李奕金　彭加欣

摘 要：箱型梁是工程中廣泛應(yīng)用的構(gòu)件，為了更直接的取得工程需要截面塑性抵抗矩，本文截面塑性抵抗矩為變量，對(duì)比腹板高度與翼緣高度的增幅，分析出增大腹板高度，能較大幅度的提高梁的抗彎強(qiáng)度，為設(shè)計(jì)者進(jìn)行塑性設(shè)計(jì)時(shí)選擇合理截面尺寸提供數(shù)據(jù)參考。

關(guān)鍵詞：箱型梁；截面塑性抵抗矩；影響程度；增幅

1.引言

箱型梁結(jié)構(gòu)美觀、施工便利、結(jié)構(gòu)具有較大的抗彎剛度和抗扭剛度而被廣泛應(yīng)用于公路和市政橋梁中[1]。然而大多數(shù)設(shè)計(jì)者在進(jìn)行截面設(shè)計(jì)時(shí)單純考慮梁彈性破壞的情況，導(dǎo)致材料的浪費(fèi)，也增加了工程造價(jià)。本文以塑性理論為基，避免繁瑣的計(jì)算[2]，僅考慮箱型梁截面在僅承受彎矩的作用下產(chǎn)生理想的塑性破壞[3]，根據(jù)實(shí)際情況僅分析梁承受豎直方向荷載時(shí)，通過分析對(duì)于x軸的截面塑性抵抗矩wpx的變化對(duì)截面幾何尺寸參數(shù)影響程度，反推出截面幾何尺寸參數(shù)對(duì)其塑性抵抗矩的影響大小。

如圖1所示箱型梁的截面示意圖，箱型梁的截面塑性抵抗矩公式為：

Wpx=Bt（h+t）+0.5dh2

式中：h—腹板高度；d—腹板寬度； t—翼緣高度； B—翼緣寬度。

從表達(dá)式看出：箱型梁的截面塑性抵抗矩是由其4個(gè)幾何參數(shù)決定的，腹板寬度對(duì)截面塑性抵抗矩的影響較小；同時(shí)在實(shí)際工程中，為了方便設(shè)計(jì)施工梁截面的翼緣寬度往往為標(biāo)準(zhǔn)化尺寸，因此以腹板寬度和翼緣寬度為定值，只考慮箱型梁截面塑性抵抗矩的變化對(duì)腹板高度和翼緣高度的影響。以箱型梁的截面塑性抵抗矩為自變量，依次以腹板高度和翼緣高度為因變量，保持其它幾何尺寸參數(shù)不變，通過該幾何參數(shù)的增量可以反推出該幾何參數(shù)對(duì)箱型梁的截面塑性抵抗矩的影響大小。

2.計(jì)算分析

2.1 腹板高度h的變化

取d=50mm，t=50mm，B=500mm， Wpx為自變量，從2.00×107mm3開始，以1.50×106mm3遞增，則Wpx和 S與h的關(guān)系如表1：

可得：隨著塑性抵抗矩Wpx增大，腹板高度h越來(lái)越大，但是其增幅越來(lái)越小，增幅范圍大體在2%～6%。

2.2 翼緣高度t的變化

取h=500mm，d=50mm，B=500mm， Wpx為變量，從2.00×107mm3開始，以1.50×106mm3遞增，則Wpx和 S與t的關(guān)系如表2：

可得：截面塑性抵抗矩Wpx增大，翼緣高度t越來(lái)越大，但是其增幅越來(lái)越小，增幅范圍大體在3%～10%。

3 參數(shù)對(duì)比分析

當(dāng)Wpx增加量相同時(shí)，幾何參數(shù)h、t也都有一定的增幅，具體關(guān)系曲線如下圖2所示。

由圖2可得：初始時(shí)翼緣高度t的增幅較腹板高度h的增幅大，隨著截面塑性抵抗矩的增大，翼緣高度t和腹板高度h增幅逐漸接近相等。綜上分析可得增大翼緣高度t更能有效提高箱型梁的截面塑性抵抗矩。

4 結(jié)論

在工程設(shè)計(jì)中需要提高箱型梁的塑性抗彎能力時(shí)，在結(jié)合構(gòu)件的實(shí)際尺寸前提下，應(yīng)該優(yōu)先選擇加加截面的腹板高度，從而更加有效的增加箱形梁的截面塑性抵抗矩。

參考文獻(xiàn)

[1]周資斌，鞠三.提高混凝土箱梁截面抗剪扭性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].中外公路，2011，31（04）：181-183

[2]梁遠(yuǎn)森，徐建設(shè)，王步，等.鋼結(jié)構(gòu)的塑性設(shè)計(jì)以及鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)變硬化性能[J].工業(yè)建筑， 2003，33（01）：60-62

[3]沈祖炎，陳揚(yáng)驥，陳以一.鋼結(jié)構(gòu)基本原理[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005：63

[4]橋梁工程/劉嘉玲主編.北京：人民交通出版社，2006.12