第5章-3梁局部稳定性

1第五章受弯构件第五节梁的局部稳定和腹板加劲肋设计一、梁局部失稳的概念横向荷载作用下，梁的受压翼缘和腹板都可能因弯曲压应力和剪应力的作用而发生翘曲失稳，称钢梁丧失局部稳定。产生压应力的原因：(1)截面受弯——上翼缘受压，腹板有受压区(2)腹板受剪——主压应力方向(3)集中荷载——局部压应力2第五章受弯构件二、各种受力状态下的局部稳定性薄板弹性屈曲，屈曲应力（或临界应力）屈曲系数，k与应力分布和边界条件有关薄板弹塑性屈曲应力为弹性模量修正系数，为弹性嵌固系数。第五节梁的局部稳定和腹板加劲肋设计3第五章受弯构件二、各种受力状态下的局部稳定性1、翼缘局部稳定(2)弹性极限状态边缘应力fy，近似均匀受压(3)弹性设计时，保证弹性极限状态不发生局部失稳(1)三边简支，一边自由板，受力状态近似为均匀受压，与压杆翼缘板接近，稳定计算方法基本相同(按板件宽厚比限值控制）第五节梁的局部稳定和腹板加劲肋设计4第五章受弯构件二、各种受力状态下的局部稳定性1、翼缘局部稳定(4)考虑截面塑性发展，翼缘基本均匀受压，应力fy(5)按截面部分塑性设计时(gx=1.05)，保证极限状态不发生局部失稳(6)超静定梁采用塑性设计方法，允许截面出现塑性铰并要求有一定转动能力，翼缘的应变发展很大，甚至达到应变硬化。第五节梁的局部稳定和腹板加劲肋设计5第五章受弯构件二、各种受力状态下的局部稳定性1、翼缘局部稳定箱梁腹板间翼缘板：

第五节梁的局部稳定和腹板加劲肋设计6第五章受弯构件二、各种受力状态下的局部稳定性2、腹板局部稳定腹板局部屈曲计算分两类：1）利用腹板屈曲后强度：承受静力荷载的受弯构件宜在腹板的局部稳定计算中利用腹板屈曲后强度，以达到充分发挥材料抗力的性能。2）不利用腹板屈曲后强度：直接承受动力荷载的吊车梁与其它需要计算疲劳的构件在腹板的局部稳定计算中不考虑腹板屈曲后强度。第五节梁的局部稳定和腹板加劲肋设计7第五章受弯构件二、各种受力状态下的局部稳定性2、腹板局部稳定四边支承板，复杂应力状态。在弯曲压应力、剪应力、局部压应力及相应的联合作用下发生板件失稳。工程中通过配置各种加劲肋保证腹板的局部稳定性。第五节梁的局部稳定和腹板加劲肋设计8第五章受弯构件二、各种受力状态下的局部稳定性2、腹板局部稳定对简支梁，哪些区格主要受有剪应力作用？正应力作用？剪应力和正应力联合作用？局部压应力？第五节梁的局部稳定和腹板加劲肋设计9第五章受弯构件二、各种受力状态下的局部稳定性2、腹板局部稳定（1）纯弯四边简支板屈曲系数加荷边简支，其余两边固定腹板简支于翼缘：腹板固定于翼缘：第五节梁的局部稳定和腹板加劲肋设计10第五章受弯构件二、各种受力状态下的局部稳定性梁腹板与受拉翼缘：基本属于完全固定梁腹板与受压翼缘：

a、刚性铺板或焊有钢轨，上翼缘不能扭转，腹板上边缘近于固定。即翼缘扭转受到约束，对四边简支板的临界应力乘以b、无刚性构件连接介于固定和铰接之间。即翼缘扭转未受到约束，对四边简支板的临界应力乘以第五节梁的局部稳定和腹板加劲肋设计11第五章受弯构件二、各种受力状态下的局部稳定性取，以保证腹板在边缘屈服前不发生屈曲，则翼缘扭转受到约束翼缘扭转未受到约束满足此式，在纯弯曲作用下，腹板不会丧失稳定GB50017规范采用国际通行的通用高厚比第五节梁的局部稳定和腹板加劲肋设计12第五章受弯构件二、各种受力状态下的局部稳定性弹性临界应力：GB50017规范用1.1f代替fy：规范给出三个临界公式，分别适用于塑性、弹塑性、弹性范围：第五节梁的局部稳定和腹板加劲肋设计13第五章受弯构件二、各种受力状态下的局部稳定性第五节梁的局部稳定和腹板加劲肋设计考虑到残余应力和几何缺陷，把塑性范围缩小到弹性范围推迟到，中间为弹塑性范围。14第五章受弯构件二、各种受力状态下的局部稳定性2、腹板局部稳定（2）纯剪－主压应力方向失稳对四边简支板，屈曲系数K近似取用：第五节梁的局部稳定和腹板加劲肋设计15第五章受弯构件二、各种受力状态下的局部稳定性2、腹板局部稳定（2）纯剪－主压应力方向失稳考虑到翼缘对腹板的约束作用，取嵌固系数GB50017规范采用通用高厚比，给出用于塑性、弹塑性和弹性范围三个公式：其中：第五节梁的局部稳定和腹板加劲肋设计16第五章受弯构件二、各种受力状态下的局部稳定性2、腹板局部稳定（2）纯剪－主压应力方向失稳当腹板不设加劲肋，K＝5.34。若要求，则得到高厚比限值满足此式，在纯剪曲作用下，腹板不会丧失稳定考虑到区格平均剪应力一般低于规范规定限值为第五节梁的局部稳定和腹板加劲肋设计17第五章受弯构件二、各种受力状态下的局部稳定性2、腹板局部稳定（3）局部压力－受集中力作用，类似于受压薄板对四边简支板屈曲系数为第五节梁的局部稳定和腹板加劲肋设计18第五章受弯构件二、各种受力状态下的局部稳定性2、腹板局部稳定（3）局部压力－受集中力作用，类似于受压薄板考虑到翼缘对腹板的约束作用，可以取嵌固系数：屈曲系数和嵌固系数的乘积简化为：GB50017规范给出用于塑性、弹塑性和弹性范围三个公式：第五节梁的局部稳定和腹板加劲肋设计19第五章受弯构件二、各种受力状态下的局部稳定性2、腹板局部稳定其中：第五节梁的局部稳定和腹板加劲肋设计20第五章受弯构件二、各种受力状态下的局部稳定性2、腹板局部稳定（4）多种应力共同作用

梁腹板的上述三种应力经常同时出现在同一区格，因此考虑它们对腹板屈曲的联合效应。联合作用下的临界条件一般用相关公式来表达。第五节梁的局部稳定和腹板加劲肋设计21第五章受弯构件三、提高腹板局部稳定性的方法控制高厚比——提高临界应力>fy布置加劲肋——提高刚度，减小变形纵向加劲肋——避免弯曲压应力失稳，受压区横向加劲肋——避免剪切应力失稳，剪力大区域支承加劲肋——避免局部压应力失稳，集中力处第五节梁的局部稳定和腹板加劲肋设计22第五章受弯构件四、腹板加劲肋布置和计算第五节梁的局部稳定和腹板加劲肋设计ττττhoahoa23第五章受弯构件四、腹板加劲肋布置和计算加劲肋的作用：限制加劲肋处板件的侧向位移，约束板件自由翘曲，提高临界应力为提高临界剪应力，设置横向加劲肋;为提高临界弯曲应力，在波峰处设置纵向加劲肋;为提高临界轮压应力，在波峰处设置竖向短加劲肋

第五节梁的局部稳定和腹板加劲肋设计24第五章受弯构件四、腹板加劲肋布置和计算1、对无局部压应力的梁，可不配置加劲肋。对有局部压应力的梁，应按构造配置加劲肋。第五节梁的局部稳定和腹板加劲肋设计按构造配横向加劲肋可不配置加劲肋25第五章受弯构件四、腹板加劲肋布置和计算2、(1)需按计算布置横向加劲肋。（受压翼缘扭转受到约束）或（受压翼缘扭转未受到约束）第五节梁的局部稳定和腹板加劲肋设计26第五章受弯构件四、腹板加劲肋布置和计算(2)横向加劲肋间距a验算第五节梁的局部稳定和腹板加劲肋设计h0ahoaaa、先布置加劲肋，再计算各区格板的平均作用应力和相应的临界应力，使其满足稳定条件。b、若不满足，调整加劲肋间距，重新计算27第五章受弯构件四、腹板加劲肋布置和计算(2)横向加劲肋间距a验算s－所计算腹板区格内，由平均弯矩产生的腹板计算高度边缘的弯曲正应力t－所计算腹板区格内，由平均剪力产生的腹板平均剪应力sc－腹板计算高度边缘的局部压应力第五节梁的局部稳定和腹板加劲肋设计28第五章受弯构件四、腹板加劲肋布置和计算3(1)同时布置横向加劲肋和纵向加劲肋▲

纵向加劲肋布置在压应力区▲

纵向加劲肋布置在横向加劲肋之间（受压翼缘扭转受到约束）或（受压翼缘扭转未受到约束）第五节梁的局部稳定和腹板加劲肋设计29第五章受弯构件四、腹板加劲肋布置和计算▲区格I计算(2)纵向加劲肋计算▲加劲肋位置布置在压应力区第五节梁的局部稳定和腹板加劲肋设计303132第五章受弯构件四、腹板加劲肋布置和计算▲区格II计算—按仅设横向加劲肋计算第五节梁的局部稳定和腹板加劲肋设计33第五章受弯构件四、腹板加劲肋布置和计算▲区格II计算—按仅设横向加劲肋计算第五节梁的局部稳定和腹板加劲肋设计式中:

σ２—计算区格，平均弯矩作用下，腹板纵向加劲肋处的弯曲压应力；

σｃ２—腹板在纵向加劲肋处的局部压应力，取

τ—计算同前。3435(３)受压翼缘和纵向加劲肋间设有短加劲肋的区格板ah１h２a1h1式中：

σ、σc、τ---计算同前；3637第五章受弯构件四、腹板加劲肋布置和计算局部布置横向加劲肋