【文章內容簡介】 支腿）；5） 作用在腹板上緣的載荷（如集中輪壓等）產生壓應力（如偏軌橋式和門式起重機），這時，腹板會因擠壓應力在豎向失去穩(wěn)定（圖和圖）。金屬結構也可能在以上幾種應力共同作用在梁的腹板上時喪失局部穩(wěn)定。這時，腹板隨著作用于其上的載荷性質不同翹曲各種曲面（圖）。 圖 腹板局部穩(wěn)定的計算 。為了保證梁的腹板的局部穩(wěn)定性，通常用加勁板或加勁桿來加固腹板，這樣要比增加腹板的厚度經濟些。加固的方式如下：1） 在箱形截面梁整個高度上設置橫向加勁板（圖）；2） 對于正軌箱形結構橋式起重機，除設置橫向加勁板外，在箱形截面腹板受壓區(qū)域設置短橫向加勁板（圖）；3） 在跨度較大的橋式和門式起重機中。梁的高度比較大，這時，除設置橫向加勁板外，常常在腹板的受壓區(qū)設置一條縱向加勁線，如果需要，例如從工藝方面限制腹板旁彎和波浪形，在腹板受壓區(qū)也設置縱向加勁桿（圖）。1． 12箱形截面梁腹板加勁的設計原則：1） 通常沿腹板全高設置橫向加勁板（圖和）加固腹板。當時，橫向加勁板之間的距離不應大于2h或3m；當時。在跨度較大時橫向加勁板的間距，在支座附近較小些，而在跨中較大些?？紤]到實際生產中，為了限制腹板波浪度，一般取間距m。2）如果腹板僅在剪應力作用下；當（對于低碳鋼）或（對于低合金鋼）時，可不必設置橫向加勁板，但是為了增加截面的扭轉剛度，提高梁的整體穩(wěn)定性，一般仍設置橫向加勁板。3）如果腹板僅在正應力作用下，當（對于低碳鋼）或（對于低合金鋼）時，可不必加固。4） 對于高度較大的梁，必須在腹板受壓區(qū)設置縱向加勁條（圖的3），且設置在離受壓翼緣板（~）h處（圖 ）；當（對于低碳鋼）或（對于低合金鋼）時，一般只加一根縱向加勁條，如果因梁高很大，而必須用兩根縱向加勁條來加固腹板時，則第一根縱向加勁條離受壓邊緣距離為（~）h ，第二根離受壓邊緣距離為（~）h。縱向加勁條截面必須的慣性矩見表36。 圖 箱形主梁加勁板的設置 5）若腹板僅僅只用橫向勁板加固時，對于箱形截面梁，橫向勁板寬度取為等于兩腹板間距b，若梁寬B較大，橫向加勁板中部可開孔，但應保證mm，加勁板厚度不應小于。6） 在有縱向加勁條的情況下，橫向勁板的慣性矩為： =3=縱向加勁條所需的慣性矩根據(jù)比值確定7） 當梁的上翼緣作用有集中載荷（例如正軌箱形結構橋式起重機）時，一般在腹板上須設置短橫向加勁板（圖 ），其高度或。如果腹板上有縱向加勁條，則短橫向加勁板應與縱向加勁條相連，短橫向加勁板的間距。 2．13腹板局部穩(wěn)定性的校核驗算： 對于正軌箱形梁，腹板同時受彎曲正應力，剪應力和集中輪壓作用在腹板上緣產生的壓應力。 根據(jù)板的彈性穩(wěn)定理論，結合工程實際，可將工字型截面的腹板看作是由上下翼緣板支承著的彈性嵌固板，但有水平位移的可能。彈性嵌固起提高腹板屈曲系數(shù)的作用，能水平位移，有降低抗屈曲能力的作用，所以可以偏安全地認為腹板的上下支承是只能轉動的簡支支承，不考慮其嵌固影響。在有較強翼緣板的情況下，工字型截面的腹板彈性嵌固支承影響系數(shù)可以取x=。薄板在各種載荷情況和各種支承情況下的局部穩(wěn)定的臨界屈曲應力公式可寫成如下通式： 、 式中 、——分別為x方向正應力、剪切應力和y方向局部壓應力作用下的臨界屈曲應力； x——板邊支承情況影響系數(shù)，也稱嵌固系數(shù)，兩非承載邊簡支支承時取1，~，詳見表 ； 、——分別為簡支支承板在受x方向正應力、剪應力和y方向局部應力時的屈曲系數(shù)，其值參見表 ； ——板屈曲的歐拉應力，可按下式計算： = 式中 D=——板的單位寬度彎曲剛度； ——板厚； ____垂直于正應力方向的板寬，驗算腹板時為腹板的計算高度； a____垂直于局部壓應力方向的板長，驗算腹板時為橫向加勁板間的距離； E——彈性模數(shù)； —波桑比。板在壓應力剪應力和局部壓應力共同作用時的等效臨界復合應力可按下式、 =式中，為板邊兩端應力之比，為板邊最大應力，、各帶自己的正負符號；其它符號同前。 ，按式（ ）求得折減臨界復合應力： 式中 ——材料的屈服點。 表 示出局部區(qū)格板的屈曲系數(shù)。 薄板局部穩(wěn)定性的驗算是以屈曲臨界應力為極限應力的。只要作用在板上的載荷應力（在非均布應力時取最大的應力值）小于極限應力（或許用應力），板是穩(wěn)定的，其驗算公式如下： 或= 或= 或式中 n——安全系數(shù)，其值與強度安全系數(shù)一致，； 和——分別為正應力、剪應力和局部壓應力作用下的許用屈曲臨界應力。 當板受壓應力，剪應力和局部壓應力同時作用的等效復合應力按式（ ）計算時，板的屈曲安全系數(shù)可以取得小一些，一般可以減小百分之十。 2．14加肋板的穩(wěn)定性校核計算： 在工程設計中，為了滿足公式（ ），有時不得不增加板厚，這常常要增加鋼材用量。而在板的受壓部位加上幾根加勁條或加強肋則可以提高板的抗屈曲能力，而且相比之下要經濟些。剛性的加強肋（加勁條）能起到支承作用，將板分割為若干區(qū)格，改變了板在計算穩(wěn)定性時的寬度b和a的值。而且，區(qū)格板的屈服系數(shù)與 有關，屈曲臨界應力與寬（b）平方成反比。但要注意的是剛性加強肋要有足夠的彎曲剛度，要能起到支承板的作用。加強肋的剛度以 的乘積表示。 是加強肋繞被加強板板厚中心線的面積慣性矩。加強肋的彎曲剛度和該板的彎曲剛度比稱為加強肋的剛度比，常以 表示，即 = 式中 b, 為板的寬度和厚度。對于剛性加強肋而言，有最小剛度比 ，亦即當剛性加強肋使區(qū)格板的屈曲臨界應力小于（最多是等于）這塊加肋整板的屈曲臨界應力時，此加強肋的剛度比即為最小剛度比。這時，板的屈曲只能限于區(qū)格板內，也就是說區(qū)格板的屈曲將先于整板。當加強板剛度不夠時，加肋板仍以整板屈曲模態(tài)失穩(wěn)。此時的加強肋稱為柔性加強肋。帶柔性肋板的屈曲系數(shù)可按公式計算。 在求得剛性肋的最小剛度后，即可計算剛性肋的面積慣性矩。所有剛性肋的面積慣性矩（）必須大于此值。 當橋式類型起重機主梁腹板被縱向肋分格為上，下兩區(qū)格，并受有y 方向的局部壓力時，則上區(qū)格板（圖 ）的局壓屈曲系數(shù) 按表 計算 ，而下區(qū)格板則按或。此時上區(qū)格板的驗算公式應為改寫的式（ ），即 下區(qū)格板的局部驗算公式則為： 式中， 和分別為上區(qū)格板和下區(qū)格板的屈曲臨界應力。 對于普通橋式起重機，由于梁的受壓翼緣板屬于均勻受壓情況，只要合理選取板寬B和厚度 的比值（表 ），則勿需用縱向加勁條加固梁的受壓翼緣。根據(jù)滿足局部穩(wěn)定性條件，圖311列出了受壓翼緣尺寸比例關系。對于偏軌寬翼緣橋式類型起重機，其主梁截面較寬，而翼緣板厚 相對較?。╞兩腹板間距； 上翼緣板厚度），因此受壓翼緣板必須根據(jù)局部穩(wěn)定性布置縱向加勁條。當60（50） 時（括號內數(shù)字用于低合金鋼），應設置一條縱向加勁條，縱向加勁條的慣性矩： 式中 系數(shù)，按表311選用。表310 受壓翼緣板的寬厚比 板的長邊支承特性 不大于 鋼 低合金鋼一邊簡支，一邊自由 15 12一邊嵌固，一邊自由 30 25 兩邊簡支 60 50 兩邊嵌固 70 60 當時，應設置兩條縱向加勁條，縱向加勁條的慣性矩： 式中 ——系數(shù)； b——兩腹板間距。圖 受局部壓力的區(qū)格板 圖 受壓翼緣的尺寸比例2．15受扭構件的校核計算1）自由扭轉和約束扭轉的概念起重機金屬結構中的梁為非圓截面直桿，而且是開口薄壁（工字形截面等）后閉口薄壁（箱形截面）結構。非圓截面直桿受扭時，其橫截面不再保持平面而產生翹曲現(xiàn)象。如果所有的截面都自由翹曲，則在截面上不會產生正應力，這稱為自由扭轉，這時，桿件所有截面的翹曲量相同。因此，在橫截面內只產生與外扭轉相平衡的剪力。這種情況只有當?shù)冉孛嬷睏U的兩端作用大小相等而方向相反的力偶，且無任何約束時才會產生。 圖 a為工字形截面桿件兩自由端受兩個力偶作用而產生自由扭轉，圖 a為變形后的情況，平行于桿軸的縱向直線（例如翼緣）仍保持直線，截面ABCD已有翹曲不再成平面，由于各截面均能自由翹曲，且翹曲量相同，故縱向纖維長度不改變，截面上就不會產生正應力。 表 系數(shù) 值 注：，式中a——箱形梁橫向加勁板間距；b——兩腹板間距。 ，一般可先取試算，式中——一條縱向加勁條的面積. 表 系數(shù) 值 注：集中和的意義同前表。圖312 桿件的自由扭轉如果桿件受扭時截面不能自由翹曲，也即由于支座的阻礙或其它原因的限制，這稱為約束扭轉。 當桿件產生約束扭轉時，由于各截面的凹凸不相同，因此桿件的縱向纖維將產生拉伸活壓縮變形，桿件單位長度的扭角也沿桿長變化。由于縱向纖維的軸向應變，就使得截面上不僅存在著扭轉剪應力，還存在發(fā)向應力，又因為各縱向纖維的法向應力不一定相同，就導致桿件產生彎曲（圖 ） ，所以約束扭轉也常稱為彎曲扭轉。 另一方面由于桿件彎曲必將產生彎曲剪應力，這一系列情況，就使得桿件的約束扭轉問題比自由扭轉問題復雜得多。 如圖 中的工字梁右端剛性固定，左端自由，并作用著扭轉，于是也將產生約束扭轉。工字梁的翼緣不保持直線而產生彎曲，而且這種彎曲是在其自身平面內作相反方向的彎曲。因此在翼緣上產生了正應力（如圖 a ），同時由于彎曲變形，又產生了附加剪應力 （如圖 b ），這種附加剪應力 只能平衡一部門外扭轉，剩下的外扭轉將由純扭轉剪應力 （圖 c）來達到平衡。由此可知，開口薄壁截面受扭轉時，截面上將產生三種應力，即約束扭轉正應力 ，約束扭轉剪應力 和純扭轉剪應力 。由 合成內扭矩記為 ，稱為約束扭轉力矩；由 合成的內扭矩記為 ，稱為自由扭轉力矩。根據(jù)靜力平衡條件得：圖 桿件的約束扭轉 圖 約束扭轉的截面應力