介绍: 随着钢材和合金材料强度的日益提高,薄壁杆件的应用也逐渐增多。航空、航天、航海、汽车等各行业都在大量应用薄壁杆件,建筑行业对薄壁杆件的应用也正迅猛增加。现在以箱形截面为主的薄壁结构已经广泛应用于桥梁工程、海洋工程、高层建筑和重型厂房,特别是近年来在大跨度钢结构桥梁中大量应用了薄壁钢箱梁。 本文从多室带肋钢箱梁的受弯和受扭两种受力性能出发,运用薄壁箱梁的基本假设和结构力学的力法原理,先进行理论推导,再结合有限元分析,探讨了多室带肋钢箱梁中腹板和加劲肋的布置情况,并给出了适当建议,为实际工程提供了一定的理论依据。 本文研究的主要内容分为以下几点: 1.提出分析钢箱梁这种薄壁杆件的计算理论,为后文的具体分析奠定基础。 2.本文利用理论假设和力法,推导了弯曲应力计算公式。并在此基础之上,以弯曲剪应力的计算为例,针对具体算例,分析腹板的数量对剪力分布的影响, 继而得出对设置腹板数量和布置的合理建议。 3.本文对扭转的分析,类似于对弯曲的分析,结合自由扭转的假定、力法原理和叠加原理,导出了多室带肋钢箱梁的计算表达式。 4.针对扭转,列举具体算例,先运用推导出的公式从理论上说明纵向加劲肋对扭转性能的改善,再结合有限元分析,进一步说明设置纵向加劲肋的好处。 本文的的主要结论是: 1.纵向加劲肋对弯曲剪应力不存在影响,故以无肋钢箱梁为模型,采用基本假设和力法的思想,推导了能够用于多室带肋钢箱梁的弯曲剪应力计算表达式。 2.腹板可以承担部分剪应力,增设腹板有助于缓解顶底板的剪应力分布,从而提高钢箱梁的受弯性能。本文通过具体算例分析得出,受弯性能比较好的是腹板均匀布置且每室的高宽比为[1:1,4:3]的多室钢箱梁。 3.对其扭转的分析,仍然沿用结构力学中的力法,虚构切口,利用切口处的变形协调条件建立方程,导出了多室带肋钢箱梁的扭转剪应力计算式。 4.在满足规范规定的纵向加劲肋间距的前提下,本文建议宜均匀对称地把纵向加劲肋布置在钢箱梁中,而且加劲肋数量的增加,有助于增大箱梁的抗扭刚度,从而提高箱梁的扭转性能。