提高弯曲梁承载力的措施
- 格式:docx
- 大小:9.69 MB
- 文档页数:5
提高弯曲梁强度和刚度的措施弯曲梁的定义和应用领域弯曲梁是一种常见的结构元素,用于承受外部荷载时发生弯曲变形。
在工程领域中,弯曲梁广泛应用于桥梁、建筑、机械设备等结构的设计和制造中。
提高弯曲梁的强度和刚度可以增加结构的安全性,并且有助于减小结构的变形,以满足设计要求。
弯曲梁强度的提高措施1. 材料的选择与设计优化弯曲梁的强度受到材料的影响,选择高强度、耐腐蚀、高韧性的材料能够提高梁的强度。
同时,在设计过程中应考虑梁的断面形状和尺寸,通过施加适当的曲率和截面形状,进一步提高梁的强度。
2. 加强梁的支撑与约束加强梁的支撑和约束可以防止梁在受力时发生过度变形和破坏。
可以采用增加支撑点、加固梁支座、增加截面板厚度等措施,提高梁的承载力和抗弯性能。
3. 增加横向加劲与剪力连接横向加劲和剪力连接可以增加梁的刚度和稳定性,有效降低梁受力时的挠度和变形。
通过在梁的截面处加设剪力墙、剪力板、横向加劲肋等,可以提高梁的弯曲承载能力。
4. 使用预应力或钢筋混凝土结构预应力或钢筋混凝土结构具有良好的抗弯性能和刚度,通常能够提供较高的弯曲梁强度。
预应力技术通过施加预先拉应力,抵抗弯曲梁受力时的拉应力,提高梁的抗弯能力。
弯曲梁刚度的提高措施1. 增加梁的截面面积和高度增加梁的截面面积和高度可以提高梁的刚度,减小梁在受力时的挠度和变形。
可以通过增加梁的宽度、高度或采用变截面结构,来增加梁的刚度。
2. 加强梁的约束与支撑加强梁的约束和支撑可以增加梁的刚度和稳定性。
可以采用增加支撑点、加固梁支座、增加截面板厚度等措施,提高梁的刚度和抗弯性能。
3. 使用高强度材料选择高强度材料可以提高梁的刚度,增加梁的抗弯能力。
在设计过程中应考虑使用高强度钢材或纤维增强复合材料等材料,以增加梁的刚度和强度。
4. 增加剪力连接与加劲措施剪力连接和加劲措施可以增加梁的刚度和稳定性,减小挠度和变形。
通过在梁的截面处加设剪力墙、剪力板、横向加劲肋等,可以提高梁的刚度和弯曲承载能力。
第一章绪论1.1 建筑力学的研究对象1.(单选题) 下列结论中,哪些不正确?()(A)力偶的合力不为零;(B)力偶是一对力;(C)力偶矩与矩心的位置无关;(D)力偶作用的效果是使物体产生转动。
参考答案:C2.(单选题) 平面上的合力对该平面内一点的矩()(A)大于其各分力对该点的矩的代数和(B)等于其各分力对该点的矩的代数和(C)小于其各分力对该点的矩的代数和(D)有时大于、有时小于其各分力对该点的矩的代数和参考答案:B1.2 建筑力学的任务1.(单选题) 力的可传性原理是指作用于刚体上的力可在不改变其对刚体的作用效果下()(A)平行其作用线移到刚体上任一点(B)沿其作用线移到刚体上任一点(C)垂直其作用线移到刚体上任一点(D)任意移动到刚体上任一点参考答案:B1.3 刚体、变形体及其基本假设1.(单选题) 既有大小,又有方向的物理量称为()A.矢量B.代数量C.标量D.以上皆不是参考答案:A2.(单选题) 材料力学的研究对象是()A.刚体B.变形体C.塑形固体D.弹性固体参考答案:B1.4 杆件变形的基本形式1.(单选题) 以下哪一个不属于结构杆件的基本受力形式()A.压缩B.失稳C.扭转D.弯曲参考答案:B1.5 荷载的分类1.(单选题) 光滑面对物体的约束力,作用在接触点处,方向沿接触面的公法线,且()(A)指向受力物体,恒为拉力(B)指向受力物体,恒为压力(C)背离受力物体,恒为拉力(D)背离受力物体,恒为压力参考答案:B2.(单选题) 荷载按作用范围可分为()A.分布和在和集中荷载B.恒荷载和活荷载C.静力荷载和动力荷载D.以上皆不是参考答案:A第二章静力学基础2.1 力、力矩及其性质1.(单选题) 力的大小、方向、作用点称为()A.力的等效性B.力的平衡条件C.力的三要素D.以上皆不是参考答案:C2.(单选题)参考答案:A3.(单选题) 当力的作用线通过矩心时,则力矩的大小为()A.正值B.零C.负值D.不一定参考答案:B2.2 约束与约束反力1.(单选题) 作用于同一物体上的荷载与什么组成平衡力系()A.作用力B.约束反力C.约束D.内力参考答案:B2.(单选题) 定向支座的约束力是()。
梁抗弯措施1. 引言在建筑结构中,梁承受着垂直荷载的压力,同时还要应对水平和弯曲力。
为了保证梁的承载能力和稳定性,需要采取一系列抗弯措施。
本文将介绍几种常见的梁抗弯措施,包括材料选择、截面设计和加固措施等。
2. 材料选择2.1 钢筋钢筋是梁抗弯的主要材料之一。
常用的钢筋有普通钢筋和高强度钢筋两种。
普通钢筋具有良好的延展性和韧性,能够承受较大的塑性变形,对梁的抗弯性能起到明显的改善作用。
但普通钢筋的抗拉强度有限,无法满足一些特殊的工程要求。
高强度钢筋具有较高的抗拉强度和抗弯能力,可以提高梁的承载能力和刚度。
然而,高强度钢筋价格较高,施工难度较大,需要注意控制其使用量,合理选择材料。
2.2 混凝土混凝土是梁的另一种重要材料,用于填充梁的截面,提供抵抗弯曲力的支撑。
一般情况下,混凝土采用强度等级较高的C30或C40,以保证其承载能力和耐久性。
在混凝土配制中,还可以添加一些其他材料,如玻璃纤维、碳纤维等,以提高混凝土的抗拉强度和抗裂性能。
这些添加剂可以有效地增强梁的抗弯能力。
3. 截面设计梁的截面设计是梁抗弯的关键环节。
合理的截面设计可以提高梁的抗弯承载能力,降低其受力程度,延长其使用寿命。
3.1 矩形截面矩形截面是一种常见且易于施工的截面形式。
其受力分布相对均匀,抗弯能力较好。
在设计矩形截面时,应根据梁的跨度、荷载和弯矩等参数进行合理选择。
3.2 T形截面T形截面是一种具有一侧翼缘的梁截面。
相比于矩形截面,T形截面在相同材料用量下可以提供更大的抗弯承载能力。
因此,在一些需要较大抗弯能力的工程中,可以采用T形截面。
3.3 预应力钢筋预应力钢筋是一种应变梁截面设计的重要手段。
通过在梁的截面中设置预应力钢筋,可以在施工时施加预压,使梁产生一定程度的预应力,在承受荷载时减小变形。
预应力梁具有较好的抗弯性能和变形控制能力,适用于跨度较大、荷载较大的工程。
4. 加固措施除了在梁的初始设计时采取合理的抗弯措施外,有时还需要在使用过程中进行梁的加固,以提高其承载能力和使用寿命。
混凝土梁的弯曲承载力设计标准一、前言混凝土梁是一种常见的结构构件,其在建筑、桥梁、水利工程等领域中得到广泛应用。
在混凝土梁的设计中,弯曲承载力是一个重要的设计指标,对梁的安全可靠性有着重要的影响。
因此,混凝土梁的弯曲承载力设计标准是混凝土结构设计中的一个重要组成部分。
本文将从混凝土梁的弯曲承载力设计标准的基本原理、设计方法、计算公式、验算和设计实例等方面进行详细介绍。
二、基本原理混凝土梁的弯曲承载力设计标准是基于混凝土强度理论和材料力学理论建立的。
混凝土梁在受到外力作用时,由于其自身的强度和刚度,能够抵抗外力的作用,从而实现对建筑物的支撑作用。
混凝土梁的弯曲承载力设计标准是在保证其强度和刚度的前提下,实现对外力的有效抵抗。
三、设计方法混凝土梁的弯曲承载力设计标准采用的是极限状态设计法。
在设计中,需要满足极限状态下的弯曲承载力要求,即混凝土梁在受到极限载荷时,应该能够保持稳定,不出现破坏或失效的现象。
四、计算公式混凝土梁的弯曲承载力计算公式包括了弯曲矩、受压区高度、受压区位置、受拉区位置等因素,可以用下列公式表示:M = fcbh2 / 6(d - a/2), 其中M为弯矩,fcb为混凝土的轴心抗压强度,b为梁的宽度,h为梁的高度,d为受压区高度的距离,a为受压区的长度。
五、验算混凝土梁的弯曲承载力设计标准中,弯曲矩的计算是一个重要的验算环节。
在设计中,需要对弯曲矩的计算进行核实,确保其符合设计要求。
同时,还需要对混凝土的抗压强度、梁的尺寸、受压区位置等因素进行检查,确保其满足设计中的要求。
六、设计实例以下是一个混凝土梁的弯曲承载力设计实例:假设一根混凝土梁的宽度为200mm,高度为400mm,混凝土的轴心抗压强度为25MPa,受压区高度为300mm,受压区长度为100mm。
则根据上述计算公式可得,弯矩M为:M = 25 × 200 × 4002 /6(400 - 300/2) = 2.67 × 106 N.mm。
钢结构基本原理试题(A)参考答案(08级)一、简答题:40%(每题10分)1.钢结构对钢材性能有哪些要求?在南方地区和寒冷地区建造厂房对钢材性能的要求有何不同?答:钢结构对钢材的性能有如下要求:(1)较高的强度,即抗拉强度f u和屈报点f y都较高;(2)足够的变形能力,即塑性和韧性都较好;(3)良好的加工性能,即适合冷、热加工,同时具有可焊性。
也就是钢材要有较好的:强度、塑性、韧性和冷弯性能。
在寒冷地区,要求所用钢材具有较好的抗低温冷脆能力,这是与南方地区用钢要求不同之处。
2.什么是钢材的疲劳?影响疲劳强度的因素有哪些?提高钢材的强度等级可否提高疲劳强度?为什么?答:钢材在循环荷载作用下,当荷载循环次数达到某一定值时,钢材发生破坏的现象,称为钢材的疲劳破坏。
疲劳强度与构造状况(包括应力集中程度和残余应力)、作用的应力幅及循环次数等有关。
提高钢材的强度等级并不能提高其疲劳强度,因疲劳破坏时,应力值都小于材料的屈服应力。
3.高强度螺栓摩擦型连接与承压型连接的受力特点有何不同?如何确定它们单个受拉和受剪的承载力设计值?答:高强度螺栓摩擦型连接与承压型连接的抗剪传力是规定不同:摩擦型是以摩擦力传递荷载,而承压型的传力以普通螺栓相同,以栓杆抗剪和杆壁承压传递荷载。
单个高强度螺栓,不论摩擦型还是承压型,其抗拉承载力相同,以预拉力的0.8倍来确定;摩擦型螺栓抗剪承载力是以极限摩擦阻力来确定,承压型抗剪承载力是以栓杆被剪断或杆壁被压坏来确定。
4.格构式压弯构件,当绕虚轴弯曲时,如何保证其弯矩作用平面外的稳定?答:格构式压弯构件,当绕虚轴弯曲时,其弯矩作用平面外的稳定由组成构件的两个分肢的轴压稳定来保证。
二、计算题:60%1.如图所示的连接节点,斜杆由两等边角钢组成,承受的静力轴向拉力设计值N=400KN ,斜杆通过T 形连接板与柱相连接,钢材为Q235B ,手工焊,焊条为E43型;柱与连接板采用普通螺栓连接,螺栓的性能等级为4.6级M22。
第四章小结1、斜截面强度计算是钢筋混凝土结构的一个重要问题.设计受弯构件时,必须同时解决正截面强度和斜截面强度的计算与构造问题。
2、梁沿斜截面破坏的主要形态有斜压、剪压和斜拉三种.影响斜截面抗剪强度的主要因素有:剪跨比、混凝土强度、纵向受拉钢筋配筋率和箍筋数量及强度等.3、斜截面抗剪强度的计算公式是以剪压破坏为基础建立的。
对于斜压和斜拉破坏,一般采用截面限制条件和构造措施予以避免。
斜截面抗剪强度的计算图式、基本计算公式和适用条件,斜截面抗剪设计和复核的方法及步骤。
4、斜截面强度有两个方面:一是斜截面抗剪强度,通过计算配置箍筋或配置箍筋和弯起钢筋来保证,一是斜截面抗弯强度,通过采用一定的构造措施来保证。
第四章 受弯构件斜截面承载力计算一、填空题:1、在钢筋混凝土受弯构件中,( ) 和 ( )称为腹筋或剪力钢筋。
2、影响受弯构件斜截面抗剪力的主要因素( ) 、( ) 、( )和( )。
3、受弯构件斜截面破坏的主要形态( )、( ) 和( )。
桥规抗剪承载力公式是以( )破坏形态的受力特征为基础建立的。
4、梁中箍筋的配箍率公式:( )。
5、纵筋的配筋率越大,受剪承载力越高,这是由于( )和( )。
6、梁式结构受拉主钢筋应有不少于( )根并不少于( )的受拉主钢筋通过支点。
7、支座中心向跨径方向长度在一倍梁高范围内,箍筋间距应不大于( ).8、控制最小配箍率的目的( ),限制截面最小尺寸的目的( )。
9、影响有腹筋梁斜截面抗剪能力的主要因素有:( )、 ( ) 、 ( )、( ) 。
10、钢筋混凝土梁沿斜截面的主要破坏形态有斜压破坏、斜拉破坏和剪压破坏等。
在设计时,对于斜压和斜拉破坏,一般是采用( ) 和 ( ) 予以避免,对于常见的剪压破坏形态,梁的斜截面抗剪能力变化幅度较大,故必须进行斜截面抗剪承载力的计算。
《公路桥规》规定,对于配有腹筋的钢筋混凝土梁斜截面抗剪承载力的计算采用下属半经验半理论的公式:ssb sd sv sv k cu u d A f f f p bh V V θραααγsin )1075.0()6.02()1045.0(3,033210∑⨯++⨯=≤--11、对于已经设计好的等高度钢筋混凝土简支梁进行全梁承载能力校核,就是进一步检查梁沿长度上的截面的( )、 ( )和 ( 是否满足要求。
梁极限受弯承载力
梁极限受弯承载力是指梁在受到弯曲作用时,能够承受的最大荷载。
这个极限承载力是由梁的几何形状、材料强度和支撑条件等因素决定的。
在工程设计中,梁的极限受弯承载力是一个非常重要的参数。
如果梁的荷载超过了其极限承载力,就会发生塑性变形或破坏,从而导致结构的失效。
因此,在设计梁的时候,必须要考虑到其极限受弯承载力,以确保结构的安全性和可靠性。
梁的极限受弯承载力与其截面形状有关。
一般来说,梁的截面形状越大,其极限受弯承载力就越大。
例如,矩形截面的梁比圆形截面的梁具有更高的极限受弯承载力。
此外,梁的材料强度也是影响其极限受弯承载力的重要因素。
材料强度越高,梁的极限受弯承载力就越大。
除了截面形状和材料强度外,梁的支撑条件也会影响其极限受弯承载力。
如果梁的支撑条件不良,例如支撑点不稳定或支撑点之间距离过大,就会导致梁的极限受弯承载力降低。
在实际工程中,为了确保梁的极限受弯承载力,设计师通常会采用一些措施来加强梁的结构。
例如,在梁的底部加装钢筋或钢板,以增加其强度和刚度;或者在梁的支撑点处加装支撑结构,以提高其稳定性。
梁的极限受弯承载力是一个非常重要的参数,它直接关系到结构的安全性和可靠性。
在设计梁的时候,必须要充分考虑到其极限受弯承载力,并采取相应的措施来加强其结构,以确保其能够承受预期的荷载。
提高弯曲梁承载力的措施
耿建辉
(山东理工大学 交通与车辆工程学院 能源与动力工程1402)
摘要:通过自学相关材料了解提高弯曲梁强度的措施,以及提高弯曲梁刚度的措施等。
关键词:弯矩 强度 刚度 梁截面
引言:工程中以弯曲为主要变形的梁的应用非常广泛,出于安全性考虑,在实际应用中梁必须具有一定的承载能力,包含强度和刚度要求。
一:提高弯曲强度的措施:
弯曲正应力是控制梁强度的主要因素,所以弯曲正应力的强度条件
σmax=
Mmax W
往往是设计梁的主要依据,从这个条件可以看出,要提高梁的承载能力应
从两方面考虑:一方面是改变梁的承载能力,以降低Мmax 的值;另一方面是采用合理的截面形状,以提高W 的值。
(1)改善梁的受力状况
●把梁的支座设置在合适的位置,以尽量降低梁内的最大弯矩,从而提高梁的强度。
例如图
一均布载荷作用下的简支梁,Mmax=q 8
l 2
=0.125ql 2,若将两端支座各向里移动0.2L,
则最大弯矩减小为Mmax=
q 40
l 2=0.025ql 2
●合理配置载荷,以降低最大弯矩。
例如图二轴的最大弯矩仅为:Мmax =
536
FL,如把集
(1)
中力F 作用于轴的中点,则Mmax=
14
FL
(2)选择梁横截面的合理形状
◆合理的截面形状应该是截面面积A 较小(面积越小越经济),而抗弯截面系数W 较大。
例如使截面高度h 大于宽度b 的矩形截面梁,抵抗铅锤平面内的弯曲变形时,如把截面横放(a ),则W 1=
bℎ26
,如把截面横放(b ),则w 2=
ℎb 26
,两者之比
W1w2
=ℎ
b
>1所以横放比平放有较
高的抗弯强度,更为合理。
截面的形状不同,其抗弯截面系数W z 也就不同,可以用比值Wz A
来衡量形状的合理性和经
济性。
比值越大,则界面的形状较为经济合理。
◆在讨论截面的合理形状时还应考虑到材料的特性。
对抗拉和抗压强度相等的材料(如低碳钢)宜采用中性轴对称的截面,这样可使截面上下边缘处的最大拉应力和最大压应力数值相等,同时接近许用应力。
对抗拉强度低于抗压强度的材料(如铸铁),宜采用中性轴偏于受拉一侧的截面形状。
例如下图所示的一些截面。
对这
(2)
类截面如能使y 1和y 2之比接近于下列关系:
στmax σcmax
=
M max y 1
I z
M max y 2I z
⁄=y
1y 2
=[στ]
[σc
]
则最大拉应力和最大压应力便可以同样程度接近许用应力。
◆对于等强度梁,W 不为常数,梁在各截面上的弯矩随截面位置改变,根据等强度梁的强度要求,任何横截作用下都有
这就是等强度梁的W (x)沿梁轴线变化规律。
例如下图a 所示在集中力F 作用下的简支梁位等强度梁,截面为矩形,且设截面高度h=常数,而宽度b=b (x )(0≤x≤l 2
)
W (x)=
b(x)ℎ2
6=
M (x)[σ]
=F
2
x [σ]
截面宽度b (x )是x 的一次函数,按照c 式在梁的左端b(x)=0,即截面宽度为0,因对称
σmax =
M (x)
W (x)
=[σ]
W (x)=
M (x)[σ]
∴b(x)=
3F
[σ]ℎ2
x
(c )
性梁右端截面宽度也为0。
这显然不能满足剪切强度要求,因而要按剪切强度条件改变支座截面的宽度。
设所需的最小截面宽度为b min ,根据切应力强度条件
τmax=32
F Smax A
=32×
F 2
b min ℎ=[τ]
∴b min =
3F 4ℎ[τ]
横截面设计宽度如图(c )
若上述矩形截面等强度梁的截面宽度为常数,即h=h (x ),用类似的方法可以求得
h(x)=√3Fx
b[σ]
ℎmin=3F
4b[τ]
二:减小弯曲变形的措施
ⅰ改善结构作用形式和载荷作用方式,减小弯矩
1. 减小弯矩:弯矩是引起弯曲变形的主要因素,减小了弯矩数值也就减小了弯曲变形。
2. 把集中力分散成分布力:例如简支梁在跨度中点作用集中力F 时(如下图),最大挠度
为
Fl 348EI
,如将集中力F 代以均布载荷,且使
qL=F,则最大挠度为
5Fl 3
384EI
,仅为前者的
62.5%。
3. 缩小弯矩:在集中力作用下,挠度与跨度的三次方成正比。
如跨度缩短一半,则挠度减
为原来的18。
所以工程上在长度不能缩短的情况下,可采用增加支承的方法减小梁的变
形
ⅱ选择合理的截面形状
▲增大截面惯性矩:不同形状的截面,尽管面积相等,但惯性矩却不一定相等。
所以选取形状合理的截面,增大截面惯性矩,也是提高抗弯刚度和减小弯曲变形的有效措施。
例如工字形,槽形,T 形截面都比面积相等的矩形截面有更大的惯性矩。
一般来说,提高截面惯性矩
I的数值,往往也提高了梁的强度。
在强度问题上,更准确的说是提高弯矩较大的局部范围内的抗弯截面系数。
但是弯曲变形与全长内各部分的刚度都有关系,往往要考虑杆件全长的抗弯刚度。
▲增大弹性模量E:对于E值不同的材料来说,E值越大,弯曲变形越小。
(各种钢材的弹性模量大致相同,所以为提高弯曲刚度和减小弯曲变形而采用高强度钢材,并不会收到预期的效果。
)
参考文献:《材料力学1》作者:鸿洪文出版社:高等教育出版社。