實腹鋼梁的實用設計和計算

張霄睿 王曉晨

北方重工裝卸設備分公司

實腹鋼梁的實用設計和計算

張霄睿 王曉晨

北方重工裝卸設備分公司

由于組合鋼梁可設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濟合理，施焊方便，制造快捷，所以，在我們設計的堆取料機鋼梁當中，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中的一個而保持其他參數不變，分析該參數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濟合理，施焊方便，制造快捷，在我們設計的堆取料機鋼梁當中，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計

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

在很多參考資料中，對于橋梁的剛度(即下撓度的控制值)都有規定，比如我們最常用參考的《起重機設計手冊》和國家標準GB/T3811《起重機設計規范》等書籍，都對橋梁撓度值有詳細的論述，理論性極強。例如在《起重機設計規范》第5.5.2.1條中推薦各種不同的起重機撓度控制值有撓度(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的工作危險程度和要求所吊的物品準確的定位在橋梁的精確位置有關。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計中的一個最關鍵的前起條件。結合撓度及根據以往的現場反饋回來的信息，我們常用簡支實腹鋼梁的剛度要求f撓度值應，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，只與梁的截面尺寸有關，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)，我們一般將設計應力控制在=100MPa，考慮可能產生的不平均因素(不平均系數fξ=1.3)，最大的尖峰應力=1.3=130MPa，因為

例如，梁跨度為30000mm，應力控制在80MPa，撓度控制在，則驗算梁的強度(應力)

因為第2條中求梁高時假設應力控制在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：東北大學出版社，2007.3