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钢结构梁的扭转形式

发布者:建铭  发布时间:2019/8/14 16:44:42

 钢结构梁的扭转 

 
当梁承受的横向荷载偏心或不通过截面剪心时,将会发生扭转,当梁在弯矩作用下平面外失稳时,也会产生扭转变形。因此,梁的扭转对于梁的承载能力有很大影响。由于钢梁主要为开口薄壁截面,它的扭转不同于困杆。根据加载形式和约束情况的不同,梁的扭转可分为两种形式,一种为自由扭转(圣维南扭转),另一种为约束扭转(弯曲扭转)。
钢结构梁的自由扭转 
自由扭转是指构件截面在扭转时能够自由翘曲,纵向纤维不受任何约束。其中翘曲是指原为平面的构件截面在扭转时不再保持平面,截面上各点沿杆轴方向发生纵向位移。
非圆形构件自由扭转时各截面产生相同翘曲,纵向纤维不产生变形,在截面上只产生剪应力,元正应力,而且变形前后纵向纤维始终保持直线,如图5-8所示。
由于大多数钢梁是由狭长矩形截面板件组合而成,我们首先分析狭长矩形截面构件的扭转特性,如图5-9 (α)所示。根据弹性力学分析,狭长矩形截面的扭矩与扭转率的关系为
矩形锁商上的剪应力环绕截面四周形成闭合剪力流,并沿截面窄边厚度呈线性分布,在边缘处达到簸大。
对于工字形和T形等开口截面,可以看成由狭长的矩形在盘西组合而成,
应特别注意箱梁等闭口截面的抗扭惯性矩与开口截面梁有很大区别,闭口箱形戳面的抗扭能力远远大于工字形裁面,在扭矩作用下剪应力可视为沿~厚均匀分布,将在其在2面内将形成沿各板件中线方向的闭口形剪力派,
钢结构梁的约束扭转 
约束扭转(弯曲扭转)是指截面的自由翘幽受到约束,不能自由变形。这种约束可以是由荷我形式引起的,直oW 5-10 (α)所示,由于梁的对称使得中央银面不可能发生翘曲, HP翘曲变形受到约束,而梁两峭的翘曲变形是大,由于连续性导教梁各个截面的翘幽变形不等。约束也可由支座条件引起,如图5-10 (b)所示悬臂梁.固定端在岛而不能出现翘幽变形,自由栋i截商翘曲变形最大。
由于梁截面的翘曲变形受到约束,使得截面上产生的翘曲变形沿纵向不等,这样构件的纵向纤维就会受到拉伸或压缩作用,从而产生正应力,称为翘曲正应力。与受弯构 
件类似,由于各截面上产生的正应力是大小不等的,为了与之平衡,截面上将产生剪应力,称为翘曲剪应力。如图5-11 (b)所示。此外约束扭转时,截面也会产生相互转动,存在自由扭转剪应力凡,如图5-11 (α)所示。因此,截面上的外扭矩MT 将由自由扭转剪应力和翘曲剪应力组成的扭矩共同平衡。
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