钢箱梁的优化设计研究.pdf

文章编号:1009?6825(2007)23?0015?02钢箱梁的优化设计研究收稿日期:2007?03?19作者简介:周?方(1974?),男,内蒙古工业大学建筑工程学院硕士研究生,内蒙古呼和浩特?010051曹?喜(1956?),男,教授,内蒙古工业大学建筑工程学院,内蒙古呼和浩特?010051周方?曹喜摘?要:从截面优化设计、结构拓扑优化两方面对钢箱梁的优化设计进行了研究,对钢箱梁的设计提出了截面优化选型建议和变厚度设计的方法,达到了充分利用材料的效果,解决了大跨度人行天桥钢箱梁结构工程设计中截面优化选型和纵向尺寸优化的问题。关键词:钢箱梁,结构优化设计,截面优化设计,变厚度设计中图分类号:TU318文献标识码:A??钢箱梁由于采用高强材料,构件重量轻、强度高、运输安装简捷,是大跨桥梁的理想桥型。钢箱梁用于桥梁的结构形式主要优点有桥式整体性好,外形美观大方,行车和行走平稳,冲击性小,结构轻巧,跨越能力大,施工便捷,工程造价适中。随着交通工程建设和市政工程建设的发展,国内近年来越来越多地采用钢箱梁作为大跨桥梁的结构形式。特别是在城市过街人行天桥的设计上,由于大跨和轻质的要求钢箱梁屡屡被采用,钢材作为一种昂贵的建筑材料在设计中应当合理运用,充分提高材料的利用率。因此,对钢箱梁的优化设计也显得愈加重要。文中通过对钢箱梁在人行天桥工程中设计的研究,寻找出适合的优化方法,对钢箱梁进行设计优化。这样不仅可以提高材料的利用率、节约材料,而且还可以把这种优化设计的思想广泛地推广到工程设计中去,从而进一步地丰富和发展结构优化设计理论。1?钢箱梁设计中的受力和稳定的分析文中研究的对象是大跨度人行天桥的钢箱梁。根据JTJ025?86公路桥涵钢结构及木结构设计规范,在设计中需要对结构抗弯、抗剪和局部抗压强度进行验算。其计算公式分别如下:1)抗弯强度计算:Mx/(rxWnx)?f。式中:rx截面塑性发展系数,对于箱形截面,rx=;Mx绕x轴的弯矩;Wnx对Wnx轴的净截面抵抗矩。2)抗剪强度计算:FvSI?w?fv。式中:Fv计算截面延腹板平面作用的剪力;S计算剪应力处以上毛截面对中性轴的面积矩;I毛截面惯性矩;?w腹板厚度;fv钢材抗剪强度设计值。3)局部承压强度计算:?F?wlz?f。式中:?集中荷载增大系数;F集中荷载;?w腹板厚度;lz集中荷载在腹板计算高度上边缘的假定分布长度。整体稳定性和局部稳定性。1)整体稳定计算:l1b1?11。式中:l1梁受压翼缘的自由长度;??2)交错桁架混凝土板和桁架共同组成的抗侧力体系有较好的抗侧力性能,层间位移小于高钢规程规定的限制,保证了结构在强烈地震作用下承受竖向重力荷载和抵抗横向荷载的能力。参考文献:[1]许红胜,[J].建筑结构,2004(5):13?14.[2]JGJ99?98,高层民用建筑钢结构技术规程[S].[3]GB50011?2001,建筑抗震设计规范[S].[4]北京金土木软件技术有限公司,[M].北京:中国建筑工程出版社,2004.[5][M].北京:中国水利水电出版社,2005.[6]龚曙光,[M].北京:机械工业出版社,?trussfloorslabsystemWANGYu?WANGRongAbstract:Inordertoinvestigatetheshearbearingcapacityofthefloorslabinstaggered?trusssystem,theanalysisonadesignschemeofstag?gered?!3model,theshearbearingbehaviorofthefloorslab,?:staggered?truss,floorslab,shearbearingbehavior,finiteelementanalysis?15????第33卷第23期