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【钢结构·技术】钢吊车梁稳定设计的合理方法

摘要:对于吊车梁,GB50017—2017的设计方法存在问题,其中有:1)按照GB50017—2017的方法计算的腹板承压应力仍然比精确有限元值偏小15%和24%(文献[1]);2)钢梁稳定系数比试验数据的95%保证率的数值偏大10%~20%(文献[2-5])。本文揭示了无制动梁的吊车梁设计的又一缺陷:钢梁稳定系数基于一个不可能达到的受压边缘屈服弯矩,偏大约15%,吊车梁稳定计算偏不安全。为此提出了新的稳定系数公式,并与有限元结果进行了对比,精度良好。新的稳定系数基于受拉侧塑性屈服达到一定深度、受压边缘刚刚屈服时的弯矩,该弯矩小于按照弹性计算的受压边缘屈服弯矩,从而使计算结果更加合理。.

关键词:吊车梁,弯扭屈曲,单轴对称截面

1 现行规范规定

2 存在问题

3 讨 论

4 稳定系数公式

5 有限元验证

式(12a,b)引入了截面的宽高比这个参数,从图2和图3可见,这组公式对不同宽高比的截面和不同荷载作用点高度的单轴对称截面钢梁有良好的精度。

6 结论

对于吊车梁,GB50017—2017的设计方法仍存在问题,其中有:1)GB50017—2017的方法计算的吊车梁腹板承压应力仍然偏小15%和24%(文献[1]);2)钢梁稳定系数偏大(文献[2—5])。本文揭示了无制动梁的吊车梁设计的又一缺陷:钢梁稳定系数基于一个偏大的、不可能达到的受压边缘屈服弯矩。实际吊车梁计算表明,偏大程度约为15%,从而使得式(1)的第1项进一步偏小。本文提出了新的适用于吊车梁设计的极限弯矩:受拉区屈服已经达到一定深度、受压边缘刚刚屈服的状态对应的弯矩,并给出了该弯矩的计算公式。以此弯矩定义钢梁稳定系数,并作为稳定计算的依据,提出了新的钢梁稳定系数计算公式。

作为一个临时的近似的措施,按照现行的《钢结构设计标准》设计(公式不变,稳定系数不变),式(1)中第1项应至少除以不大于0.85/1.1=0.77的系数,如果钢梁处在正则化长细比1.0附近,宜除以0.7。对于设置了制动桁架的吊车梁,在受压翼缘的强度计算中的第一项同样应除以F3.

参考文献

[1] Tong Genshu, Xuan Zejun(2018),Revisiting the bearing stresses in webs of crane runway girders under wheel loads, Advances in Structural Engineering, 2018,21(9):1792-1801.

[2] 童根树. 钢梁稳定性再研究:中国规范的演化及其存在问题(I)[J]. 工业建筑, 2014, 44(1):154-159. (Tong Genshu A Research on stability of steel beams: historical evolvement and deficiencies of Chinese code (I) [J]. Industrial Construction, 2014, 44(1):154-159. (in Chinese))

[3] 童根树. 钢梁稳定性再研究:国际上的试验研究和理论分析(II)[J]. 工业建筑, 2014, 44(2):142-146.( Tong Genshu. A research on stability of steel beams: international tests and theoretical analysis(II) [J]. Industrial Construction, 2014, 44(2):142-146. ((in Chinese))

[4] 童根树. 钢梁稳定性再研究:国际上规范对比及其可靠度分析(III)[J]. 工业建筑, 2014,44(3):162-168.(Tong Genshu. A research on stability of steel beams (III): comparison among codes and reliability analysis. [J]. Industrial Construction, 2014,44(3):162-168.(in Chinese))

[5] 童根树. 钢梁稳定性再研究:国内近年的研究成果和建议(Ⅳ)[J]. 工业建筑, 2014, 44(4):146-151.(Tong Genshu. A research on stability of steel beams: recent researches in China and suggestions(IV) [J]. Industrial Construction, 2014, 44(4):146-151 (in Chinese))

(来源:2020年《钢结构(中英文)》,待刊出)

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