提高弯曲强度措施

第19讲—提高弯曲强度的措施、薄壁截面的弯曲中心

§7-5 提高弯曲强度的措施

如前所述，弯曲正应力是影响弯曲强度的主要因素。根据弯曲正应力的强度条件

][maxmaxσσ≤=zWM （a）

上式可以改写成内力的形式

][][maxσzWMM=≤ （b）

（b）式的左侧是构件受到的最大弯矩，（b）式的右侧是构件所能承受的许用弯矩。

由（a）和（b）两式可以看出，提高弯曲强度的措施主要是从三方面考虑：减小最大弯

矩、提高抗弯截面系数和提高材料的力学性能。

1．减小最大弯矩

1）改变加载的位置或加载方式 首先，可以通过改变加载位置或加载方式达到减小最大弯矩的目的。如当集中力作用在简支梁跨度中间时（6-13a），其最大弯矩为

Pl41；当载荷的作用点移到梁的一侧，如距左侧l61处（图6-13b），则最大弯矩变为

Pl365，是原最大弯矩的倍。当载荷的

位置不能改变时，可以把集中力分散成较小的力，或者改变成分布载荷，从而减小最大弯矩。例如利用副梁把作用于跨中的集中力分散为两个集中力（图6-13c）,而使最大弯矩降低为56.0

Pl81。利用副梁来达到分散载荷，减小最大

弯矩是工程中经常采用的方法。

2）改变支座的位置 其次，可以通过改变支座的位置来减小最大弯矩。例如图6-14a所示受均布载荷的简支梁，22max125.081qlqlM==。若将两端支座各向里移动 （图6-14b），则最大弯矩减

小为l2.0

2401ql,

1第19讲—提高弯曲强度的措施、薄壁截面的弯曲中心

22max025.0401qlqlM== 只及前者的51。图6-15a所示门式起重机的大梁，图6-15b所示锅炉筒体等，其支承点略向

2．提高抗弯截面系数 中间移动，都是通过合理布置支座位置，以减小 的工程实例。

1在截面积高。例如对截maxM

）选用合理的截面形状 A相同的条件下，抗弯截面系数 W愈大，则梁的承载能力就愈

2第19讲—提高弯曲强度的措施、薄壁截面的弯曲中心

提高弯曲梁承载力的措施

摘要：本文中主要介绍了梁的定义，介绍了弯曲的定义，结合工程力学中的知识，总结讨论了生活中提高梁承载力的四种方式。

关键词：工程力学 弯曲梁 弯矩 抗弯截面系数

正文：

工程力学中的梁是指由支座支承，承受的外力以横向力和剪力为主，以弯曲为主要变形的构件。从功能上分，有结构梁，如基础地梁、框架梁等；与柱、承重墙等竖向构件共同构成空间结构体系，有构造梁，如圈梁、过梁、连系梁等，起到抗裂、抗震、稳定等构造性作用。梁按照结构工程属性可分为：框架梁、剪力墙支承的框架梁、内框架梁、梁、砌体墙梁、砌体过梁、剪力墙连梁、剪力墙暗梁、剪力墙边框梁。

杆件承受垂直于其轴线的外力或位于其轴线的力偶的作用时，其轴线将弯曲成曲线，这种受力及变形形式叫做弯曲。一般情况下，梁的各横截面上的内力各不相等，内力最大的横截面处将最先发生失效，此截面称为“危险截面”。与剪力和弯矩两个内力分量相对应，横截面上将有连续分布的切应力和正应力。这些应力在横截面上的分布是不均匀的，应力最大的点将最先发生失效，这些点称为“危险点”。实际生活中梁的弯曲一般都主要是与正应力有关，切应力的影响是次要的。所以要提高弯曲梁的承载力就必须先想办法提高梁的许用应力或者使最大正应力小于许用应力。

下面将根据工程力学的知识讨论生活中常用于提高梁的承载力的措施。

一、 减少弯矩值 a) 合理安排梁的受力情况

图一 图二

图二中采用增加辅助梁的措施，改变了力矩的分布，在同样的情况下，减少了弯矩值。

b) 合理安排梁的支座

图中是缩短了两个支座之间的距离，采用减少跨度的措施，改变梁所受的弯矩。现实中的应用有悬索大桥，斜拉桥，多支座桥等。

C）降低梁的荷载

降低梁的荷载也是一个方向。可以采用降低梁的自重，采用空心结构，如空心砖，空心轴等，或使用轻质材料。而是如下图两例：

二、 提高梁的抗弯截面系数

A） 选取合理的截面形状 截面积相同的情况下，抗弯截面系数越大，梁的承载力越高。如矩形截面梁横放和竖放的抗弯截面系数就不同。生活中，当横截面积不同时，一般用Wz/A来衡量梁的经济性和实用性。这个值越大，梁越合理。

１６４　西部探矿工程　２００７年第５期　

提高梁弯曲强度的主要措施　

孜牙汉・依沙木丁　（新疆建设职工技术学院，新疆乌鲁木齐８３００５４）　摘要：在机械设计中要尽量提高梁的弯曲强度，降低材料的消耗，从而使设计满足既安全又经济的　要求，这是工程技术人员必备的基本思路。在一般情况下，梁的设计是以弯曲正应力强度条件为依据　的。从弯曲正应力强度条件‰　一Ｍ～／ｗ　≤［ｄ］可以看出，梁的强度与外力引起的最大弯矩、横截面　的形状和尺寸及所用的材料有关。因此，要提高梁的弯曲强度，一方面是采用合理的截面形状，以增　大抗弯截面系数ｗ　的数值，充分利用材料；另一方面应合理安排梁的受力情况，以降低最大弯矩　Ｍ　的数值。　关键词：弯矩；截面；弯曲；强度　中图分类号：ＴＵ２２３文献标识码：Ｂ文章编号：１ＯＯ４—５７１６（２ＯＯ７）０５—０１６４—０２　１　选择合理的截面形状　１．１　选择抗弯截面系数ｗ　与截面积Ａ比值（Ｗｚ／Ａ）　大的截面形状　从梁的弯曲强度条件可知，梁的抗弯截面系数Ｗｚ愈　大，横截面上的最大正应力就愈小，即梁的弯曲强度愈　高。Ｗｚ一方面与截面的尺寸有关，同时还与截面的形状　有关。梁的横截面面积愈大，Ｗｚ愈大，但消耗的材料也　就多。因此梁的合理截面应该是：用最小的面积得到最　大的抗弯截面系数的截面。若用比值ｗｚ／Ａ来衡量截面　的经济程度，则该比值愈大，截面就愈经济合理。下面对　圆形、矩形及工字形截面形状在相同抗弯截面系数的条　件下，进行比较，其Ｗｚ／Ａ比值列于表１中。由表１可　见，矩形优于圆形，而工字形又优于矩形。这是因为在梁　横截面上离中Ｉ生轴愈远，正应力愈大，所以应使大部分材　料分布在离中性轴较远处，承担应力值小的面积减少，既　提高了弯曲强度，又节省了材料。矩形截面竖搁比横搁　合理，也是这个道理。因此，以上三种截面形状中，工字　形是梁最合理的截面形状，而圆形截面显然不够合理。　３．２　场地土的分类和类别划分　场地土属中软一中硬土，场地类别为Ⅱ类建筑场　地，处于可进行建设的一般场地。　３．３　土的地基基础适宜性评价　场地地基主要由杂填土、素填土、软塑粘土、可塑粘　土、硬塑粘土构成。杂填土、素填土结构松散，均匀性及　力学性质较差，不能作为基础持力层；软塑粘土物理力　学性质相对较差，不宜作拟建物的基础持力层；可塑粘　土、硬塑粘土的物理力学性质较好，分布均匀，大多数地　段埋藏深度适宜，可作为建筑物的基础持力层。场地内　硬塑粘土自由膨胀率为５０　～７７％之间，具有弱膨胀潜　势。　３．４　场地的地震效应评价　根据《建筑抗震设计规范》（ＧＢ５００１１—２００１）、《中　国地震动参数区划图》（ＧＢ１８３０６—２００１）的划分，场地　抗震设防烈度为Ⅶ度，设计基本地震加速度值为０．１０ｇ　（ｇ为重力加速度），抗震分组为第一组，设计特征周期为　０．３５ｓ。　４结论　场地整体稳定，无不良地质作用，适宜建筑。建议　本工程博物馆采用独立基础，均以可塑粘土为基础持力　层。场地抗震设防烈度为Ⅶ度，设计基本地震加速度值　为０．１０ｇ（ｇ为重力加速度），抗震分组为第一组，设计特　征周期为０．３５ｓ，场地土属中软一中硬土，场地类别为Ⅱ　类建筑场地，处于可进行建设的一般场地。可塑粘土具　弱膨胀潜势，设计、施工时应该引起重视。地下水对钢　筋混凝土及混凝土中的钢筋不具腐蚀性，对钢结构具有　弱腐蚀性。建议基础施工时，宜采取明排措施。在进行　基坑施工时应采取快速作业，应及时封闭，不得使持力　层曝晒或积水，雨季施工应采取防水措施。在进行结构　设计时，应采取与膨胀土地区建筑相宜的措施，并防止　地表水下渗。施工过程中应注意地质环境保护。　

总第１０１期　２００６年第１期　山西冶金　ＳＨＡＮＸＩ　ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ　Ｔｏ“ｄ　ｌＯｌ　Ｎｏ．１．２００６　

文章编号：１６７２—１１５２（２００６）０１－００４４－０４　

提高烧结矿强度的措施　

王冰１，２张宗旺　

（１．北京科技大学冶金与生态工程学院，　北京　１０００８３；　２．山西新临钢钢铁有限公司，山西临汾０４１０００）　

摘要：介绍了山西新临钢钢铁有限公司炼铁厂在提高烧结矿强度、改善烧结矿粒度组成方面采取的措施。实　践表明：这些措施是有效的。　关键词：烧结矿强度措施　中图分类号：ＴＦ５３８　文献标识码：Ａ　收稿日期：２００５—１２—２０　

山西新临钢钢铁有限公司（以下简称新ｌ晦钢）　炼铁厂现有２×２４　ｍ２ｘｌｘ　３６ｍ　３台烧结机，总烧结面　

积１１８　ｍｓ，年产烧结矿１７５万ｔ。随着炼铁人炉熟料　

比率不断提升，高炉强化冶炼对铁前系统各项技术　

指标要求日益严格，成品烧结矿质量指标愈来愈高。　作为铁前系统之一的烧结工序，采取了提高烧结矿　

强度及改善粒度组成等措施，取得了显著成效，为高　

炉进一步强化冶炼奠定了基础。　

ｌ主要措施　烧结矿的质量好坏取决于烧结矿的矿物组成和　

显微结构，要获得良好的显微结构必须具有良好的　原料条件和工艺操作制度。决定烧结矿结构的重要　

因素是烧结过程中如何迅速形成最适宜的熔体液相　

和熔体固结结构；决定烧结矿强度的关键是熔体的　玻璃化和结晶化；熔体结晶化主要决定于熔体冷却　

后形成新相晶核的数量以及晶核长大的结构和形　

状；同一晶体根据生长条件（环境、气氛性质以及冷　

却速度）的变化，可以长成不同的结构和形状…。　

１．１精心备料　

１．１．１降低热返矿粒度和配比　

在烧结生产中，热返矿粒度与热返矿量增大后，　

引起混合料水分波动和成球率下降，成品烧结矿强　度降低、粒度变小。新临钢炼铁厂将热矿筛筛孔改为　

小于５　ｍｍ，减少２排筛板，使热返矿粒度控制在３　

ｒａｍ－４　ｍｍ，热返矿量控制在８％以下，以改善混合料　水分控制　提高成球率。　１．１．２严格生石灰质　检验　新ｌ晦钢炼铁厂生产技术科质检组对进厂生石灰