實腹鋼梁的實用設(shè)計和計算

張霄睿 王曉晨

北方重工裝卸設(shè)備分公司

實腹鋼梁的實用設(shè)計和計算

張霄睿 王曉晨

北方重工裝卸設(shè)備分公司

由于組合鋼梁可設(shè)計和制造成任意高度和寬度，并通過計算可使得材料利用經(jīng)濟(jì)合理，施焊方便，制造快捷，所以，在我們設(shè)計的堆取料機(jī)鋼梁當(dāng)中，組合梁最為普遍，在組合梁中，又以簡支梁和懸臂梁最為常用。

實腹鋼梁；組合梁；實用設(shè)計和計算

描述實腹鋼梁分為型鋼梁和組合梁(由鋼板組合焊接而成，所以有時我們稱為板梁)，由于組合鋼梁可設(shè)計和制造成任意高度和寬度，通過逐一改變截面的翼緣寬度﹑腹板高度﹑翼緣厚度﹑和腹板厚度這四個參數(shù)中的一個而保持其他參數(shù)不變，分析該參數(shù)對截面塑性抵抗矩的影響程度，可得出兩種截面的翼緣寬度﹑腹板高度對截面塑性抵抗矩的提升最重要。所以，通過計算可使得材料利用經(jīng)濟(jì)合理，施焊方便，制造快捷，在我們設(shè)計的堆取料機(jī)鋼梁當(dāng)中，組合梁最為普遍，在組合梁中，又以簡支梁和懸臂梁最為常用。

1.實腹簡支梁鋼的實用設(shè)計

我們堆取料機(jī)上用的實腹鋼梁，一般只計算梁的剛度(一般以撓度值來表示)和強(qiáng)度(一般以應(yīng)力值來表示)，而不用計算梁的整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性[這是因為我們的橋梁不像起重機(jī)的橋梁多有橫向(歪拉斜拽)和局部壓應(yīng)力(吊鉤叉車)]。

在很多參考資料中，對于橋梁的剛度(即下?lián)隙鹊目刂浦?都有規(guī)定，比如我們最常用參考的《起重機(jī)設(shè)計手冊》和國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T3811《起重機(jī)設(shè)計規(guī)范》等書籍，都對橋梁撓度值有詳細(xì)的論述，理論性極強(qiáng)。例如在《起重機(jī)設(shè)計規(guī)范》第5.5.2.1條中推薦各種不同的起重機(jī)撓度控制值有撓度(S為跨度，有時也用L或者l表示)。這些不同的剛度要求與起重機(jī)的工作危險程度和要求所吊的物品準(zhǔn)確的定位在橋梁的精確位置有關(guān)。比如說，平動電葫蘆吊車起重量小，工作速度慢，撓度值f≤S，而重要的場合，比如核電站或起吊鋼水包的吊車，要求被吊物精確地定位(若撓度很大，則吊車會向下彎處滑動)，此時要求撓度值f≤S。

所以說，若撓度值控制的越小，則要求橋梁的跨度越大。橋梁的截面越大，橋梁的重量也越大，成本也越高。合理地確定橋梁的實用撓度值是橋梁設(shè)計中的一個最關(guān)鍵的前起條件。結(jié)合撓度及根據(jù)以往的現(xiàn)場反饋回來的信息，我們常用簡支實腹鋼梁的剛度要求f撓度值應(yīng)，較為實用，或者可以。所以說，剛度條件決定了梁的最小高度。

2.合理的確定梁的截面高度的實用方法

從材料力學(xué)可知簡支梁的撓度

這里q——均布載荷；

圖一

從上式可看出，對于鋼制件，橋梁的撓度與材料無關(guān)，只與梁的截面尺寸有關(guān)，所以，合理的確定梁截面的幾何尺寸和高度是最重要的計算過程。

對于常用材料Q235(=235MPa)，我們一般將設(shè)計應(yīng)力控制在=100MPa，考慮可能產(chǎn)生的不平均因素(不平均系數(shù)fξ=1.3)，最大的尖峰應(yīng)力=1.3=130MPa，因為

例如，梁跨度為30000mm，應(yīng)力控制在80MPa，撓度控制在，則驗算梁的強(qiáng)度(應(yīng)力)

因為第2條中求梁高時假設(shè)應(yīng)力控制在σ =80MPa的，所以，在H=1440mm的前提下，確定梁的具體幾何截面和板厚，從而求得J和W及進(jìn)而驗算是否滿足，否則重新改變翼緣寬度B，梁高H，腹板厚度σ等。

[1]單祖輝.材料力學(xué)教程.北京：高等教育出版社，2004.4(2008 重印)

[2]馬壯，趙越超，馬修泉.工程材料與成型工藝.沈陽：東北大學(xué)出版社，2007.3