘制施工详图。25ppt课件（一）选择梁高h和腹板高度h0一、截面选择：1、由刚度条件定最小梁高设q为设计值，则标准值近似为q/1.3以受均载对称等截面简支梁为例

对称截面

挠度

含义：使组合梁在充分利用钢材强度的前提下，又正好满足梁的刚度要求的h26ppt课件1、由刚度条件定最小梁高令

27ppt课件2、经济梁高

确定经济梁高的条件通常是使梁的自重最轻，并未考虑梁高对于整个承重结构重量的影响。

取W为定值28ppt课件2、经济梁高A1等与梁高h的关系式：29ppt课件2、经济梁高h≈h1≈h0

梁每单位长度的重量g=腹板重量+2翼缘重量

腹板重的构造系数，主要考虑加劲肋重，取1.1-1.2

翼缘重的构造系数，等截面梁取1.0，变截面梁取0.8腹板和梁高关系的经验公式单位：cm并且取可得等截面梁的自重为30ppt课件2、经济梁高同理，取可得变翼缘梁的经济梁高

h与hec即使相差20%，梁重也只增大4%左右故选择较小的梁高同时要大于hmin31ppt课件(二)选择腹板厚度tw

腹板厚度应满足剪应力强度、局部稳定性，防锈以及钢板规格等要求。（腹板厚度一般不宜小于8mm。）

(三)选择翼缘尺寸b1和t1考虑到

32ppt课件(三)选择翼缘尺寸b1和t1其他条件

1、通常采用：2、为了保证梁的整体稳定：，(Q235钢)或

(Q345钢)。

3、翼缘宽度被选定后，即可算出所需厚度。同时须考虑翼缘板局部稳定的要求：（第八节）33ppt课件(三)选择翼缘尺寸b1和t1其他条件

4、为避免翼缘焊缝产生过大的焊接应力5、翼缘板厚度也应符合现有的钢板规格。(四)梁的强度、整体稳定和挠度验算

若不能保证设计强度，则应修改截面尺寸，直到合适为止。34ppt课件二、组合梁的截面改变

一般来讲，截面M沿跨度改变，为节约钢材，将M较小区段的梁截面减小：h

hs抵紧焊接l/6~l/4(一)梁高改变

35ppt课件二、组合梁的截面改变(二)翼缘的改变

bfbf’14（a）（b）l~l/6~l/6M1M1M36ppt课件二、组合梁的截面改变(三)折算应力的验算

一般而言，在翼缘改变的截面上，腹板与翼缘的连接点处弯应力和剪应力都比较大37ppt课件第六节焊接组合梁的翼缘焊缝和梁的拼接一、翼缘和腹板的连接——翼缘焊缝的计算38ppt课件一、翼缘和腹板的连接——翼缘焊缝的计算

当梁受弯时，沿着翼缘和腹板接缝上的纵向剪力可由下式求得：39ppt课件二、组合梁的拼接

梁的拼接分为工厂拼接和工地拼接两种。1、工厂拼接翼缘与腹板的拼接位置应错开40ppt课件二、组合梁的拼接

2、工地拼接

（1）翼缘与腹板的拼接宜基本上在同一位置。采用对接焊缝时，翼缘宜采用朝上的V形坡口。

（2）每段运输单元的翼缘在靠近拼接处应预留500mm暂时不焊。和和41ppt课件二、组合梁的拼接

2、工地拼接和42ppt课件第七节薄板的稳定性一、梁与柱的局部稳定性概念

构件中的部分薄板会在构件发生强度破坏或丧失整体稳定之前，由于板内的压应力或剪应力达到临界应力而先失去稳定，这时板面突然偏离原来的平面位置而生显著的波形屈曲。这种现象称为构件丧失局部稳定。

节线：凸面与凹面分界处无侧向位移的直线43ppt课件一、梁与柱的局部稳定性概念

四边简支的矩形薄板失稳时的屈曲形状（a）纵向均匀受压（b）受弯（c）四周受剪薄板失稳的主要表现为侧向屈曲防止薄板失稳的措施：增加板厚在腹板两侧设置加劲肋44ppt课件45ppt课件二、薄板失稳时的临界应力和b/t限值的确定四边简支薄板纵向均匀受压时的临界压力为：

即

46ppt课件薄板中面受压应力、弯应力或剪应力单独作用时的临界应力

将E=206X103N/mm2，ν=0.3代入

薄板受剪时在弹性阶段的临界应力

K随a/b的减小而增大47ppt课件第八节组合梁的局部稳定与加劲肋设计一、受压翼缘板的局部稳定性1、翼缘板为自由外伸的一边支撑板应使临界压应力不小于翼缘板内的平均压应力的极限值，翼缘板部分进入塑性，则临界应力不小于钢材的屈服强度对于Q235钢

48ppt课件2、箱形截面梁受压翼缘翼缘板已经全部进入塑性区49ppt课件二、梁腹板的局部稳定1、纯剪屈曲规范规定

50ppt课件2、纯弯屈曲受压翼缘扭转受约束受压翼缘扭转未受约束3、腹板在局部横向压应力下的屈曲51ppt课件三、组合梁腹板的加劲设计（一）加劲肋的配置（1）当对无局部压应力的梁，可不配置加劲肋；对有局部压应力的梁，按构造配置横向加劲肋。（2）当时，腹板可能由于剪应力作用而失稳，应配置横向加劲肋，并应进行计算。规范规定，横向加劲肋的最小间距为0.5h0；最大间距为2h0；对于的梁当时，可采用2.5h0。52ppt课件（一）加劲肋的配置和局部稳定验算（3）当时（受压翼缘扭转受到约束），或时（受压翼缘扭转未受到约束），应配置纵向加劲肋。局部压应力很大的梁，必要时尚应配置短加劲肋，并均应进行计算。任何情况下，h0/tw均不应超过250。（4）梁的支座处和上翼缘承受较大固定集中荷载处，应设置支承加劲肋。53ppt课件（二）腹板区格间局部稳定性的验算1、仅配置横向加劲肋的腹板2、同时设置横向加劲肋和纵向加劲肋的腹板3、同时设置横向加劲肋、纵向加劲肋、短加劲肋的腹板分区格进行验算自学~~~~54ppt课件（三）加劲肋的尺寸与构造加劲肋的作用是当作腹板的中间支撑来减小腹板各区段的边长a，从而提高其局部稳定性。因此，加劲肋在垂直于腹板平面应具有足够的侧向刚度，才能保证腹板在加劲肋处不会屈曲。截面惯性矩尚应符合下式要求

55ppt课件（三）加劲肋的尺寸与构造纵向加劲肋的截面惯性矩

横向加劲肋，其截面尺寸要求：外伸宽度厚度56ppt课件四、组合梁的支承加劲肋验算垂直于腹板平面的稳定性

在组合梁的支座处和受压翼缘承受较大固定荷载处，腹板须承受很大的集中力，必须用支承加劲肋加固。A的含义57ppt课件四、组合梁的支承加劲肋验算支承加劲肋底端端面的承压应力

五、组合梁腹板考虑屈曲后强度的设计计算式自学~~~~六、考虑腹板屈曲后强度的加劲肋设计自学~~~~~58ppt课件一、梁格的连接三种形式：层叠连接、等高连接、降低连接连接处是否可传递弯矩：柔性连接和刚性连接第九节梁的支承梁的支承方式有三种类型：（1）梁与梁的连接（梁格的连接）；（2）梁与柱的连接（见第五章第十节）；（3）梁的支座——梁支承在钢筋混凝土柱或墩台上。59ppt课件60ppt课件二、梁的支座三点构造要求1）支座与墩台间应有足够的