鋼結構第三章.ppt

1、1,第3章 受拉構件及索,2,3.1 受拉構件的可能破壞形式和影響因素,受拉構件是指只承受軸向拉力的構件。受拉構件的破壞一般經歷以下幾個階段：首先，截面中的拉應力達到材料的屈服點；其次，受拉構件進入塑性變形，出現(xiàn)明顯的伸長；隨后，材料進入強化階段，構件截面上的拉應力繼續(xù)增加；最后，當拉應力達到材料的抗拉強度后，受拉構件被拉斷。由于受拉構件在拉斷之前會出現(xiàn)明顯的伸長，因此很容易被覺察并采取措施加以避免。受拉構件的破壞常發(fā)生在地震災害或不恰當?shù)氖褂眠^程中，如在受力的受拉構件上施加電焊。,3,3.2 軸心受拉構件的強度和長細比,3.2.1 軸心受拉構件的強度計算 1. 截面無削弱時的強度 無孔洞等削

2、弱的軸心受拉構件，軸心力作用使截面引起均勻的受拉正應力，以全截面剛達到屈服應力為強度極限狀態(tài)。因為這時構件塑性變形很大，已達到不適于繼續(xù)承載的狀態(tài)。在強度計算中，要求構件內力設計值N除以毛截面面積A得到的應力不應超過鋼材抗拉強度設計值f，即,4,2. 截面有削弱時的強度 有孔洞等削弱的軸心受拉構件，在孔洞處截面上的應力分布是不均勻的，在靠近孔邊處產生應力集中現(xiàn)象，應力高于平均應力。但當應力高的纖維達到屈服應力后，軸心力繼續(xù)增加，截面發(fā)展塑性變形，應力漸趨均勻。到達極限狀態(tài)時，凈截面上的應力為均勻屈服應力。這時GB 500172003鋼結構設計規(guī)范規(guī)定的強度計算要求為：構件內力設計值N除以凈截面

3、面積An得到的應力不應超過鋼材強度設計值f，即,5,3.2.2 軸心受拉構件的長細比,軸心受拉構件的剛度通常用長細比來衡量，長細比是構件的計算長度l0與構件截面的回轉半徑i的比值，即 。 越小，表示構件剛度越大，反之則剛度越小。 長細比過大會使構件在使用過程中容易由于自重發(fā)生撓曲，在動力荷載作用下容易產生振動，在運輸和安裝過程中容易產生彎曲。因此設計時應使構件長細比不超過規(guī)定的容許長細比 。,6,3.3 拉彎構件的強度和變形,拉彎構件是指構件不僅承受軸向拉力還承受彎矩。它分為單向拉彎和雙向拉彎。,7,3.3.1 拉彎構件的強度,考慮鋼材的塑性性能，拉彎構件以截面出現(xiàn)塑性鉸作為其強度極限。在軸心

4、拉力及彎矩的共同作用下，工字形截面上應力的發(fā)展過程如下圖所示。,8,3.3.2 拉彎構件的剛度,拉彎構件承受軸向拉力和彎矩，當彎矩不大時，構件以軸向拉力為主，它的剛度要求同軸心受拉構件，即 當彎矩較大時，不僅應計算構件長細比是否滿足要求，還要進行撓度計算，計算時可忽略軸向拉力對撓度的影響，其結果偏于安全。,9,3.4 索的力學性質和分析方法,索在工程中應用較為廣泛，如斜拉橋上的拉索，懸索橋中的纜索，桅桿結構中的纖繩，預應力錨索等。,10,3.4.1 截面形式,索一般采用由高強度鋼絲組成的鋼絞線、鋼絲繩或鋼絲索，也可采用圓鋼筋。圓鋼筋的強度較低，但由于直徑較大，抗銹蝕能力較強，如下圖 (a)所示

5、。 鋼絞線由經熱處理的優(yōu)質低碳素鋼經多次冷拔的鋼絲組成，如下圖(b)所示。鋼絞線形式有(1+6)、(1+6+12)、(1+6+12+18)，它們分別為1層、2層和3層。多層鋼絲與其相鄰的內層鋼絲捻向相反。常用的鋼絲直徑為4mm6mm。 鋼絲繩通常由七股鋼絞線捻成，如下圖(c)所示，以一股鋼絞線作為核心，外層的六股鋼絞線沿同一方向纏繞，其標記為77，有時用兩層鋼絞線，其標記為719，以此類推有737等。后者表示一股由幾根鋼絲組成。 鋼絲索由平行的鋼絲組成，鋼索由19、37、61根直徑為4mm6mm 的鋼絲組成。,11,12,3.4.2 單索的受力分析,1. 基本假定 (1) 索是理想柔性的，既不能受壓，也不能抗彎。這是因為索的截面尺寸與索的長度相比十分微小，截面抗彎剛度很小，可以忽略。 (2) 索的材料符合胡克定律。 2. 索的平衡方程 (1) 受沿水平均布荷載作用的索。 (2) 受沿索長均布荷載作用的索。 3. 索的長度計算 4. 索的變形協(xié)調方程,13,3.4.3 單