在板梁承受较大的固定集中荷载处(包括梁的支座处),常需设置支承加劲肋,把集中荷载传递到梁的腹板上。支承加劲肋应在腹板两侧成对配置如图5.25所示。支承加劲肋同时又具有横向加劲肋的作用,因此,它必须符合横向加劲肋的截面尺寸要求。
支承加劲肋截面的计算主要包含两个内容:①按轴心受压构件计算其在腹板平面外的稳定性;②进行加劲肋端部承压截面或连接的计算,若加劲肋端部为刨平顶紧于翼缘或柱顶时,应计算其端部承压应力;若加劲肋端部为焊接,则应计算其焊缝应力。同时还需计算加劲肋与腹板的角焊缝连接,但通常算得的焊脚尺寸很小,往往由构造要求hfmin控制。
5.5.3.1 按轴心受压构件计算腹板平面外的稳定性
当支承加劲肋在腹板平面外屈曲时,必带动部分腹板一起屈曲。因而计算截面除加劲肋本身截面外还需计入与其相邻的部分腹板的截面。规范中规定,取加劲肋每侧范围内的腹板(如图5.25所示),当加劲肋一侧的腹板实际宽度小于时,取实际宽度。中心受压构件的计算简图如图5.25(a)、(b)所示,在集中力N作用下,其反力分布于杆长范围内,其计算长度理论上可小于腹板的高度h0,我国设计规范中偏安全地规定取为h0。
验算公式为
图5.25 支承加劲肋
(a)中间支承加劲肋;(b)、(c)支座支承加劲肋
5.5.3.2 端部承压应力的计算
验算条件为
Ace为加劲肋端面净承压面积,即扣除加劲肋端面切角后的面积[如同图5.25(b)的上端]。钢材的端面承压强度设计值fce见附表1.1。
5.5.3.3 支承加劲肋与钢梁腹板的角焊缝连接
计算公式为
在确定每条焊缝长度lw时,要扣除加劲肋端部的切角长度。因焊缝所受内力可看作沿焊缝通长均布,故不必考虑lw是否大于限值60hf。
【例5.1】 试配置例5.6中9m跨的焊接板梁的加劲肋和确定加劲肋的截面尺寸,对各区格进行局部稳定性验算。
解:从例5.5和5.6已知板梁跨度中央部分的截面为:
翼边缘 2-14×280
腹 板 1-8×800
惯性矩IX=164015cm4;在离梁端1.91m处,上、下翼缘板改为-14×140,惯性矩IX1=99074cm4。
梁所受荷载为静力荷载,荷载简图及内力图复制如图5.26(a)所示。跨度中点Mmax=848.6k N·m,梁端Vmax=284.3k N。
图5.26 例5.6中板梁加劲肋的配置
(1)加劲肋布置
考虑到在1/3跨度处有次梁相连,该处必须设横向加劲肋,横向加劲肋的最大间距为2.5h0=2.5×800=2000cm,故最后取横向加劲肋间距a=1500mm,布置如图5.26(e)所示。
(2)区格①的局部稳定性验算。
1)区格所受应力
式中m1和M2为所计算区格左、右的弯矩,见图5.26(c);ymax为中和轴至腹板上端的距离。
σc=0
2)区格的临界应力
σcr=f=215N/mm2(www.xing528.com)
τcr=[1-0.59(λs-0.8)]fv= [1-(0.958-0.8)]×125=113.3(N/mm2)λc,cr不必计算。
3)局部稳定验算。
验算条件为
(3)区格③的局部稳定验算
局部稳定条件为
式中 σcr=215N/mm2[见(2)]。
(4)区格②的局部稳定验算
稳定的条件为
通过以上计算,说明取a=1500mm的横向加劲肋布置是合适的。
(5)横向加劲肋的截面尺寸
,采用bs=65mm≈66.7mm。
,采用的ts=6mm。
这里所以选用bs=65mm,主要是使加劲肋外边缘不超过翼缘板的边缘,即2bs+tw=2×65+8=138mm<b1=140mm,即图5.26(d)。
(6)支座处支承加劲肋的设计。采用突缘式支承加劲肋如图5.26(e)所示。
1)按端面承压强度试选加劲肋厚度。已知fce=325N/mm2(见附表1.1),支座反力[见图5.26(a)]为
bs=140mm(与翼缘板等宽)
需要
考虑到支座支承加劲肋是主要传力构件,为保证其使梁在支座处有较强的刚度,取加劲肋厚度与梁翼缘板厚度大致相同,今采用ts=12mm。加劲肋端面刨平顶紧,突缘伸出板梁下翼缘底面的长度为20mm<构造要求2ts。
2)按轴心受压构件验算加劲肋在腹板平面外的稳定。支承加劲肋的截面积计入部分腹板截面积[参见图5.26(f)]
查附表4.3(适用于Q235钢,c类截面),得φ=0.935
3)加劲肋与腹板的角焊缝连接计算
∑lw=2(h0-2hf)≈2(800-10)=1580(mm)
=160N/mm2(附表1.2)
需要
构造要求
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