文档介绍：第七章横向受弯实腹式构件——梁
第七章横向受弯实腹式构件——梁
一、教学目标及基本要求
通过学习本章知识,学生能够设计出各种类型的桥式起重机的桥架结构。
二、教学内容的重点及难点
重点:1)梁的构造和合理截面形式,梁中薄板局部失稳的概念;
2)梁的挠度和拱度的概念和计算方法。
难点:1)工字梁和箱形梁翼缘板的局部弯曲应力计算方法;
2)组合梁的整体和局部稳定性,梁的约束弯曲和约束扭转的简化计算方法。
三、教学方式与手段
理论教学与模型、实物参观相结合。
四、教学内容的深化与拓宽
推荐与相关现代结构设计方法相关的参考书。
第一节横向受弯实腹式构件——梁的构造和截面
一、梁的构造
梁——承受横向弯曲的实腹式构件。
梁作为骨架广泛应用于工程结构和机械装备中,如工作平台的承载梁、承轨梁、起重
机的桥架以及运输栈桥主梁等。梁可作为独立的承载构件,也可以是整体结构中的一个构
件。
根据支承情况,梁可分为简支梁、连续
梁、固端梁和悬臂梁。简支梁制造安装简单,
应用最为广泛。
组合梁是由一块或两块腹板与上、下翼
缘板(盖板)用焊缝或用铆钉连接成整体梁,
但铆接还需用翼缘角钢相连接,因而导致构图 7-1 梁的截面型式
造复杂,现在多采用焊接梁。
二、梁的截面
梁的合理截面应具有两个对称轴,当截面积相同而材料远离对称轴时可增大抗弯刚度
(EI),并相对节省材料。
受弯构件和梁都必须满足强度、刚性和稳定性的要求。
第二节型钢梁的设计
由于型钢梁制造简单,因而在满足承载能力的条件下应尽量采用型钢梁,常用的型钢
梁是工字钢、H 型钢和槽钢。
一、截面选择
型钢梁是根据梁所受的最大弯矩和剪力,按强度和刚性条件选择截面,然后再验算梁
的强度、刚性和整体稳定性。
以简支梁为例,按强度条件选型钢截面,所需的净截面抗弯模量为:
M
W ≥…………………………………………(7-1)
j []σ
若梁上有钉孔削弱时,则毛截面抗弯模量为:
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第七章横向受弯实腹式构件——梁
WW= j …………………………………………(7-2)
按刚性条件选型钢截面,所需型钢的惯性矩为:
PS 3
I≥………………………………………(7-3)
48EY[]s
按所求得的W 和 I 值从型钢表中查取合适的型号。
二、强度和刚性验算
选出型钢后,需用下列公式验算强度:
M
σ= ≤[]σ……………………………………(7-4)
Wj
FS
τ= y ≤[]τ……………………………………(7-5)
Iδ
当梁的截面同时受有弯矩和剪力作用时,还需验算危险点的折算应力

σ=+στσ223 ≤
zh []。
简支型钢梁的刚性条件:
PS 3
YY= ≤[]…………………………………(7-6)
s 48EI s
简支工字型钢梁(H 型钢梁或焊接工字形组合梁)的整体稳定性(侧向整体弯扭屈曲)
的计算,可先按受压翼缘的侧向支承间距 l (无侧向支承点者,则为梁的跨度)与其受压翼
缘的宽度 b 之比 lb/ 进行检验,如果 lb/ 不超过表 7-1 的规定值,则梁的整体稳定性不需验
算。
三、稳定性验算
当工字钢简支梁(含工字形组合梁)的 lb/ 超过表 7-1 中的规定值时,则需按以下情况
验算型钢梁的整体稳定性:
1)在最大刚度平面受弯的轧制工字钢、H 型钢或焊接工字形组合梁,按下式计算:
M
σ= x ≤[σ]……………………………………(7-7)
ϕbxW
2)两个互相垂直平面均受弯的轧制工字型钢、H 型钢梁或焊接工字形组合梁,按下式
计算:
M M y
σ=+x ≤[σ]…………………………………(7-8)
ϕbxWW y
如果型钢梁或焊接工字梁的整体
稳定性验算仍不合格,则可先在跨中
受压翼缘增设侧向支承,再检验 lb/
值;当不可能增设侧向支承时,才改
用更大型号的截面。
型钢梁的局部稳定性不需验算。
对于轧制 H 型钢、工字钢、槽钢
和焊接工字形组合简支梁的侧向屈曲
稳定系数ϕb 由下列公式和表格确定:
1)承受端弯矩和横向载荷的等截
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图 7-3 工字形组合截面
第七章横向受弯实腹式构件——梁
面轧制 H 型钢和焊接工字形组合简支梁的ϕb 按下式计算:
⎡⎤
4320Ah λδy 0 2 235
ϕβ=−++⎢⎥()km21 1() ………………(7-9)
bbλ 2 σ
yx⎣⎦⎢⎥ s