工字钢梁范文

工字钢梁范文（精选4篇）

工字钢梁 第1篇

“工”字型钢梁广泛应用于桁架结构,临时结构,钢桁梁桥的纵、横梁等,不同于混凝土结构,钢梁的稳定性问题十分突出,目前,“工”字型钢梁的设计,多仅考虑结构的弹性变形[1,2],为了保证结构不发生失稳破坏,各国规范多采用计算长度系数的方法[3]。但构件的计算长度系数的确定还没有精确的计算方法,多由经验取值,同时其不能准确反映实际结构在受荷后位形和刚度的变化[4],非弹性解仍然存在较大的误差[5]。随着有限元理论和计算软件的发展,非线性分析方法理论逐渐成熟[6,7,8],考虑材料和几何非线性,计算“工”字梁的极限承载力,对优化设计有着积极意义。

1 钢梁概况

截面:“工”字型截面,上、下翼缘宽450 mm,顶、底板厚50 mm;梁高1 550 mm,腹板厚6 mm。

材料:Q345钢材,弹性模量E0=2.1×105 MPa。

跨径布置:跨径11 m,钢梁全长11.6 m。

“工”字型截面简支梁的截面尺寸、跨径及加载方式如图1所示,材料本构关系曲线如图2所示。

2 计算模型

利用通用软件ANSYS,分别建立空间梁单元和实体单元模型。梁单元模型(模型一)采用Beam 2node 188单元,以0.3 m划分单元,壳单元模型(模型二)采用Shell93单元,板单元的划分方式和梁单元相同。两种单元采用相同的约束形式:0.3 m处约束UX,UY位移,11.3 m处约束UY位移。模型如图3,图4所示。

3 计算结果分析

3.1 静力分析

对两种模型,均在4.8 m和6.8 m处加载Fy=-5e+4的集中荷载,进行弹性静力分析,提取结构的弯矩图、节点应力云图、节点Y方向的位移(如图5～图10所示)。

由图5,图6可知,在荷载及约束均相同的情况下,壳单元与梁单元模型的弯矩图差别很小,经过分析,与解析解相符。

由图7,图8可以看出,壳单元模型,加载的节点处的应力较大,为梁单元模型的1.5倍。

由图9,图10可知,结构的最大位移发生在跨中处,壳单元模型的计算结果较大一些,约为梁单元模型的1.05倍～1.1倍。壳单元模型,加载节点位置的位移较大,此处由其局部应力大所致。

综上分析,采用梁单元和壳单元模型均能较好地分析出结构的内力和位移,但对于结构的局部分析,采用壳单元模型更为准确。

3.2 几何非线性分析

考虑大变形效应,对两种模型分别进行几何非线性分析,荷载子步均定为50。跨中部分的变形矢量图如图11,图12所示。

为突出梁单元和壳单元模型的差别,所选钢梁截面的腹板厚度较小,由图中可以看出,结构破坏时为侧向失稳破坏,梁单元模型的最大侧向位移为23.6 mm,破坏时的荷载为2 712.59 kN。

壳单元模型计算出的破坏荷载仅为38.84 kN,破坏形式为面内的扭转失稳,其位移—时间曲线如图13所示。由于发生了侧向位移,跨中附近节点的位移为正值,失稳后,迅速呈下降趋势,结构破坏。

3.3 屈曲分析

为了对计算结果进行校核,利用MIDAS对模型一和模型二分别进行屈曲分析。其一阶失稳形式如图14,图15所示。

由图14可以看出,模型二为侧向失稳破坏,破坏荷载为2 896.0 kN,与梁单元模型进行极限承载力分析的结果较为接近。

由图15可以看出,壳单元模型的失稳形式为面内扭转失稳,经过计算,其一阶临界荷载为39.94 kN,与壳单元模型进行极限承载力分析的结果较为接近。

由上述可知,梁单元模型,由于将结构顶底板及腹板考虑为一个整体,无法真实描述结构构件的受力状态,因此,不适于做“工”字梁的屈曲分析。

3.4 几何、材料双重非线性分析

在几何非线性分析的基础上,对模型一和模型二,考虑材料非线性,进行双重非线性分析。材料非线性分析采用经典双直线随动强化,即BKIN的方式,材料的本构关系如图2所示。

根据分析结果,模型二的极限承载力有所降低,为35.27 kN。模型一的极限承载力,基本没有变化。

4 结语

为了探讨“工”字梁的极限承载力的分析方案,利用ANSYS模型分别建立“工”字梁的梁单元模型和壳单元模型(为突出梁单元和壳单元模型的差别,所选钢梁截面的腹板厚度较小),通过静力分析,考虑几何和材料非线性的极限承载力分析,得出以下结论与建议:

1)分析“工”字梁的局部应力、局部变形,应采用壳单元,梁单元只能反映结构的整体内力和变形情况。

2)进行“工”字梁的设计时,可采用梁单元模型分析结构的整体能力和变形情况,但其稳定性不能忽视,如采用有限元程序分析其稳定性时,应利用壳单元模型进行屈曲分析。

3)对于腹板会产生大变形的“工”字梁,采用梁单元模型进行非线性分析,无法准确反映垂直横截面方向的变形,进而无法正确反映结构的承载力。

4)对于大变形构件,会发生塑性变形的“工”字型梁,计算承载能力时,应考虑几何和双重非线性的影响。

参考文献

[1]林贤根,盛尔迈.焊接简支工字梁尺截面尺寸的计算机优化设计方法[J].锅炉技术,2003,34(6):53-57.

[2]李海波.工字钢组合梁架空设备稳定性验算及应用[J].山西建筑,2007,33(6):319-321.

[3]郭耀杰.钢结构稳定设计[M].武汉:武汉大学出版社,2003.

[4]万金国.钢结构非线性分析方法研究及其在软件中的实现[D].武汉:武汉大学,2010.

[5]夏建国.工字型钢梁整体稳定性能的研究[J].上海铁道大学学报,1999,20(2):17-21.

[6]王助成,邵敏.有限单元法基本原理和数值方法[M].北京:清华大学出版社,2003.

[7]Chen W F,Liu EM.Stability Design of Steel Frames[M].BocaRaton,CRC Press,1991.

工字钢梁 第2篇

武汉市南湖大桥位于城市主干道南湖大道上, 桥梁总长260 m, 桥面总宽度26.5 m, 单幅桥面宽度11.5 m, 两幅之间设有3.5的隔离带。设计荷载为:汽车—超20级, 挂—120。主桥为30 m+50 m+30 m变截面曲线预应力混凝土连续箱梁, 平曲线半径R1 000 m, 中跨梁底竖曲线半径为R22 218.9 m, 采用单箱单室圆弧变截面形式。根据检测结果显示, 主桥刚度偏低, 安全储备不足。

武汉市南湖大桥维修加固总体要求为施工安全快速、环保优质高效、加固效果良好, 同时, 加固施工过程中需尽可能减少对交通的影响。根据此项总体要求, 综合分析南湖大桥特点, 在传统箱梁刚度加固工艺基础上, 创新的采用梁底粘贴工字型钢梁的加固技术, 选用钢板焊接成工字型钢梁, 通过化学锚栓与粘钢胶将工字型钢梁与箱梁底板粘接成整体, 工字型钢梁沿纵向布置, 详见图1。

2 新工艺与传统工艺比较分析

传统增强混凝土桥梁结构刚度常用方法有:增大构件截面 (外包混凝土) , 表面粘贴 (粘贴钢板及粘贴纤维增强复合材料) 、体外预应力、增加受力构件及改变结构体系等, 其中前三种在工程实践中较为常见[2,3]。根据对原有结构受力状态的影响, 加固方法可分为两类, 一类为被动加固, 即基本不改变现有恒载的受力状态, 但能提高极限承载能力及抗弯刚度, 部分改善加固后结构受力性能, 主要有表面粘贴;另一类为主动加固, 即改变现有的受力状态, 提高极限承载能力及抗弯刚度, 主要有增大截面法及施加体外预应力加固法[4]。粘贴工字型钢梁是增大构件截面及表面粘贴两种工艺的结合, 与传统加固工艺在刚度加固效果及适用性比较分析见表1。

3 加固施工步骤

1) 在梁底搭设施工平台;2) 对梁底缺陷 (蜂窝、错台、裂缝等) 进行修补, 并打磨梁底混凝土松散层;3) 测量放样, 采集梁底实际线性数据;4) 探测梁底预应力及钢筋位置, 钻孔, 植入化学锚栓;5) 工字型钢梁工厂分段制造, 运输至现场, 挂设及安装;6) 工字型钢梁局部调校并紧固化学锚栓;7) 工字型钢梁现场对接焊接;8) 工字型钢梁灌胶施工;9) 工字型钢梁涂装。

4 关键工序技术控制措施

4.1 工字型钢梁制造线性采集与控制

1) 工字型钢梁分段。因主桥箱梁底板既有平曲线, 又有竖曲线, 且单根工字型钢梁较长, 采用“化整为零, 化曲线为折线”的工艺克服梁底双曲线难题。工字型钢梁分段需考虑线性采集、制造、运输、二次搬运、安装等诸多因素, 根据本项目特点, 将工字型钢梁按3 m进行分段制造, 分段安装后焊接成整体, 相邻工字型钢梁横向接头错开1.5 m。

2) 工字型钢梁制造线性采集。现有主梁梁底为曲线, 且存在不同程度的错台、凹凸不平等缺陷, 需先对梁底缺陷进行修补并打磨平顺, 然后采用“量体裁衣”的方式组织工字型钢梁制造线性采集。工字型钢梁粘贴区域纵向线性测量方法采用3 m公路检测尺采集数据, 将3 m检测尺沿工字钢梁中心线两端紧贴梁底, 中间每隔0.6 m采集一个数据, 测出每3 m节段梁底的实际拱度, 将测量所得竖向起拱值作为钢梁厂内制造的依据。测点布置详见图2。

4.2 工字型钢梁安装质量控制

工字型钢梁安装按照先边跨后中跨, 从桥梁中心向两侧顺序, 分段安装, 然后焊接成型。工字型钢梁与梁底的间隙及焊接质量是控制重点。

4.2.1 梁底与工字型钢梁间隙控制

检查工字型钢梁与梁底贴合情况, 对局部偏差大于规范及设计要求的地方进行矫形, 矫形采用热矫, 配合用千斤顶从工字型钢梁下翼缘向上反顶, 辅助施加一定的预顶力, 使矫形的速度得以提高。

钢板安装到位后, 为了保证注入的结构胶的厚度均匀, 应在钢板与混凝土之间对应螺杆的位置放进与结构胶厚度相等的垫片, 将螺母拧紧。

4.2.2 现场焊接质量及变形控制

焊接顺序按照先焊接工字型钢梁腹板焊缝, 待工字型钢梁表面冷却后再焊接上翼缘对接焊缝, 再待冷却后焊接下翼缘对接焊缝, 最后焊接腹板和翼缘角焊缝, 腹板对接焊缝应从下往上焊接。

为减少因焊接而产生的附加应力和焊接残余应力及边缘材料局部应力, 消除或减少构件不规则变形, 同时减少焊接温度造成的工字型钢梁变形, 焊接前先对位, 调整焊缝宽度, 并确保对接位置钢板在同一平面, 焊接前先焊接定位焊马板, 减少焊接变形。

4.3 灌胶质量控制

工字型钢梁灌胶施工是加固施工的关键工序, 也是决定最终粘结强度及加固效果的重要环节, 为了保证施工期间及胶体固化期间不受扰动, 需对对应幅交通进行封闭, 待胶体固化 (4 h~6 h) 后再开放交通, 施工前需对工字型钢梁与梁底间隙进行排查, 保证其在设计及规范要求范围内。具体施工流程:注胶管、排气管安装→空腔吹洗→周边封闭→交通封闭→压力注胶→静置固化→开放交通。

5 加固效果评价

加固施工完成后对主桥进行荷载试验 (桥梁静载试验、桥梁动载试验) , 将试验数据与加固后计算数据、加固前的实测数据等进行对比分析, 见表2。

分析结果显示:采用梁底粘贴工字型钢梁, 桥梁应变及挠度校验系数均小于1, 桥梁加固实际状态好于设计状态, 且对比加固前有较大提高, 承载能力满足要求。工字型钢梁参与工作, 对梁体承载力提高效果良好。

脉动试验表明, 跨中基频大于理论值, 且大于加固前实测值, 刚度有较大提高。

6 结语

1) 实践结果表明, 采用梁底粘贴工字型钢梁的刚度加固技术, 增大了截面刚度, 提高了桥梁的刚度储备, 有效地减小了桥梁在荷载作用下的不利变形, 应力增长也有了一定的缓解, 提高了桥梁结构的耐久性, 加固效果良好。

2) 采用梁底粘贴工字型钢梁的刚度加固技术较传统工艺减少了对社会资源的占用, 加快了施工速度, 在安全、质量控制及文明环保施工方面均较传统工艺有较大提升, 对同类型桥梁刚度加固具有较强的借鉴意义。

摘要：以武汉市南湖大桥工程为例, 在分析传统曲线连续箱梁刚度加固工艺的基础上, 提出了采用梁底粘贴工字型钢梁的加固技术, 并介绍了具体的施工步骤, 对关键工序技术控制措施作了阐述, 取得了良好的加固效果。

关键词：钢梁,加固,焊接,试验

参考文献

[1]李宏业.混凝土结构桥梁加固技术的应用[J].中华建设, 2013 (10) :19-21.

[2]刘立刚.混凝土桥梁粘贴加固技术的研究进展[J].公路, 2003 (5) :37-40.

[3]周玮.PC箱梁加固技术研究[D].重庆:重庆交通大学, 2009.

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[5]张华利, 刘云峰.碳纤维材料在桥梁维修加固中的应用[J].民营科技, 2013 (7) :3-6.

[6]励东东.粘贴加固预应力混凝土连续梁桥的受力特性分析[D].西安:长安大学, 2013.

工字钢梁 第3篇

厂房结构中, 吊车梁通常采用加强上翼缘单轴对称工字型钢梁。我国《钢结构设计规范》 (GB50017-2003) 中, 对于钢梁的整体稳定性计算, 只给出简支钢梁和悬臂钢梁的计算方法。相对简支钢梁而言, 连续钢梁能够减小跨中挠度和弯矩, 产生更好的经济效益。目前, 厂房结构中常用柱距为6.0m, 运输长度可达12.0m, 因此, 双跨连续钢梁稳定性研究具有工程应用价值。

各国学者广泛研究了单跨简支钢梁的稳定性问题, 如荷载作用点位置、侧向约束、截面对称性、变截面特性以及材料非弹性等因素对钢梁屈曲的影响[2,3,4,5,6]。而对于双跨连续钢梁, 在集中荷载作用下, 中间支座处产生负弯矩, 由于两跨在中间支座处相互制约, 限制了中间支座处梁截面的侧向转动和扭转, 因此, 相邻梁段之间的相关作用较为复杂, 目前还没有完善的理论方法来解决双跨连续钢梁的屈曲问题, 影响了连续钢梁在工程中的推广使用。各国学者对连续钢梁的稳定性问题, 进行了积极探讨。Salvadori针对矩形截面连续梁, 提出了各跨梁分别按照简支梁计算屈曲荷载的下限方法。Hartmann[8,9,10]研究了连续梁中间支座处的侧向转动约束刚度和扭转约束刚度对稳定性的影响。Trahair[11]对两跨和三跨连续梁各跨屈曲荷载之间的相关性进行了试验研究。张磊等[12,13,14,15]运用有限元法, 对两跨连续梁的弹性弯扭屈曲和非线性屈曲进行了研究。以上研究均以双轴对称工字型避免钢梁发生局部失稳, 在支座和集中荷载作用处均设置同等材质的加劲肋。为了防止两端支座截面发生翘曲, 钢梁在支座处向外延伸L3 (取10tw) 。钢材级别为Q235。钢梁为对象, 而对单轴对称工字型连续钢梁的研究较少。本文利用有限元分析软件ANSYS, 建立了加强上翼缘单轴对称工字型双跨连续钢梁的有限元分析模型, 针对集中荷载作用下的双跨连续钢梁的整体稳定性, 进行了特征值屈曲分析。结果表明:双跨连续钢梁临界荷载远高于相应简支钢梁的临界荷载值, 双跨连续钢梁的整体稳定性受跨中荷载比的影响较大。

二、加强上翼缘单轴对称工字型双跨连续钢梁有限元分析模型

1. 加强上翼缘单轴对称工字型双跨连续钢梁的几何构造及工况

图1为加强上翼缘单轴对称工字型双跨连续钢梁的几何构造及工况描述, 钢梁的主跨跨度为L1, 副跨跨度为L2。集中荷载F1与F2分别作用在主跨和副跨跨中。钢梁的腹板高度为h0, 不同试件的截面尺寸见表1。为了

2. 加强上翼缘单轴对称工字型双跨连续钢梁的有限元模型的描述

根据上述结构几何构造及工况描述, 建立了加强上翼缘单轴对称工字型双跨连续钢梁有限元模型, 见图2。模型边界约束条件为:约束两端支座处截面的所有节点在x和y方向上的位移, 以及质心节点在z方向上的位移;约束中间支座处截面的所有节点在x和y方向上的位移。单元类型选择shell181单元, 单元尺寸为30mm×30mm。材料本构关系为理想弹塑性模型, 该单元具有应力刚化、大变形及大应变非线性功能, 可以考虑中面剪切变形。

三、加强上翼缘单轴对称工字型双等跨连续钢梁特征值屈曲分析

特征值屈曲分析, 即弹性屈曲分析方法, 用于预测理想弹性结构的理论屈曲强度。本文针对加强上翼缘单轴对称工字型双等跨连续钢梁, 进行了特征值屈曲分析 (其中, L1=L2=6.0m) 。

1. 屈曲模态分析

屈曲模态即为相应某阶特征值屈曲荷载时结构的变形形状。图3为C1连续钢梁在跨中对称集中荷载作用下, 发生整体失稳时, 相应一阶屈曲模态的变形图。其相应的屈曲模态, 见图4。由图4可知, 当集中荷载作用于上翼缘时, 在L/4、3L/4处, 上翼缘横向位移最大, 靠近3L/8、5L/8处, 下翼缘横向位移最大;荷载作用在下翼缘时, 上、下翼缘横向位移最大值均发生在L/4、3L/4处。其中, L=L1+L2。

2. 临界荷载计算

结构发生弹性失稳 (屈曲) 时, 相应的荷载称为屈曲荷载或临界荷载。跨中作用集中荷载时, 加强上翼缘单轴对称工字型简支钢梁的临界弯矩和临界荷载分别为:

当L1=L2=6.0m, h0=0.4m时, 加强上翼缘单轴对称双跨连续钢梁的临界荷载有限元计算值Fccr, 以及相同跨度简支钢梁临界荷载Fscr的计算结果, 见表2。表中, α为连续钢梁临界荷载比简支钢梁的临界荷载提高程度因子, 即 (Fccr-Fscr) /Fscr。

由表可知, 无论集中荷载作用在上翼缘还是下翼缘, 连续钢梁的临界荷载均远大于简支钢梁的临界荷载, 提高程度α最高可达44.8%, 且α随着翼缘宽厚比的增大而逐渐减小。对于连续钢梁, 集中荷载作用在下翼缘时的临界荷载, 高于集中荷载作用于上翼缘时的临界荷载。

3. 集中荷载相关性

当集中荷载作用于双跨连续钢梁的上翼缘时, 在不同加载比例 (F2/F1) 工况下, 无量纲屈曲荷载Fi/Fcrβi=1, 2β相关曲线, 见图5。其中, 临界荷载Fcr是关于F1、F2的函数, 即, Fcr=FcrβF1, F2β。图中曲线上的任意一点, 为连续钢梁达到整体失稳时, 两跨跨中集中荷载值的组合。其中, A点表示, 仅在主跨作用有集中荷载时, 连续钢梁发生整体失稳时的临界荷载值。B点表示, 仅在副跨作用集中荷载时, 连续钢梁发生整体失稳时的临界荷载值。C点表示, 当主跨和副跨同时作用相等集中荷载时, 按等比例增加, 连续钢梁发生整体失稳时的临界荷载值。D点表示, 当主跨和副跨同时作用大小不等的集中荷载时, 按等比例增加, 连续钢梁发生整体失稳时的临界荷载值。在屈曲状态时, 随着F2的增大, F1逐渐减小。反之亦然。如果任意点E位于曲线内侧, 则表示, 连续钢梁在该荷载组合情况下, 未达到屈曲状态。如果E点位于曲线外侧, 则表示, 连续钢梁在该荷载组合情况下, 已经整体失稳。

四、结论

本文利用有限元分析软件ANSYS, 建立了加强上翼缘单轴对称工字型双跨连续钢梁的有限元分析模型, 针对集中荷载作用下的双等跨连续钢梁的整体稳定性, 进行了特征值屈曲分析。结果表明:

1. 连续钢梁的临界荷载均远大于简支钢梁的临界荷载, 提高程度α最高可达44.8%, 且α随着翼缘宽厚比的增大而逐渐减小。

2. 对于连续钢梁, 集中荷载作用在下翼缘时的临界荷载高于集中荷载作用于上翼缘时的临界荷载。

工字钢梁 第4篇

关键词：加强上翼缘,单轴对称,工字型截面,双跨连续钢梁,稳定性

1 引言

厂房结构中，吊车梁通常采用加强上翼缘单轴对称工字型钢梁。我国《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)[1]中，对于钢梁的整体稳定性计算，只给出简支钢梁和悬臂钢梁的计算方法。相对简支钢梁而言，连续钢梁能够减小跨中挠度和弯矩，产生更好的经济效益。目前，厂房结构中常用柱距为6.0m，运输长度可达12.0m，因此，双跨连续钢梁稳定性研究具有工程应用价值。

各国学者广泛研究了单跨简支钢梁的稳定性问题，如荷载作用点位置、侧向约束、截面对称性、变截面特性以及材料非弹性等因素对钢梁屈曲的影响[2,3,4,5,6]。而对于双跨连续钢梁，在集中荷载作用下，中间支座处产生负弯矩，由于两跨在中间支座处相互制约，限制了中间支座处梁截面的侧向转动和扭转，因此，相邻梁段之间的相关作用较为复杂，目前还没有完善的理论方法来解决双跨连续钢梁的屈曲问题，影响了连续钢梁在工程中的推广使用。各国学者对连续钢梁的稳定性问题，进行了积极的探讨。Salvadori[7]针对矩形截面连续梁，提出了各跨梁分别按照简支梁计算屈曲荷载的下限方法。Hartmann[8,9,10]研究了连续梁中间支座处的侧向转动约束刚度和扭转约束刚度对稳定性的影响。Trahair[11]对两跨和三跨连续梁各跨屈曲荷载之间的相关性进行了试验研究。张磊等[12,13,14,15]运用有限元法，对两跨连续梁的弹性弯扭屈曲和非线性屈曲进行了研究。以上研究均以双轴对称工字型钢梁为对象，而对单轴对称工字型连续钢梁的研究较少。本文利用有限元分析软件ANSYS，建立了加强上翼缘单轴对称工字型双跨连续钢梁的有限元分析模型，针对集中荷载作用下的双跨连续钢梁的整体稳定性，进行了特征值屈曲分析。结果表明：双跨连续钢梁临界荷载远高于相应简支钢梁的临界荷载值，双跨连续钢梁的整体稳定性受跨中荷载比的影响较大。

2 加强上翼缘单轴对称工字型双跨连续钢梁有限元分析模型

2.1 加强上翼缘单轴对称工字型双跨连续钢梁的几何构造及工况

图1为加强上翼缘单轴对称工字型双跨连续钢梁的几何构造及工况描述，钢梁的主跨跨度为L1，副跨跨度为L2。集中荷载F1与F2分别作用在主跨和副跨跨中。钢梁的腹板高度为h0，不同试件的截面尺寸见表1。为了避免钢梁发生局部失稳，在支座和集中荷载作用处均设置同等材质的加劲肋。为了防止两端支座截面发生翘曲，钢梁在支座处向外延伸L3（取10tw）。钢材级别为Q235。

2.2 加强上翼缘单轴对称工字型双跨连续钢梁的有限元模型的描述

根据上述结构几何构造及工况描述，建立了加强上翼缘单轴对称工字型双跨连续钢梁有限元模型，见图2。模型边界约束条件为：约束两端支座处截面的所有节点在x和y方向上的位移，以及质心节点在z方向上的位移；约束中间支座处截面的所有节点在x和y方向上的位移。单元类型选择shell181单元，单元尺寸为30mm×30mm。材料本构关系为理想弹塑性模型，该单元具有应力刚化、大变形及大应变非线性功能，可以考虑中面剪切变形。

3 加强上翼缘单轴对称工字型双等跨连续钢梁特征值屈曲分析

特征值屈曲分析，即弹性屈曲分析方法，用于预测理想弹性结构的理论屈曲强度。本文针对加强上翼缘单轴对称工字型双等跨连续钢梁，进行了特征值屈曲分析（其中，L1=L2=6.0m)。

3.1 屈曲模态分析

屈曲模态即为相应某阶特征值屈曲荷载时结构的变形形状。图3为C1连续钢梁在跨中对称集中荷载作用下，发生整体失稳时，相应一阶屈曲模态的变形图。其相应的屈曲模态见图4。由图4可知，当集中荷载作用于上翼缘时，在L/4、3L/4处，上翼缘横向位移最大，靠近3L/8、5L/8处，下翼缘横向位移最大；荷载作用在下翼缘时，上、下翼缘横向位移最大值均发生在L/4、3L/4处。其中,L=L1+L2。

3.2 临界荷载计算

结构发生弹性失稳（屈曲）时，相应的荷载称为屈曲荷载或临界荷载。跨中作用集中荷载时，加强上翼缘单轴对称工字型简支钢梁的临界弯矩[1]和临界荷载分别为：

当L1=L2=6.0m,h0=0.4时，加强上翼缘单轴对称双跨连续钢梁的临界荷载有限元计算值Fscr，以及相同跨度简支钢梁临界荷载Fscr的计算结果，见表2。表中，α为连续钢梁临界荷载比简支钢梁的临界荷载提高程度因子，即（Fccr-Fscr）/Fscr。

由表可知，无论集中荷载作用在上翼缘还是下翼缘，连续钢梁的临界荷载均远大于简支钢梁的临界荷载，提高程度α最高可达44.8%，且α随着翼缘宽厚比的增大而逐渐减小。对于连续钢梁，集中荷载作用在下翼缘时的临界荷载，高于集中荷载作用于上翼缘时的临界荷载。

3.3 集中荷载相关性

当集中荷载作用于双跨连续钢梁的上翼缘时，在不同加载比例（F2/F1）工况下，无量纲屈曲荷载Fi/Fcr(i=1,2)相关曲线见图5。其中，临界荷载Fcr是关于F1、F2的函数，即，Fcr=Fcr(F1,F2)。图中曲线上的任意一点，为连续钢梁达到整体失稳时，两跨跨中集中荷载值的组合。其中，A点表示仅在主跨作用有集中荷载时，连续钢梁发生整体失稳时的临界荷载值。B点表示仅在副跨作用集中荷载时，连续钢梁发生整体失稳时的临界荷载值。C点表示当主跨和副跨同时作用相等集中荷载时，按等比例增加，连续钢梁发生整体失稳时的临界荷载值。D点表示当主跨和副跨同时作用大小不等的集中荷载时，按等比例增加，连续钢梁发生整体失稳时的临界荷载值。在屈曲状态时，随着的增大，逐渐减小。反之亦然。如果任意点E位于曲线内侧，则表示，连续钢梁在该荷载组合情况下，未达到屈曲状态。如果E点位于曲线外侧，则表示，连续钢梁在该荷载组合情况下，已经整体失稳。

4 结论

本文利用有限元分析软件ANSYS，建立了加强上翼缘单轴对称工字型双跨连续钢梁的有限元分析模型，针对集中荷载作用下的双等跨连续钢梁的整体稳定性，进行了特征值屈曲分析。结果表明：

1）连续钢梁的临界荷载均远大于简支钢梁的临界荷载，提高程度最高可达44.8%，且随着翼缘宽厚比的增大而逐渐减小。

2）对于连续钢梁，集中荷载作用在下翼缘时的临界荷载高于集中荷载作用于上翼缘时的临界荷载。