梁
[拼音]:liang
[外文]:beam
工程結(jié)構(gòu)中的受彎桿件。梁通常水平設(shè)置,但有時也斜向設(shè)置以滿足使用要求,例如樓梯梁。梁的截面尺寸小于它的跨度,截面高度與跨度之比一般為1/8~1/16,預(yù)應(yīng)力混凝土梁的高跨比甚至小到1/30。高跨比大于1/4的梁稱為深梁。梁的截面高度通常大于截面的寬度。但因工程需要,梁寬大于梁高時,稱扁梁;梁高沿軸線變化時,稱變截面梁。梁在各類工程結(jié)構(gòu)中都有廣泛的應(yīng)用,例如房屋建筑中的樓蓋、屋蓋、吊車梁、基礎(chǔ)梁;各類橋梁的橋面系;各種貯液池的頂蓋和海洋平臺等。
分類
梁按截面形式分為矩形梁、T形梁、倒T形梁、L形梁、Z形梁、工字梁、槽形梁和箱形梁、空腹梁、迭合梁等。按所用材料分為鋼梁、鋼筋混凝土梁、預(yù)應(yīng)力混凝土梁、木梁以及鋼與混凝土組成的組合梁等。按梁的常見支承方式分為:
簡支梁
梁的兩端擱置在支座上,支座約束兩端使不產(chǎn)生垂直位移,但可自由水平轉(zhuǎn)動。為了防止整根梁產(chǎn)生水平移動,同時又要滿足因溫度變化時能自由伸縮,在其中一個支座處加以水平約束,稱為鉸支座;另一支座處不加水平約束稱為滾動支座(圖1a)。
懸臂梁
梁的一端固定在支座處,使該端頭不能轉(zhuǎn)動,不能發(fā)生水平和垂直位移,稱為固定支座。另一端可以自由移動和轉(zhuǎn)動,稱為自由端。這種梁的最大彎矩和剪力同時產(chǎn)生在固定支座邊緣處(圖1b)。
將簡支梁的支座向跨中移動,使梁的一端或兩端挑出一部分,形成懸臂,也稱伸臂梁;其自由端可以轉(zhuǎn)動和移動(圖1e)。
一端簡支另一端固定梁
在懸臂梁的自由端加設(shè)滾動支座,便形成這種支承方式的梁(圖1c)。
兩端固定梁
梁的兩端都是固定支座(圖1d)。
連續(xù)梁
具有兩個以上支座的梁。梁由于在中間支座處受到一定程度的約束,和具有同樣尺寸和跨度的簡支梁比,能承受較大的荷載(圖1f)。
受力特點
梁的受力特點與其在結(jié)構(gòu)中所處的位置及所受荷載的情況有關(guān)。如在平面樓蓋結(jié)構(gòu)中(圖2),縱向的梁一般只承受由板傳來的分布荷載,稱為次梁;而橫向的梁除承受由次梁傳來的集中荷載外,還要承受由板直接傳來的分布荷載,因此稱為主梁。
在工程結(jié)構(gòu)中最常用到的梁都是具有對稱軸的等截面梁。如豎向荷載所在平面與梁的縱對稱面相一致,梁內(nèi)只產(chǎn)生彎矩和剪力,否則還要產(chǎn)生扭矩,如雨篷梁、樓蓋邊梁。如荷載所在平面系與梁的縱對稱面相斜交(如斜放的檁條),或承受豎向荷載及水平荷載的共同作用(如墻架結(jié)構(gòu)中的橫梁或箱形基礎(chǔ)頂蓋和底板的橫梁),梁便處于雙向受彎狀態(tài),甚至還同時受扭或受軸向力的作用。
計算要點
(1)根據(jù)荷載的性質(zhì)和最不利的荷載組合進行計算。對一般吊車荷載和其他振動或沖擊作用,可化為乘以動力系數(shù)的等效靜荷載進行計算;但對于直接承受較大振動作用的梁,則需按動態(tài)作用進行動力計算。
(2)圖1a、b、e所示各梁在其支座處的3個未知反力(滾動支座處1個,鉸支座處2個,固定支座處3個)可以由平面力系的3個靜力平衡方程計算求得(見靜力平衡原理),故統(tǒng)稱為靜定梁。這種梁在支座反力求出以后,各個截面的內(nèi)力(剪力和彎矩)便可由截面一邊的脫離體的平衡條件計算出來。
(3)圖1c、d、f所示各梁的支座未知反力都在 3個以上,僅由3個靜力平衡方程不能求出反力和所需截面內(nèi)力,故統(tǒng)稱為超靜定梁。這種梁在計算時必須考慮桿件的變形。并可在內(nèi)力求出后考慮塑性內(nèi)力重分布予以適當(dāng)調(diào)整。
(4)由各種材料制成的梁均應(yīng)進行抗彎、抗剪、抗扭強度計算和撓度驗算。而鋼組合梁和側(cè)向剛度較差并在支座間的長度上也沒有側(cè)向支承的工字形型鋼梁或槽形型鋼梁,還必須進行整體穩(wěn)定性驗算;預(yù)應(yīng)力混凝土梁和使用上不允許出現(xiàn)裂縫的鋼筋混凝土梁,還應(yīng)進行抗裂度驗算;使用上允許出現(xiàn)裂縫的鋼筋混凝土梁和部分預(yù)應(yīng)力混凝土梁,還應(yīng)進行裂縫寬度驗算;直接承受中、重級工作制吊車荷載的吊車梁,還應(yīng)進行疲勞強度計算。
(5)對于深梁,平截面假定不適用,需按彈性力學(xué)方法計算。
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