第三章 局部强度计算
§3.1概述
一、本章内容
船体局部强度
计算载荷结构模型化强度校核?????????
? 船体结构分解：整船→舱段→
板架（船底、舷侧、甲板和舱壁）
横框架（）肋板肋骨横梁?????二、共同性载荷与特殊考虑的载荷
1. 船体外部构件的载荷（船底、舷侧和甲板）——波浪偶然压力（图示） 计算水头高度甲板：底部：型深Δ=?′≥=???K L
H m H 05.
2. 船体内部构件的载荷
(1)中间甲板、内底板和水密舱壁——破损水压（图示） 破损水压头线高出水线：在首、尾处为76，在1323L 、L 处为12倍的当地干舷
(2)液舱的周界构件（内底板、油水舱壁和舱顶平台）——
偶然液压——注入管和空气管压头大者
经常液压——高达舱顶的压头???3. 特殊考虑的载荷
·甲板和底部板架的经常载荷还有固定重量
·甲板及平台的偶然载荷还有人群重量
·首部主横舱壁应考虑船艏失落后而承受的附加动水压力
三、板架的受力分析与简化
1. 板架结构的组成——平面交叉梁系（主向粱与交叉构件）
2. 板架载荷的分配（图示） 承载面积比为1221222a ab a a b a ：：()(?=?)
3. 节点处的作用力；
{}
R M M z x y ,,·不论纵式还是横式结构的船体板架，计算时一律以横向构件作为主向粱，承受全部载荷；而主要构件(纵桁)则作为交叉构件，不直接承受载荷
·主向粱与交叉构件节点处的相互作用力以垂向力为主
R z ·带板宽度的规定同前 四、局部强度校核
1. 关于应力计算的假定（两个“不叠加”）
(1)局部强度计算中的应力与总纵强度中的应力（σσ1,,K 4）不叠加
(2)局部强度计算中的板架、纵骨和板的弯曲应力分别校核，彼此不叠加
2. 许用应力
经常载偶然载[].[].[].[].σστσστ====???06030804s s s s
σσ
§3.2甲板、底部和舷侧的局部强度
一、各部分板架结构的功能及构架形式
1. 甲板和平台
(1)功能
上甲板——等值粱上翼板，主要保证总强度中间甲板和平台——靠近中和轴，主要保证横载荷作用下的局部强度()σ1???
(2)构架形式
上甲板军船、海船——外力较大，采用纵式结构可提高板的稳定性，有利于总强度小船不易弯曲、内河船外力小——无需纵骨加强，即为横式（工艺简单）中间甲板和平台——主要是局部强度问题，可纵可横，横式居多()()???????
?2. 船底
(1)功能
①等值梁下翼板，保证总强度(σσ1,2)；②保证局部外力作用下的局部强度
(2)构架形式
军船、海船——采用纵式加强（理由同上）小船、内河船——多为横式???
3. 舷侧
(1)功能
①保证总强度（上下端σ1大，中和轴τ大）；②保证舷外水压作用下的局部强度；③水线附近腐蚀现象突出——相应的舷板加厚
(2)构架形式
军船、海船——可纵横混合；但为与底部和甲板一致，常采用纵式小船、内河船——多为横式???
二、板架的边界条件的确定
1. 弹性固定端的描述
(1)柔性系数α和力偶固定系数κ的定义 弹性固定端αθακκθ≡≤≤∞≡≤≤???∝M M M M （，）（，）
???→?极端情况限定多用于对称结构刚001
自由支持刚性固定（）：（，）：刚M M M =====???0000ακθα∞==1
κ (2)系数α和κ之间的近似转换 [一般情况下，二者之间无固定的转换关系] 考虑一特殊情况：对称结构，三跨连续梁，中跨承受均布载。
[已知每个边跨的长度为，截面惯性矩为；中跨的长度为，截面惯性矩为l 0I 0l I ，均布载为q 。] 三弯矩方程：θ==??Ml EI ql EI Ml EI Ml EI 00332436?M ql EI l EI l =+112223100
若将两个边跨简化为中跨梁的弹性固定端，则柔性系数αθ
==M l EI 00
3，力偶固定系数κ==+M M EI l EI l 刚112300（其中M q 刚=12l ）
在此特殊情况下，系数α和κ之间的关系为：κα=
+1
12EI l ；一般情况下该式可作
为近似转换关系 ①若EI l EI >>00，则κ≈0（自由支持）[书图5-3(a)，长边跨] ②若EI l EI <<00，则κ≈1（刚性固定）[书图5-3(b)，短边跨；5-1(b)大截面边跨]
2. 确定板架的边界条件的方法
(1)较精确的计算方法
解纵桁连续梁纵桁边界条件解肋骨框架横构件边界条件将纵横骨架梁视作空间梁系更合理的方式?????
?→???? (2)基于“相对刚度”的简化分析
三、板架计算的实例分析（图示）
·甲板板架——结构对称性的应用，少节点板架的解法 [详见结构力学]
·底部板架——通过求解纵桁连续粱、肋骨框架，“精确”确定板架的边界条件
·舷侧板架——一根交叉构件多根主向粱的简化分析 [详见结构力学]
四、纵骨和板的内力计算
1. 纵骨
纵骨的内力计算方法与“总纵强度”相同（q M →→σ）
2. 板 板内各点双向应力状态，应力分量()σ=?k q b t 2
，其中k 与点的位置和应力方向有关（最大应力位于板的长边中点，k =05.）
§3.3舱壁的局部强度
一、舱壁的功能及骨架形式
1. 功能（作为横向构件）
提高纵向构件的刚性，间接保证纵向总强度
保证横载荷作用下的局部强度（破损水压）保证横向总强度的主要构件（例如进坞坐墩）其它——分割舱室，保证船体不沉性
???????2. 骨架形式（图示）
为了加强舱壁板以保证局部强度，通常设置扶强材——舱壁支条。支条采用垂向布置，与上下纵骨相连，有利于甲板和底部垂向力的传递。
例1：B H >情况；例2：B H <情况（加设水平桁材）[舱壁板筒形弯曲，以长边为母线]
二、内力计算
1. 梁（图示）
例1：只有支条，无水平桁材情况（非板架结构）——支条两端边界条件κ的确定 例2：有水平桁材情况（板架结构）——按板架计算或简化分析
说明：(1)设置支条和水平桁材时，要注意力的传递，尽可能做到垂向支条与甲板和内底板的纵骨相连，水平桁材与舷侧龙筋相连；(2)若水平桁材较弱。还可设置垂向桁材
2. 板（图示）
(1)边界条件：由于对称性，垂向支条作为板格的刚性支座
(2)板格筒形弯曲（其边长比大）可取板条粱分析
→ (3)板的刚性判别——舱壁板因其t b 值小，一般为柔性板，σσσ=+中面弯曲
“铁路轨道”课程作业之一 轨道部件强度检算 一、已知资料 1．机车车辆条件：韶山Ⅲ（SS3）型电力机车；机车轴列式30-30，轴距布置为230+200+780+200+230 （cm ），轮重112.8kN ，通过速度取90km/h 。 2．线路条件 （1）几何形位：曲线半径500m ，轨距1435mm ，实设外轨超高120mm ； （2）钢轨：25m 长60kg/m U71Mn 新轨，钢轨材质性能：2/7.45cm kN s =σ，[]2/2.35cm kN =σ。因温度变化在钢轨内部形成的温度应力取为51Mpa ，因牵引制动在钢轨内形成的应力取为10Mpa 。 （3）扣件及胶垫：弹条I 型扣件，轨下橡胶垫厚10mm 。一块胶垫的垂向刚度为cm kN /120。 （4）S-2型预应力钢筋混凝土轨枕，每公里1840根。轨枕长度2.5m ，轨枕中部部分支承，轨枕在道床上的有效支承面积按25.27952cm ??计算，轨枕轨下截面允许正弯矩为cm kN ?1388，轨枕中间截面允许负弯矩为cm kN ?1100。 （5）道床：碎石道床，厚35cm ，压力扩散角为35°，道床系数为cm MPa /8.0，容许应力为MPa 5.0。路基为土质路基，基面容许应力为MPa 15.0。 未给参数按教材取值。 二、计算内容及有关说明 1．应用连续支承梁理论计算钢轨最大下沉静位移、最大静弯矩及枕上最大静压力； 2．用准静态方法计算轨道正常情况下的动位移、动弯矩及动压力；（计算中车速按机车通过速度取值，未被平衡超高通过计算取得； 3．计算及检算轨道各部应力： 进行正常轨道的计算和检算。 （1）考虑温度应力和牵引制动引起的附加应力，计算及检算钢轨强度； （2）计算及检算轨枕弯矩； 分别计算轨枕轨下截面和中间截面的弯矩并检算。轨枕支承反力分布参考教材计算原则。计算参数：钢轨在轨枕上的压力分布宽度为15.0cm ，钢轨分布压力中心距轨枕端部50cm ，轨枕中部部分支承长度为60cm 。 （3）计算及检算道床表面应力强度 （4）计算及检算路基表面应力强度
第01章船舶适航性控制 第一节船舶的发展与分类 1. 目前船舶发展的突出特点是______。 A．核动力化、自动化、大型化 B．快速化、自动化、大型化 C．专业化、自动化、大型化 D．小型化、专业化、自动化 答案：C 2. 下列哪项不是目前船舶发展的突出特点______。 A．高效率化 B．自动化 C．大型化 D．专业化 答案：A 3. 下列关于船舶发展的说法中，错误的是______。 A．螺旋桨推进器是目前船用推进器发展的主要型式 B．散货船是最早的专业化船舶 C．船舶发展的突出特点是专业化、大型化、自动化 D．最大船型的惊人发展，是战后油船发展的最大特点 答案：B 4. 20世纪50年代后，钢船建造的发展，均采用______。 A．铆接法 B．焊接法 C．铸造法 D．锻造法 答案：B 5. 目前海船上最广泛使用的主动力装置是______。 A．汽轮机 B．柴油机 C．燃气轮机 D．汽油机 答案：B 6. 现代柴油机动力装置的发展，在低油耗方面已非追逐的主要目标，代之以______成
为重大研究课题。 A．低排放 B．系列化 C．大型化 D．配套化 答案：A 7. ______是属于按推进动力分类的船舶。 A．螺旋桨船 B．平旋推进器船 C．喷水推进船 D．电力推进船 答案：D 8. 船舶按航区分类有______。 A．远洋船，沿海船 B．军用船，民用船 C．极区船，内河船 D．A和C 答案：D 9. ______是属于按航行状态分类的船舶。 A．帆船 B．水翼船 C．渡船 D．载驳船 答案：B 10. 按各类运输船舶的用途分类不属于特种货船的是______。A．冷藏船 B．煤船 C．运木船 D．汽车运输船 答案：B 11. 常用的船舶分类方法是按______。 A．用途分 B．航区分 C．大小分
1、结构的安全性是指结构能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种载荷和（或）载 荷效应，并且在偶然事件发生时及发生后，仍能保持必须的整体稳定性。此外，结构在正常使用时，还必须适合营运的要求，并在正常的维护保养条件下，具有足够的耐久性。 2、船体强度计算包括： （1）确定作用在船体或各个结构上的载荷的大小及性质，即外力问题；外载荷 （2）确定结构剖面中的应力与变形，即结构的响应分析（亦称载荷效应分析）；或者求使结构失去它应起的各种作用中的任何一种作用时的载荷，即结构的极限状态分析（亦或求载荷效应的极限值），即内力问题。响应 （3）确定合适的强度标准，并检验强度条件。衡准（结构的安全性衡准都普遍采用确定性的许用应力法） 3、通常将船体强度分为总强度和局部强度来研究。 4、结构的安全性是属于概率性的。 5、把船体当做一根漂浮的空心薄壁梁（成为船体梁），从整体上研究其变形规律和抵抗破坏 的能力，通常成为总强度。总强度就是研究船体梁纵弯曲问题。从局部上研究局部构件变形规律和抵抗破坏的能力，通常称为局部强度。 6、作用在船体结构上的载荷，按其对结构的影响可分为：总体性载荷、局部性载荷。 按载荷随时间变化的性质可分为：不变载荷、静变载荷、动变载荷和冲击载荷。 7、总体性载荷是指引起整个船体的变形或破坏的载荷和载荷效应。 局部性载荷是指引起局部结构、构件变形或破坏的载荷。 冲击载荷，是指在非常短的时间内突然作用的载荷，例如砰击。 8、结构设计的基本任务是：选择合适的结构材料和结构型式，决定全部构件的尺寸和连接 方式，在保证具有足够的强度和安全性等要求下，使结构具有最佳的技术经济性能。 9、船体结构设计，一般随全船设计过程分为三个阶段，即初步设计、详细设计和生产设计。 10、结构设计应考虑：安全性、营运适合性、船舶的整体配合性、耐久性、工艺性、经济性。 11、大多数结构的优化设计都以最小重量（或最小体积）作为设计的目标。但是，减小结构 尺寸、降低结构重量，往往会增加建造工作量，从而增加制造成本同时还会引起维护保养费用的增加。因此，应该研究怎样才能达到降低结构重量和降低初始成本这两个目标的最佳配合。 1、船体重量按分部情况来分可以分为：总体性重量、局部性重量。 按变动情况分可以分为：不变质量和变动质量。 2、对于船体总纵强度的计算状态，选取满载：出港、到港；压载：出港、到港；以及装载 手册中所规定的各种工况作为计算状态。 3、计算波浪弯矩的船体标准计算方法是以二维坦谷波作为标准波形的，计算波长等于船长。 4、计算波浪弯矩时，确定船舶在波浪上平衡位置的方法一般有逐步近似法和直接法两种， 直接法又称为麦卡尔法。 5、史密斯修正：计及波浪水质点运动所产生的惯性力的影响，即考虑波浪动水压力影响对 浮力曲线所做作的修正，称为波浪浮力修正，或称史密斯修正。 6、船体梁：在船体总纵强度计算中，通常将船体理想化为一变断面的空心薄壁梁，简称船 体梁。 7、船体梁在外力作用下沿其纵向铅垂面内所发生的弯曲，称为总纵弯曲。船体抵抗总纵弯 曲的能力，成为总纵强度（简称纵强度）。 8、波浪附加剪力、波浪附加弯矩完全是由波浪产生的附加浮力（相对于静水状态的浮力增 量）引起的，简称波浪剪力和波浪弯矩。
附件：龙门吊基础验算 一、门吊钢跨梁强度验算 1.概述 龙门吊过跨梁采用上下铺设40mm厚盖板和30mm厚腹板组焊而成箱形结构梁，中间间隔1.5m均匀布置16mm厚隔板，整体高度455mm。所用材料主要采用Q345B高强钢，结构形式见图（一） 图一龙门吊钢跨梁结构形式图 2.计算载荷工况： 2.1计算载荷：钢板组合梁上只运行16T门吊，45T门吊则不再钢梁上运行，16T 门吊自重70吨，吊重16吨，走行轮数4，单个轮压G=(70/2+16)/2=25.5T，垂向动荷系数取1.4,单个轮压为G*1.4=35.7T。（门吊轮距7.5m） 2.2载荷工况： 工况1，门吊运行到一轮压地基面端部，一轮压过跨梁上。 工况2，门吊运行到过跨梁中部时工况。 2.2材料的许用应力： 3．有限元建模
过跨梁钢结构有限元模型见图（二）。由于为左右对称结构，采用实体单元进行网格的自动划分。该模型共划分了54768 个单元， 43581个节点。 图二过跨梁钢结构有限元模型 4 结论： 工况1：过跨梁最大应力为109.98 MPa（见图三）、最大静挠度为15.6mm （见图四），挠跨比为14.66/21000=1/1432＜1/500； 工况2：过跨梁最大应力为168.26 MPa（见图五）、最大静挠度为36.2mm （见图六），挠跨比为34/21000=1/617＜1/500； 在载荷工况下，最大应力均小于材料的许用应力，刚度小于钢结构设计规范挠跨比1/500，过跨梁最大强度和刚度均满足使用要求。 图三过跨梁工况1应力云图
图四过跨梁工况1应变云图 图五过跨梁工况2应力云图 图六过跨梁工况2应变云图 二、门吊扩大基础承载力计算 龙门吊轨道梁基础为500mm*600mm，扩大基础图如图七所示，梁上预埋螺栓，铺设43#钢轨，轨道之间预留5mm收缩缝、接地线，轨道末端做挡轨器。
第五章船舶强度 1. ，则其扭转强度越差。 A 船越长 B 船越宽 C 船越大 D 甲板开口越大 2.船首尾端所受的总纵弯曲力矩，所受的局部作用力。 A 较小，较小 B 较大，较大 C 较小，较大 D 较大，较小 3.船体发生纵向弯曲变形和破坏是由于。 A 局部强度不足 B 总纵弯曲强度不足 C 横向强度不足 D 扭转强度不足 4.船体中拱时，甲板受到，船底受到。 A 拉应力；拉应力 B 压应力；压应力 C 拉应力；压应力 D 压应力；拉应力 5.各层甲板中强度最大的一层甲板是。 A 平台甲板 B 艇甲板 C 起居甲板 D 强力甲板 6.加强船舶首尾端结构，是为了提高船体的。 A 总纵强度 B 横向强度 C 扭转强度 D 局部强度 7.同一层甲板中强度最大的区域是。 A 首端 B 尾端 C 首尾两端 D 船中前后 8.同一船舶，甲板所受的总纵弯曲应力比船底所受的弯曲应力。 A 大 B 小 C 一样 D 大小不定 9.尾机船不满足纵向强度的主要危险在于其压载营运状态，这时船舶处于。 A 中垂 B 中拱 C 中垂或中拱 D 中垂中拱不存在 10.尾机型船最适宜于。 A 客船 B 油轮 C 高速船 D 客货船 11.下述船舶营运状态中会产生中拱变形。 A 中机型船轻载，波峰在船中 B 中机型船满载，波谷在船中 C 尾机型船，首尖舱加压载，波峰在船中 D A，B，C均会产生 12.中机型船比尾机型船容易调整。 A 载货量 B 稳性 C 吃水差 D 强度 13.中机型货船满载航行遇到波浪时，可能会发生最大的 A 中拱弯曲变形 B 中垂弯曲变形 C 扭曲变形 D 严重振动 14.重力与浮力之差在纵向上的分布称为。 A 重力曲线 B 载荷曲线 C 切力曲线 D 弯矩曲线 15.船舶纵向强度是指船舶结构抵抗。 A 船体沿船宽方向发生损坏及变形的能力 B 各层甲板沿船长方向发生扭曲变形的能力 C 船体沿船长方向产生剪切及弯曲变形的能力 D 载荷和水压力作用保持不损坏和不发生很大变形的能力
附件一 1 预制梁场龙门吊计算书 1.1工程概况 1.1.1工程简介 本项目预制梁板形式多样，分别为预制箱梁、空心板及T梁，其中最重的是30m 组合箱梁中的边梁，一片重达105t。预制梁场拟采用两台起吊能力为100t的龙门吊用于预制梁的出槽，其龙门吊轨道之间跨距为36.7m。 1.1.2地质情况 预制梁场基底为粉质粘土。查《路桥施工计算手册》中碎石土的变形模量E0=29～65MPa，粉质粘土16～39MPa，考虑最不利工况，统一取粉质粘土的变形莫量E0=16 MPa。临建用地经现场动力触探测得实际地基承载力大于160kpa。 1.2基础设计及受力分析 1.2.1龙门吊轨道基础设计 龙门吊轨道基础采用倒T型C30混凝土条形基础，基础底部宽80cm，上部宽40cm。每隔10m设置一道2cm宽的沉降缝。基础底部采用8根Φ16钢筋作为纵向受拉主筋，顶部放置4根Φ12钢筋作为抗负弯矩主筋，每隔40cm设置一道环形箍筋。，箍筋采用HPB235Φ10mm光圆钢筋，箍筋间距为40cm，具体尺寸如图1.2.1-1、1.2.1-2所示。
图1.2.1-1 龙门吊轨道基础设计图 图1.2.2-2 龙门吊轨道基础配筋图 1.2.2受力分析 梁场龙门吊属于室外作业，当风力较大或降雨时候应停止施工。当起吊最重梁板（105t）且梁板位于最靠近轨道位置台座的时候为最不利工况。
图1.2-1 最不利工况所处位置 单个龙门吊自重按G1=70T估算，梁板最重G2=105t。起吊最重梁板时单个天车所受集中荷载为P，龙门吊自重均布荷载为q。 P=G1/2=105×9.8/2=514.5KN （1-1） q=G2/L=70×9.8/42=16.3KN/m （1-2）当处于最不利工况时单个龙门吊受力简图如下： ` 图1.2-3 龙门吊受力示意图 龙门吊竖向受力平衡可得到： N1+N2=q×L+P （1-3）取龙门吊左侧支腿为支点，力矩平衡得到： N2×L=q×L×0.5L+P×3.5 （1-4）由公式（1-3）（1-4）可求得N1=869.4KN，N2=331.1KN 龙门吊单边支腿按两个车轮考虑，两个车轮之间距离为6m，对受力较大支腿进行分析，受力简图如下所示：
联接螺栓的强度计算方法
一．连接螺栓的选用及预紧力： 1、已知条件： 螺栓的s＝730MPa 螺栓的拧紧力矩T= 2、拧紧力矩： 为了增强螺纹连接的刚性、防松能力及防止受载螺栓的滑动，装配时需要预紧。 其拧紧扳手力矩T用于克服螺纹副的阻力矩T1及螺母与被连接件支撑面间的摩 擦力矩T2。装配时可用力矩扳手法控制力矩。 公式：T=T1+T2=K* F* d 拧紧扳手力矩T= 其中K为拧紧力矩系数， F为预紧力N d为螺纹公称直径mm 其中K为拧紧力矩系数， F为预紧力N d为螺纹公称直径mm 摩擦表面状态K值 有润滑无润滑 精加工表面 一般工表面 表面氧化 镀锌 粗加工表面- 取K＝，则预紧力 F＝T/*10*10-3＝17500N 3、承受预紧力螺栓的强度计算： 螺栓公称应力截面面积As（mm）=58mm2 外螺纹小径d1=8.38mm 外螺纹中径d2=9.03mm
计算直径d3＝8.16mm 螺纹原始三角形高度h=1.29mm 螺纹原始三角形根部厚度b=1.12mm 紧螺栓连接装配时，螺母需要拧紧，在拧紧力矩的作用下，螺栓除受预紧力F0的拉伸而产生拉伸应力外，还受螺纹摩擦力矩T1的扭转而产生扭切应力，使螺栓处于拉伸和扭转的复合应力状态下。 螺栓的最大拉伸应力σ1(MPa)。 1s F A σ= =17500N/58*10-6m 2=302MPa 剪切应力： =1σ=151 MPa 根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力: =*302= MPa 强度条件： =≤*=584 预紧力的确定原则： 拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限s σ的80%。 4、 倾覆力矩 倾覆力矩 M 作用在连接接合面的一个对称面内，底板在承受倾覆力矩之前，螺栓已拧紧并承受预紧力F 0。作用在底板两侧的合力矩与倾覆力矩M 平衡。 已知条件：电机及支架总重W1=190Kg ，叶轮组总重W2=36Kg ，假定机壳固定， () 2031 tan 2 16 v T d F T W d ?ρτπ += = 1.31ca σσ≈[] 02 11.34F ca d σσ π =≤
线路设计： 设计要求：线路采用采用60kg/m 的标准轨更换线路原50kg/m 钢轨，标准轨的长度为25m ，钢轨的材质采用PD3全长淬火轨轨；轨枕采用J —2型混凝土枕，每公里铺设1840根；道床采用碎石道碴，设计道床厚度为350mm ；设计行驶速度为140km/h ，运行行驶速度为120km/h ；钢轨支座刚度D ：检算刚度 1D =30000N/mm ，检算轨下基础2D =70000N/mm ；运营条件：采用DF 4 型内燃机车。 4.3.1 钢轨强度计算 4.3.1.1 钢轨弯矩计算 1、轨道刚比系数K 值计算 10000005431840a ==mm 3000055.2543 D a μ===Mpa 52.110E =?Mpa 4287910J =?mm 4 0.00123K = = =mm -1 2、最不利轮位及 max P μ ∑计算 4DF 型机车前后有两个转向架，每个转向架为三个轴，前后转向架最近轴距 为8.4米，当kx>6时u,η都很小。计算表明，当轴距大于5m 以上时，相邻轮子影响很小，可以不计。因此，寻找引起最大弯矩的最不利轮位时，只要用一个转向架的三个轴分别做为计算轮来求最不利轮位。而且还应注意到转向架的三个轴轮重一样，轴距亦相同，所以1、3轮引起的弯矩应该相同，只要考虑其中一个即可。这样只要在1、2轮中找最不利轮了。所以分别以动1，动2为计算轮，计算其P μ ∑ (见表4-1) P μ∑计算表 表4-1
表中看出，Ⅰ(Ⅲ)轮为最不利轮位,P μ ∑=96455.28N 为最大.由此作为计算 弯矩和应力并进行强度检算. 3、计算钢轨静弯矩 M : 011 96455.2819604731440.00123 M P K μ= =?=?∑N ·mm 4、计算钢轨动弯矩d M 0.4V 0.4140= 0.56100100α?== 在R=600的曲线上允许超高△h =75mm,所以 0.0020.002750.15h β=??=?= 横向水平力系数f=1.45 (查表3-7) 1(1)(1) d o M M f αβα=+++ 19604731(10.560.15) 1.45(10.12)=?++??+ 54443122= N ·mm 4.3.1.2 计算钢轨截面动态应力 d σ 根据公式: d d M W σ= ,3291W cm =头,3 375W cm =底 所以在曲线地段: 9 6544431221029110d σ--?= ?头 187.09=Mpa(压) 9 6544431221037510d σ--?= ?底 145.18=Mpa(拉) 在直线地段 3 19604731(10.560.15)(10.12) 1.2510291d σ-?++?+?=?头 122.61=Mpa 95.15d σ=底Mpa 4.3.1.3 允许应力计算
绪论 一．填空 1. 作用在船体结构上的载荷，按其对结构的影响可分为：总体性载荷和局部性载荷。 2. 作用在船休结构上的载荷，按载荷随时间变化的性质，可分为；不变载荷、静变载荷、动变载荷和冲击载荷。 二．概念题： 1. 静变载荷等等 三．简答题： 1．船体强度研究的内容有哪些？2．作用在船体结构上的载荷如何进行分类？试说明。3．为什么要对作用在船体结构上的载荷进行分类？ 4．结构设计的基本任务和内容是什么？ 第一章： 一、填空题 1. 船体重量按分布情况来分可以分为：总体性重量、局部性重量。 2. 对于计算船体总纵强度的计算状态，我国《钢质海船入级和建造规范》中规定，选取满载：出港、到港；压载：出港、到港；以及装载手册中所规定的各种工况作为计算状态。 3. 计算波浪弯矩的传统标准计算方法是以二维坦谷波作为标准波形的，计算波长等于船长。 4. 计算波浪弯矩时，确定船舶在波浪上平衡位置的方法一般有逐步近似法和直接法两种，直接法又称为麦卡尔法。 5. 计及波浪水质点运动所产生的惯性力的影响，即考虑波浪动水压力影响对浮力曲线所作的修正，称为波浪浮力修正，或称史密斯修正。 二、概念题： 1. 船体梁 2. 总纵弯曲 3. 总纵弯曲强度 4. 重量曲线 5. 浮力曲线 6. 荷载曲线 7. 静水浮力曲线8. 静水剪力、弯矩曲线9. 波浪附加浮力10. 波浪剪力11. 波浪弯矩 12. 静波浪剪力13. 静波浪弯矩14. 静置法15. 静力等效原则16. 史密斯修正 二、简答题： 1. 在船体总纵弯曲计算中，计算总纵剪力及弯矩的步骤和基本公式是什么? 2. 在船体总纵弯曲计算中重量的分类及分布原则是什么？ 3. 试推导在两个及三个站距内如何分布局部重量。 4. 空船重量曲线有哪几种计算绘制方法？试推导梯形重量分布的计算公式。 5. 教材中，静水剪力、静水弯矩的计算采用的是什么方法？静波浪剪力、静波浪弯矩的计算采用的是什么方法？两种方法可以通用吗（计算方法唯一吗）？ 6. 波浪浮力曲线需要史密斯修正吗？为什么？ 第二章： 一、填空题 1. 纵向连续并能有效传递总纵弯曲应力的构件称为纵向强力构件。 2. 构成船体梁上冀板的最上层连续甲板通常称为强力甲板。 3. 在确定板的临界应力时，通常不考虑材料不服从虎克定律对稳定性的影响。 4. 在船体构件的稳定性检验和总纵弯曲应力的第二次近似计算中，需要对失稳的船体板进行剖面面积折减，折减时首先需要将纵向强力构件分为刚性构件和柔性构件两类。 5. 外板同时承受总纵弯曲、板架弯曲、纵骨弯曲及板的弯曲的纵向强力构件称为第四类构件。 6. 船体总纵弯曲时的挠度，可分为弯曲挠度和剪切挠度两部分来计算。 7. 为了按极限弯矩检验船体强度，须将所得的极限弯矩Mj与在波谷上和波峰上的相应计算弯矩M进行比较，即应满足Mj/M≥n，n称为强度储备系数。
目录............................................................... 错误！未定义书签。轨道强度、稳定性计算 (2) 1.1设计资料： (2) 1.2 轨道强度、稳定性计算的基本原理 (2) 1.2.1.轨道强度计算的基本原理 (2) 1.2.2.稳定性计算的基本原理 (3) 1.3 轨道各部件强度验算 (5) 1.3.1SS1(客)电力机车 (5) 1.3.2DF4B（货）内燃机车 (10)
轨道强度、稳定性计算 1.1设计资料： 线路条件：曲线半径R=1500m ，钢轨：60kg/m ，U74钢轨，25m 长的标准轨；轨枕：Ⅱ型混凝土轨枕1760根/m ；道床：碎石道砟，厚度为40cm ；路基：既有线路；钢轨支点弹性系数D ：检算钢轨强度时取30000N/mm ；检算轨下基础时取70000N/mm ；由于钢轨长度为25m ，钢轨类型为60kg/m ，故温度应力a 51t MP =σ，不计钢轨附加应力。 机车类型：SS1（客）电力机车，三轴转向架，轮载115KN ，轴距2.3m ，机车构造速度95km/h DF4B （货）内燃机车，三轴转向架，轮载115KN ，轴距1.8m ，机车构造速度120km/h 1.2 轨道强度、稳定性计算的基本原理 1.2.1. 轨道强度计算的基本原理 目前，最常用的检算轨道强度方法称为准静态计算方法。所谓准静态计算方法，就是应用静力计算的基本原理，对轨道结构尽力计算，然后根据轨轮系统的动力学特性，考虑为轮载、钢轨绕度、弯矩和轨枕反力等的动力增值问题。 轨道强度准静态计算包括以下三项内容： I 、 轨道结构静力计算 II 、 轨道结构强度的动力计算——准静态计算 III 、 检算轨道结构各部件的强度 1) 强度检算的基本假设:
船体强度与结构设计复习材料 绪论 1.船体强度：是研究船体结构安全性的科学。 2.结构设计的基本任务：选择合适的结构材料和结构型式，决定全部构建的尺寸和连接方式，在保证具有充足的强度和安全性等要求下，使结构具有最佳的技术经济性能。 3.全船设计过程：分为初步设计、详细设计、生产设计三个阶段。 4.结构设计应考虑的方面：①安全性；②营运适合性；③船舶的整体配合性；④耐久性；⑤工艺性；⑥经济性。 5.极限状态：是指在一个或几个载荷的作用下，一个结构或一个构件已失去了它应起的各种作用中任何一种作用的状态。 第一章引起船体梁总纵弯曲的外力计算 1.船体梁：在船体总纵强度计算中，通常将船体理想化为一变断面的空心薄壁梁。 2.总纵弯曲：船体梁在外力作用下沿其纵向铅垂面所发生的弯曲。 3.总纵强度：船体梁抵抗总纵弯曲的能力。 4.引起船体梁总纵弯曲的主要外力：重力与浮力。 5.船体梁所受到的剪力和弯矩的计算步骤： ①计算重量分布曲线平p(x)； ②计算静水浮力曲线bs(x)； ③计算静水载荷曲线qs(x)=p(x)-bs(x)； ④计算静水剪力及弯矩：对③积分、二重积分； ⑤计算静波浪剪力及弯矩： ⑥计算总纵剪力及弯矩：④+⑤。 6.重量的分类： ①按变动情况来分：不变重量（空船重量）、变动重量（装载重量）； ②按分布情况来分：总体性重量（沿船体梁全场分布）、局部性重量（沿船长某一区段分布）。 7.静力等效原则： ①保持重量的大小不变；②保持重心的纵向坐标不变； ③近似分布曲线的围与该项重量的实际分布围相同或大体相同。 8.浮力曲线：船舶在某一装载情况下，描述浮力沿船长分布状况的曲线。 9.载荷曲线：在某一计算状态下，描述引起船体梁总纵弯曲的载荷沿船长分布状况的曲线。 10.载荷、剪力和弯矩之间的关系： ①零载荷点与剪力的极值相对应、零剪力点与弯矩的极值相对应； ②载荷在船中前后大致相等，故剪力曲线大致是反对成的，零点靠近船中，在首尾端约船长的1/4处具有最大正、负值； ③两端的剪力为零，弯矩曲线在两端的斜率为零（与坐标轴相切）。 11.计算状态：指在总纵强度计算中为确定最大弯矩所选取的船舶典型装载状态，一般包括满载、压载、空载等和按装载方案可能出现的最为不利以及其它正常营运时可能出现的更为不利的装载状态。 12.挠度及货物分布对静水弯矩的影响： ①挠度：船体挠度对静水弯矩的影响是有利的；
《船舶局部强度》 考试时间：120分钟 考试总分：100分 遵守考场纪律，维护知识尊严，杜绝违纪行为，确保考试结果公正。 1、集装箱载荷条件下的允许负荷量以（）表示。（ ） A.每一箱位四个底座上允许承载该堆集装箱的最大重量 B.特定面积上允许承受的最大重量 C.单位面积上允许承受的最大重量 D.每一车轮上的货物重量 2、某轮装运自重100t 的圆柱形重件一件，重件上有8个2.5×1m2的木墩，拟将此重件装在上甲板（单位面积允许负荷量为2.0t/m2），则要使上甲板强度满足要求，至少应再加相同的木墩（）个。（ ） A.12 B.16 C.20 D.22 3、对于重结构的普通船舶来说，其上甲板横梁间的允许负荷为（）×9.81kPa 。（ ） A.0.72/S.F B.1.2/S.F C.1.5/S.F D.7.06/S.F 姓名：________________ 班级：________________ 学号：________________ --------------------密----------------------------------封 ----------------------------------------------线---------------------- ---
4、某轮上甲板装载锅炉一只55t，锅炉上原有木支墩3只，每只为3.6× 1.0m2，重为 2.0t，已知甲板单位面积允许负荷量pd=9.81×2.34kPa。装载 后甲板局部强度（）。（） A.满足要求 B.不满足要求 C.条件不足，无法计算 D.装载后甲板局部强度减小 5、某轮某舱的底舱高度为6.70m，其舱底板允许的单位面积负荷量为（） t/m2。（） A.2.69 B.3.85 C.4.82 D.5.72 6、在无全船积载因数S.F资料的情况下，对于轻结构的船舶来说，其上甲板允许均布负荷不得超过（）kPa。（） A.24.53 B.10.6 C.8.48 D.9.81 7、某轮某甲板间舱高度为7.0m，则中间甲板允许单位面积负荷量为（）kPa。（） A.41 B.47 C.49 D.55 8、船舶二层甲板的允许负荷量是根据（）与设计装运货物的单位体积的重量来确定的。（） A.底舱舱高 B.二层舱内货物的堆装高度 C.二层舱舱高 D.底舱内货物的堆装高度 9、船舶中间甲板的允许负荷量是根据甲板间舱的高度与（）来确定的。 （）
船体局部强度实验 一、目的和要求 通过实验，可以在学会船体总纵强度的计算方法、学习测量结构应力的电测实验方法的基础上，了解除总纵强度以外的船体局部强度的测量方法及分析方法。 二、实验原理 把船体作为一等效船体梁，当船体梁受到中拱或中垂弯矩弯曲时，可以计算出梁上各测点处的应力；也可以用电阻应变片测量出各测点处的应力。 计算各测点处的应力σi=MZi / I 但是，船体结构上，有些部位不符合等效梁的理论，用等效梁理论不能计算出其应力状态，比如，上建不是百分之百参加总纵强度，横仓壁上的应力是如何分布，外板与板架的应力又如何分布，等等，只能用测量的方法测出来。测量方法用得最多的是电测法。 电测法，即电阻应变片测量应变方法。其原理是：把应变片牢固的粘贴在构件的测点上，当构件被加上载荷时，就会变形，不是伸长就是缩短，应变片也随着一起变形，应变片伸长时其电阻值增大，应变片缩短时其电阻值减小，把应变片接成电桥，就可以得到电信号，再经放大和显示，即可得到微应变读数。再用虎克定理即可求出测点处的应力。 三、实验装置 1.钢质结构船模 2.程控电阻应变仪 3.船模加载架 4.油压加载机 5.压力传感器及显示器 6.直尺及工具 图3-1 钢质结构船模
图3-2 程控电阻应变仪（主机） 图3-3 船模加载架
图3-4 油压加载机 图3-5 压力传感器及显示器四、实验步骤
电测法测量船体总纵弯曲应力的一般步骤为： 1、根据相似理论，设计和制作船模。本次实验船模为大开口驳船型式，钢质，尺度为8.5m×1.6m×0.9m。记录各构件的尺寸。 2、设置应变片测点，粘贴应变片。在船模测试段上取一横剖面，分别在底板、船侧板、主甲板上布置测点。均为单向片。计算应力的相应点与应变测点一致。并记录每个测点编号的位置尺寸。 图2 测试剖面构件尺寸及测点布置 3、安装船模。把船模装在特制的加载架上，用油压千斤顶加载并用力传感器监测。记录加载的有关尺寸。为了消除新加工结构的内应力，最好加卸载110%载荷三次以上。本次船模试验的总纵弯矩取PL=80×120=9600KNcm。 4、接通静态应变仪及测量电路，调试，全部准备就绪后预热仪器30分钟。注意使用仪器前没人指导操作就一定要看懂说明书再操作。 5、建立零工况：加载载荷调到零，清除其它所有干扰力，仪器自动平衡（采零）。 也可以预加部分载荷调零，其作用是消除安装不平稳引起的受力不均，削除内应力。 6、正式加载：把设计载荷分成几级，逐级加载测量，然后逐级卸载测量。分级加卸载测量可以在实验过程中观察构件应变的线性和重复性，及时发现和解决问题。详细记录每次试验的储存页面、加载工况、试验时刻、环境温度等。 7、载荷回零的工况一定要测出，根据回零应变，可以看出是否有残余应变，仪器是否有温度漂移。 8、确认没有其它问题后清理现场。 五、实验结果与计算 1、实验数据可以在程控应变仪上打印出来，也可以送进微机用Excel电子表格取 出。 2、实验测得的微应变要经过温度漂移修正、导线电阻影响修正、以及其它必须的 修正，才能进行计算。计算就是用虎克定理、广义虎克定理根据应变求应力。 3、选取某一比例，画出船模横剖面图（取半个横剖面）（建议用方格纸）。
思考题 1.依据“建造规范”与依据“强度规范”设计船体结构的方法有什么不同？它们各有何优缺点 答：建造规范：根据规范确定最小尺寸，设计尺寸不应小于最小尺寸 优点：安全、简便。缺点：不易反应具体船舶的特点及新技术成果。 强度规范：又分直接设计和间接设计，前者是依据]/[max σM W =来确定构件尺寸，后者参考母型取定构件尺寸，再计算max σ与][σ相比较，修改尺寸。 优点：合理，反映具体的船舶特点。缺点：计算工作量大 2.为什么要将船体强度分为“总强度”和“局部强度”？其中“局部强度”与“局部弯曲”的含义有何不同？ 答：总强度是把整个船体看做一个整体来研究其强度，局部强度是研究组成船体的某些部分结构、节点及其组成构件的强度问题，一般在总强度校核已进行的前提下，对局部强度进行分析，以确定结构布置原则和决定构件尺寸。局部弯曲是考虑将总纵弯曲应力计入的总应力，而局部强度还得将总应力与][σ相比较，进行强度校核。 3.如何获得实际船舶的重量分布曲线？ 答：通常将船舶重量按20个理论站距分布（民船尾－首，军船首－尾编排），用每段理论站距间的重量作出阶梯形曲线，并以此来代替重量曲线。作梯形重量曲线时，应使每一项重量的重心在船长方向坐标不变，其重量分布范围与实际占据的范围应大致对应，而每一项理论站距内的重量则当做是均匀的。最终，重量曲线下所包含的面积应等于船体重量，该面积的形心纵向坐标应与船体重心的纵向坐标相同。 4.说明计算船舶静水剪力、弯矩的原理及主要步骤。 答：原理：认为船是在重力、浮力作用下平衡于波浪上一根梁 步骤：（1）确定平衡水线位置（2）根据梯形法、围长法等得出船舶重量分布曲线w(x)，根据邦戎曲线得出某一吃水下的浮力曲线b （x ），计算载荷曲线q(x)=w(x)-b(x)，根据∫=x dx x q x N 0)()(计算船舶静水剪力，∫∫=x x dxdx x q x M 00)()(计算静水弯矩 5.“静置法”对计算波浪的波型、波长、波高以及与船舶的相对位置作了怎样的规定？ 答：对于“静置法”，标准波浪的波形取为坦谷波，计算波长等于船长，波高则随波长变化。波船相对位置：中拱（波峰在船舯）和中垂（波谷在船舯）两种典型状态。 6.按照“静置法”所确定的载荷来校核船体总纵强度，是否反映船体的真实强度，为什么？答：按照静置法所确定的载荷来校核船体总强度，不反映船体的真实强度，因为海浪是随机的，载荷是动态的，而且当L 较大时载荷被夸大，但具有相互比较的意义 7.依据ｑ－Ｎ－Ｍ关系解释在中拱和中垂波浪状态下，通常船体波浪弯矩总是舯剖面附近最大，这一结论是否适用于静水弯矩？ 答：适用于静水弯矩，将船近似为自由－自由梁，受垂向载荷作用，易知船体弯矩是舯剖面附近最大 8.在初步设计阶段，如何应用“弯矩系数法”来决定船体的最大波浪弯矩和剪力？ 答：在初步设计阶段，通过参考母型船，估计一个主尺度D 、L ，在中拱、中垂两种情况下，由max )/(w M DL K =，得出K DL M w /)(max =其中中垂K ，中拱K 的值约15－35，而max )(w N 由max )(w N =L M w /)(5.3max 得出
目录 (1) 轨道强度、稳定性计算 (2) 1.1设计资料： (2) 1.2 轨道强度、稳定性计算的基本原理 (2) 1.2.1.轨道强度计算的基本原理 (2) 1.2.2.稳定性计算的基本原理 (3) 1.3 轨道各部件强度验算 (5) 1.3.1SS1(客)电力机车 (5) 1.3.2DF4B（货）内燃机车 (10)
轨道强度、稳定性计算 1.1设计资料： 线路条件：曲线半径R=1500m ，钢轨：60kg/m ，U74钢轨，25m 长的标准轨；轨枕：Ⅱ型混凝土轨枕1760根/m ；道床：碎石道砟，厚度为40cm ；路基：既有线路；钢轨支点弹性系数D ：检算钢轨强度时取30000N/mm ；检算轨下基础时取70000N/mm ；由于钢轨长度为25m ，钢轨类型为60kg/m ，故温度应力a 51t MP =σ，不计钢轨附加应力。 机车类型：SS1（客）电力机车，三轴转向架，轮载115KN ，轴距2.3m ，机车构造速度95km/h DF4B （货）内燃机车，三轴转向架，轮载115KN ，轴距1.8m ，机车构造速度120km/h 1.2 轨道强度、稳定性计算的基本原理 1.2.1. 轨道强度计算的基本原理 目前，最常用的检算轨道强度方法称为准静态计算方法。所谓准静态计算方法，就是应用静力计算的基本原理，对轨道结构尽力计算，然后根据轨轮系统的动力学特性，考虑为轮载、钢轨绕度、弯矩和轨枕反力等的动力增值问题。 轨道强度准静态计算包括以下三项内容： I 、 轨道结构静力计算 II 、 轨道结构强度的动力计算——准静态计算 III 、 检算轨道结构各部件的强度 1) 强度检算的基本假设:
复习题 第一章（重点复习局部载荷分配、静水剪力弯矩的计算绘制） 1、局部载荷是如何分配的？ （2理论站法、3理论站法以及首尾理论站外的局部重力分布计算） P P P =+21 a P L P P ?=?+)(2 121 由此可得： ?? ? ?? ?? ?-=?+=)5.0()5.0(21L a P P L a P P 分布在两个理论站距内的重力 2、浮力曲线是如何绘制的？ 浮力曲线通常按邦戎曲线求得，下图表示某计算状态下水线为W-L 时，通常 根据邦戎曲线来绘制浮力曲线。为此，首先应进行静水平衡浮态计算，以确定船舶在静水中的艏、艉吃水。
帮戎曲线确定浮力曲线 3、M、N曲线有何特点？ (1) M曲线：由于船体两端是完全自由的，因此艏、艉端点处的弯矩应为零，亦即弯矩曲线在端点处是封闭的。此外，由于两端的剪力为零，即弯矩曲线在两端的斜率为零，所以弯矩曲线在两端与纵坐标轴相切。 (2) N曲线：由于船体两端是完全自由的，因此艏、艉端点处的剪力应为零，亦即剪力曲线在端点处是封闭的。在大多数情况下，载荷在船舯前和舯后大致上是差不多的，所以剪力曲线大致是反对称的，零点在靠近船舯的某处，而在离艏、艉端约船长的1/4处具有最大正值或负值。 5、计算波的参数是如何确定的？ 计算波为坦谷波，计算波长等于船长，波峰在船舯和波谷在船舯。 采用的军标GJB64.1A中波高h按下列公式确定： 当λ≥120m时， 当60m≤λ≤120m时，当λ≤60m时， 20 λ = h（m） 2 30 + = λ h（m） 1 20 + = λ h（m） 6、船由静水到波浪中，其状态是如何调整的？ 船舶由静水进入波浪，其浮态会发生变化。若以静水线作为坦谷波的轴线，当船舯位于波谷时，由于坦谷波在波轴线以上的剖面积比在轴线以下的剖面积小，同时船体中部又较两端丰满，所以船在此位置时的浮力要比在静水中小， 因而不能处于平衡，船舶将下沉ξ值；而当船舯在波峰时，一般船舶要上浮一些。 另外，由于船体艏、艉线型不对称，船舶还将发生纵倾变化。 7、麦卡尔假设的含义。 麦卡尔方法是利用邦戎曲线来调整船舶在波浪上的平衡位置。因此，在计算 时，要求船舶在水线附近为直壁式，同时船舶无横倾发生。根据实践经验，麦 卡尔法适用于大型运输船舶。 第二章 （重点复习计算剖面的惯性矩、最小剖面模数是如何的计算、折减系数、极限弯矩的计算）1、危险剖面的确定。 危险剖面： 可能出现最大弯曲应力的剖面，由总纵弯曲力矩曲线可知，最大弯矩一般在 船中0.4倍船长范围的，所以计算剖面一般应是此范围内的最弱剖面—既有最大
船体局部强度实验课 一、目的和要求 通过实验，可以在学会船体总纵强度的计算方法、学习测量结构应力的电测实验方法的基础上，了解除总纵强度以外的船体局部强度的测量方法及分析方法。 二、实验原理 把船体作为一等效船体梁，当船体梁受到中拱或中垂弯矩弯曲时，可以计算出梁上各测点处的应力；也可以用电阻应变片测量出各测点处的应力。 计算各测点处的应力σi=MZi / I 但是，船体结构上，有些部位不符合等效梁的理论，用等效梁理论不能计算出其应力状态，比如，上建不是百分之百参加总纵强度，横仓壁上的应力是如何分布，外板与板架的应力又如何分布，等等，只能用测量的方法测出来。测量方法用得最多的是电测法。 电测法，即电阻应变片测量应变方法。其原理是：把应变片牢固的粘贴在构件的测点上，当构件被加上载荷时，就会变形，不是伸长就是缩短，应变片也随着一起变形，应变片伸长时其电阻值增大，应变片缩短时其电阻值减小，把应变片接成电桥，就可以得到电信号，再经放大和显示，即可得到微应变读数。再用虎克定理即可求出测点处的应力。 三、实验装置 1.钢质结构船模 2.程控电阻应变仪 3.船模加载架 4.油压加载机 5.压力传感器及显示器 6.直尺及工具 四、实验步骤 电测法测量船体总纵弯曲应力的一般步骤为： 1、根据相似理论，设计和制作船模。本次实验船模为大开口驳船型式，钢质，尺度为8.5m×1.6m×0.9m。记录各构件的尺寸。 2、设置应变片测点，粘贴应变片。在船模测试段上取一横剖面，分别在底板、船侧板、主甲板上布置测点。均为单向片。计算应力的相应点与应变测点一致。并记录每个测点编号的位置尺寸。 图2 测试剖面构件尺寸及测点布置
第39卷第1期建筑结构2009年1月 高强度螺栓连接的设计计算 蔡益燕 （中国建筑标准设计研究院，北京100044） 1高强度螺栓连接的应用 高强度螺栓连接分为摩擦型和承压型。《钢结构 （G设计规范》B50017—2003）（简称钢规）指出目前制 造厂生产供应的高强度螺栓并无用于摩擦型和承压型连接之分”因高强度螺栓承压型连接的剪切变形比摩擦型的大，所以只适用于承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构”。因为承压型连接的承载力取决于钉杆剪断或同一受力方向的钢板被压坏，其承载力较之摩擦型要高出很多。最近有人提出，摩擦面滑移量不大，因螺栓孔隙仅为115?2mm,而且不可能都偏向一侧，可以用承压型连接的承载力代替摩擦型连接的，对结构构件定位影响不大，可以节省很多螺栓，这算一项技术创新。下面谈谈对于这个问题的认识。 在抗震设计中，一律采用摩擦型；第二阶，摩擦型连接成为承压型连接，要求连接的极限承载力大于构件的塑性承载力，其最终目标是保证房屋大震不倒。如果在设计内力下就按承压型连接设计，虽然螺栓用量省了，但是设计荷载下承载力已用尽。如果来地震,螺栓连接注定要破坏，房屋将不再成为整体，势必倒塌。虽然大部分地区的设防烈度很低，但地震的发生目前仍无法准确预报，低烈度区发生较高烈度地震的概率虽然不多，但不能排除。而且钢结构的尺寸是以mm计的，现代技术设备要求精度极高,超高层建筑的安装精度要求也很高，结构按弹性设计允许摩擦面滑移，简直不可思议，只有摩擦型连接才能准确地控制结构尺寸。总体说来，笔者对上述建议很难认同。2高强度螺栓连接设计的新进展 钢规的715节连接节点板的计算”中,提出了支撑和次梁端部高强度螺栓连接处板件受拉引起的剪切破坏形式（图1）,类似破坏形式也常见于节点板连接，是对传统连接计算只考虑螺栓杆抗剪和钉孔处板件承压破坏的重要补充。 1994年美国加州北岭地震和1995年日本兵库县南部地震，是两次地震烈度很高的强震,引起大量钢框架梁柱连接的破坏，受到国际钢结构界的广泛关注。
轨道强度计算 在英、美也称轨道应力。将轨道作为一个工程构筑物,运用力学理论进行分析和计算的方法。通过计算,保证轨道具有必要的承载能力。它对轨道各部件的设计起指导作用,并为轨道建筑标准（即轨道类型）的划分,部件的合理配套提供理论依据。 轨道承受的作用力轨道承受列车的各种垂直压力、横向水平力、纵向水平力。①垂直压力主要来自车轮的静重（静荷载）。在列车运行时，由于机车车辆的振动，轨道和车轮的不平顺，以及蒸汽机车动轮和主动轮构件的作用，除静荷载外，在垂直方向，轨道还承受许多额外的附加力。所有这些附加力连同静荷载一起，称为垂直动荷载。②横向水平力主要是由机车车辆摇摆及作蛇行运动以及它们通过曲线时向外推动而产生的。③纵向水平力主要包括机车加速、制动时的纵向水平分力，在长大坡道上机车车辆重量的纵向水平分力，以及因钢轨的温度变化而产生的温度力。 计算方法静力计算按照对基础假设的不同，静力计算分为：连续点支承梁的计算和连续基础梁的计算。在连续点支承梁的计算法中，把钢轨视为一根支承在许多弹性支点上的无限长梁。弹性支点的沉落值假定与它所受的压力成正比(图1a)。运用力学理论，任一截面处的钢轨弯矩、压力和挠度都可求得。如果有许多荷载同时作用于钢轨上，可先分别计算每个荷载对轨道所产生的作用，然后叠加起来。如需求最大数值时，可选择几个较重的车轮分别置于计算截面上，按照机车车轮的排列进行计算比较求得。在连续基础梁的计算法中，则把钢轨视为一根支承在连续弹性基础上的无限长梁(图1b)。同样,用力学理论,可求出钢轨任一截面的弯矩、压力和挠度。与连续点支承梁方法相比，计算结果相差不多。但在基础刚度较大时，两种计算结果相差可达10％左右。 轨道强度计算 动力计算一直沿用等效静荷载法，即考虑到列车动力作用而把轨道所承受的静荷载适当加大。动荷载的确定有两种方法:①力素分析法。对轨道所承受的各种力素进行分析,对每一种力素乘以不同的系数,再以概率理论将其组合起来,以求得可能发生的最大动荷载。②速度系数法。把静荷载乘以速度系数α,得出换算的动荷载。计算速度系数的公式,各国不同,如美国采用α＝1+v/120，式中速度v以英里/时计；对速度v小于100公里/时,联邦德国采