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4.3 局部稳定
轻、中级工作制吊车梁计算腹板的稳定性时,吊车轮压设计值可乘以折减系数0.9。
图4.3.2 加劲肋布置
1-横向加劲肋;2-纵向加劲肋;3-短加劲肋
2 当时,应配置横向加劲肋。其中,当(受压翼缘扭转受到约束,如连有刚性铺板、制动板或焊有钢轨时)或(受压翼缘扭转未受到约束时),或按计算需要时,应在弯曲应力较大区格的受压区增加配置纵向加劲肋。局部压应力很大的梁,必要时尚宜在受压区配置短加劲肋。
任何情况下,h0/tw均不应超过250。
此处h0为腹板的计算高度(对单轴对称梁,当确定是否要配置纵向加劲肋时,h0应取腹板受压区高度hc的2倍),tw为腹板的厚度。
3 梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处,宜设置支承加劲肋。
4.3.3 仅配置横向加劲肋的腹板(图4.3.2 a),其各区格的局部稳定应按下式计算:
τ——所计算腹板区格内,由平均剪力产生的腹板平均剪应力,应按τ=V/(hwtw)计算,hw为腹板高度;
σc——腹板计算高度边缘的局部压应力,应按公式(4.1.3-1)计算,但取式中的ψ=1.0;
σcr、τcr、σc,cr——各种应力单独作用下的临界应力,按下列方法计算:
1)σcr按下列公式计算:
当λb≤0.85时:
当梁受压翼缘扭转受到约束时:
2)τcr按下列公式计算:
当λs≤0.8时:
当a/h0≤1.0时:
当λc≤0.9时:
当0.5≤a/h0≤1.5时:
4.3.4 同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强的腹板(图4.3.2b、c),其局部稳定性应按下列公式计算:
1 受压翼缘与纵向加劲肋之间的区格:
式中 σcr1、τcr1、σc,cr1分别按下列方法计算:
1)σcr1按公式(4.3.3-2)计算,但式中的λb改用下列λb1代替。
当梁受压翼缘扭转受到约束时:
当梁受压翼缘扭转未受到约束时:
式中 h1——纵向加劲肋至腹板计算高度受压边缘的距离。
2)τcr1按公式(4.3.3-3)计算,将式中的h0改为h1。
3)σc,cr1按公式(4.3.3-2)计算,但式中的λb改用下列λc1代替。
当梁受压翼缘扭转受到约束时:
当梁受压翼缘扭转未受到约束时:
2 受拉翼缘与纵向加劲肋之间的区格:
式中 σ2——所计算区格内由平均弯矩产生的腹板在纵向加劲肋处的弯曲压应力;
σc2——腹板在纵向加劲肋处的横向压应力,取0.3σc。
1)σc2按公式(4.3.3-2)计算,但式中的λb改用下列λb2代替。
2)τcr2按公式(4.3.3-3)计算,将式中的h0改为h2(h2=h0-h1)。
3)σc,cr2按公式(4.3.3-4)计算,但式中的h0改为h2,当a/h2>2时,取a/h2=2。
4.3.5 在受压翼缘与纵向加劲肋之间设有短加劲肋的区格(图4.3.2d),其局部稳定性按式(4.3.4-1)计算。该式中的σcr1仍按4.3.4条1款之1)计算;τcr1按式(4.3.3-3)计算,但将h0和a改为h1和a1(a1为短加劲肋间距);σc,cr1按式(4.3.3-2)计算,但式中λb改用下列λc1代替。
当梁受压翼缘扭转受到约束时:
当梁受压翼缘扭转未受到约束时:
对a1/h1>1.2的区格,公式(4.3.5)右侧应乘以
4.3.6 加劲肋宜在腹板两侧成对配置,也可单侧配置,但支承加劲肋、重级工作制吊车梁的加劲肋不应单侧配置。
横向加劲肋的最小间距应为0.5h0,最大间距应为2h0(对无局部压应力的梁,当h0/tw≤100时,可采用2.5h0)。纵向加劲肋至腹板计算高度受压边缘的距离应在hc/2.5~hc/2范围内。
在腹板两侧成对配置的钢板横向加劲肋,其截面尺寸应符合下列公式要求:
外伸宽度:
在同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强的腹板中,横向加劲肋的截面尺寸除应符合上述规定外,其截面惯性矩Iz尚应符合下式要求:
当a/h0≤0.85时:
注:1 用型钢(H型钢、工字钢、槽钢、肢尖焊于腹板的角钢)做成的加劲肋,其截面惯性矩不得小于相应钢板加劲肋的惯性矩。
2 在腹板两侧成对配置的加劲肋,其截面惯性矩应按梁腹板中心线为轴线进行计算。
3 在腹板一侧配置的加劲肋,其截面惯性矩应按与加劲肋相连的腹板边缘为轴线进行计算。
4.3.7 梁的支承加劲肋,应按承受梁支座反力或固定集中荷载的轴心受压构件计算其在腹板平面外的稳定性。此受压构件的截面应包括加劲肋和加劲肋每侧
范围内的腹板面积,计算长度取h0。
当梁支承加劲肋的端部为刨平顶紧时,应按其所承受的支座反力或固定集中荷载计算其端面承压应力(对突缘支座尚应符合本规范第8.4.12条的要求);当端部为焊接时,应按传力情况计算其焊缝应力。
支承加劲肋与腹板的连接焊缝,应按传力需要进行计算。
4.3.8 梁受压翼缘自由外伸宽度b与其厚度t之比,应符合下式要求:
箱形截面梁受压翼缘板在两腹板之间的无支承宽度b0与其厚度t之比,应符合下式要求:
注:翼缘板自由外伸宽度b的取值为:对焊接构件,取腹板边至翼缘板(肢)边缘的距离;对轧制构件,取内圆弧起点至翼缘板(肢)边缘的距离。
1 对原来按无限弹性计算的腹板各项临界应力作了弹塑性修正;
2 修改了设置横向加劲肋的区格在几种应力共同作用下的临界条件;
3 无局部压应力且承受静力荷载的工字形截面梁推荐按新增的4.4节利用腹板屈曲后强度。
4 对轻、中级工作制吊车梁,为了适当考虑腹板局部屈曲后强度的有利影响,故吊车轮压设计值可乘以折减系数0.9。
4.3.2 需要配置纵向加劲肋的腹板高厚比,由原来硬性规定的界限值改为根据计算需要配置。但仍然给出高厚比的限值,并按梁受压翼缘扭转受到约束与否分为两档,即:170 和150 ;还增加了在任何情况下高厚比不应超过250的规定,以免高厚比过大时产生焊接翘曲。
4.3.3 多种应力作用下原用的临界条件公式来源于完全弹性条件。新的公式(4.3.3-1)参考了澳大利亚规范等资料,适合予弹塑性修正后的临界应力。
单项临界应力σcr、τcr、σc,cr各有三个计算公式,如σcr为(4.3.3-2a、b、c)三个式子(图6)。其中第一个为临界应力等于强度设计值;第三个为完全弹性的临界应力,而第二个则为弹性屈曲到屈服之间的过渡。虽然三个公式在形式上都以钢材强度设计值f(或fv)为准,但第三个式子的f(或fv)乘以1.1后相当于fy(或fvy),亦即不计抗力分项系数。弹性和非弹性范围区别对待的原因,是当板处于弹性范围时存在较大的屈曲后强度,安全系数可以小一些,只保留荷载分项系数就够了。早在编制TJ 17-74规范时,一般安全系数为1.41,而腹板稳定的安全系数为1.25,相当于前者的1/1.13。第三个式子采用系数1.1,才能使本规范的弹性临界应力不低于74和88规范。
公式采用国际上通行的表达方式,即以通用高厚比(正则化宽厚比):
弹塑性过渡段采用直线式(4.3.3-2b)比较简便。其下起始点参照梁整体稳定计算,弹性界限为0.6fy,相应的 。考虑到腹板局部屈曲受残余应力影响不如整体屈曲大,故取λb=1.25。
腹板在弯矩作用下屈曲,是压应力引起的。因此,对单轴对称的工字形截面梁,在计算λb时以2hc代替h0。
τcr、σc,cr情况和σcr类似,但单轴对称截面仍以h0为准。这两个临界应力的计算公式中,嵌固系数均保留原规范的数值,故不区分受压翼缘扭转是否受到约束。
4.3.4 有纵向加劲肋时,多种应力作用下的临界条件也有改变。受拉翼缘和纵向加劲肋之间的区格,相关公式和仅设横向加劲肋者形式上相同,而受压翼缘和纵向加劲肋之间的区格则在原公式的基础上对局部压应力项加上平方。这一区格的特点是高度比宽度小很多,σc和σ(或τ)的相关曲线上凸得比较显著。单项临界应力的计算公式都和仅设横向加劲肋时一样,只是由于屈曲系数不同,通用高厚比的计算公式有些变化。
在公式(9)中,代入屈曲系数k=5.13,并取χ=1.4和1.0(分别相当于翼缘扭转受到约束和未受到约束),即得λb1计算式[规范公式(4.3.4-2a、b)]中分母
4.3.5 在受压翼缘与纵向加劲肋之间设置短加劲肋使腹板上部区格宽度减小,对弯曲压应力的临界值并无影响。对剪应力的临界值虽有影响,仍可用仅设横向加劲肋的临界应力公式计算。计算时以区格高度h1和宽度a1代替h0和a。影响最大的是横向局部压应力的临界值,需要用式(4.3.5)代替(4.3.4-3)来计算λc1,原因是仅设纵向加劲肋时,腹板区格为一窄条,接近两边支承板,而设置短加劲肋后成为四边支承板,压应力临界值得到提高。当a1/h1≤1.2时,式(9)中的k可取常数6.8;当a1/h1>1.2时,则k呈直线变化。χ系数按受压翼缘扭转有无约束分别取1.4和1.0。
4.3.6 为使梁的整体受力不致产生人为的侧向偏心,加劲肋最好两侧成对配置。但考虑到有些构件不得不在腹板一侧配置横向加劲肋的情况(见图7),故本条增加了一侧配置横向加劲肋的规定。其外伸宽度应大于按公式(4.3.6-1)算得值的1.2倍,厚度应大于其外伸宽度的1/15。其理由如下:
对短加劲肋外伸宽度及其厚度均提出规定,其根据是要求短加劲肋的线刚度等于横向加劲肋的线刚度。即:
本条还规定了短加劲肋最小间距为0.75h1,这是根据a/h2=1/2、h2=3h1、a1=a/2等常用边长之比的情况导出的。
4.3.8 明确受压翼缘外伸宽厚比分为两档,以便和4.1.1条相配合。
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