工字型鋼梁抗扭計(jì)算是橋梁工程中的關(guān)鍵部分,，涉及對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的評(píng)估,。本文通過實(shí)例分析探討了如何計(jì)算工字型鋼梁在承受扭矩時(shí)的承載能力,。介紹了計(jì)算的基本理論,，包括扭矩的定義,、作用方式和影響因素,。詳細(xì)闡述了計(jì)算步驟,，包括確定材料屬性,、應(yīng)用力學(xué)公式和進(jìn)行數(shù)值模擬,。討論了實(shí)際工程中可能遇到的挑戰(zhàn)及應(yīng)對(duì)策略，如考慮環(huán)境因素和施工過程中的變化,。本文旨在為工程師提供一套實(shí)用的方法,，以確保工字型鋼梁結(jié)構(gòu)的安全性與可靠性。

一,、工字型鋼梁抗扭計(jì)算的相關(guān)截面特性計(jì)算

1. 扭轉(zhuǎn)常數(shù)
   • 計(jì)算工字型鋼梁抗扭時(shí),，扭轉(zhuǎn)常數(shù)計(jì)算涉及工字鋼的修正系數(shù)$k$k（一般取常數(shù)$1.25$1.25），但文檔未明確給出完整的扭轉(zhuǎn)常數(shù)計(jì)算公式，還需要進(jìn)一步查閱結(jié)構(gòu)靜力手冊(cè)等資料獲取關(guān)于此截面特性計(jì)算的詳細(xì)公式,。這部分內(nèi)容可參考文檔$[1]$[1],、$[2]$[2]。
2. 主扇形坐標(biāo),、扇形慣性矩,、扇形靜矩和彎曲扭轉(zhuǎn)特性
   • 這些特性的計(jì)算公式來(lái)源于結(jié)構(gòu)靜力手冊(cè)。在進(jìn)行工字型鋼梁抗扭計(jì)算時(shí),，需要準(zhǔn)確獲取這些數(shù)值,，但是搜索結(jié)果未詳細(xì)列出這些公式，僅表明了來(lái)源,。如果要深入計(jì)算,，需要查找結(jié)構(gòu)靜力手冊(cè)獲取相關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算$[1]$[1]、$[2]$[2],。

二,、內(nèi)力計(jì)算

1. 彎扭雙力矩$B$B、約束扭轉(zhuǎn)力矩$T$T,、純扭矩$T$T計(jì)算
   • 根據(jù)結(jié)構(gòu)靜力手冊(cè)中的公式進(jìn)行計(jì)算,，其中涉及雙曲正弦函數(shù)和雙曲余弦函數(shù)定義。以一鋼梁兩端固定,，長(zhǎng)度$L = 9.0m$L=9.0m,，承受線扭矩為$m = 22.2kN.m/m$m=22.2kN.m/m為例（截面相關(guān)尺寸：翼緣寬度$B = 300mm$B=300mm，翼緣厚度$t_b=20mm$tb?=20mm,，鋼梁高度$H = 600mm$H=600mm,，腹板厚$t_w = 12mm$tw?=12mm），計(jì)算左端支座處$(x = 0)$(x=0)內(nèi)力時(shí)：
     • 彎扭雙力矩$B$B,、約束扭轉(zhuǎn)力矩$T$T,、純扭矩$T$T的計(jì)算需要按照結(jié)構(gòu)靜力手冊(cè)中規(guī)定的公式，結(jié)合上述鋼梁的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算,，如$[1]$[1]中給出的公式,。
   • 計(jì)算跨中$(x=\frac{L}{2})$(x=2L?)內(nèi)力時(shí)：
     • 同樣依據(jù)結(jié)構(gòu)靜力手冊(cè)中的公式，將相應(yīng)的$x=\frac{L}{2}$x=2L?代入進(jìn)行計(jì)算,，具體公式可參考$[1]$[1],。

三、應(yīng)力計(jì)算

1. 支座端應(yīng)力計(jì)算
   • 正應(yīng)力計(jì)算：根據(jù)《新鋼規(guī)》$7.3.1$7.3.1進(jìn)行計(jì)算,。在計(jì)算過程中對(duì)于工字型截面,，$t$t應(yīng)取為翼緣厚（原規(guī)范注釋為腹板厚，此處存在欠妥之處）$[1]$[1],、$[2]$[2],。
   • 剪應(yīng)力計(jì)算：根據(jù)《新鋼規(guī)》$7.3.2$7.3.2進(jìn)行計(jì)算$[1]$[1],、$[2]$[2]。
2. 跨中應(yīng)力計(jì)算
   • 正應(yīng)力計(jì)算：根據(jù)《新鋼規(guī)》$7.3.1$7.3.1進(jìn)行計(jì)算$[1]$[1],、$[2]$[2],。

四、抵抗扭矩的技術(shù)措施（與工字型鋼梁抗扭相關(guān)）

1. 調(diào)整結(jié)構(gòu)布置形式
   • 鋼梁上懸挑支架情況
     • 在煉油行業(yè)裝置設(shè)計(jì)中,，鋼構(gòu)架及鋼管架中各種設(shè)備支架和管道支吊架經(jīng)常設(shè)置在梁側(cè),，懸挑梁會(huì)使原有框架梁受到較大扭轉(zhuǎn)荷載?？梢酝ㄟ^在框架梁側(cè)設(shè)置懸挑的支架梁,，然后將懸挑梁和構(gòu)造梁剛接，使構(gòu)造梁和懸挑梁形成單跨外伸梁,，懸挑梁的端彎矩通過構(gòu)造梁端彎矩來(lái)平衡,，讓支撐梁只受剪力和彎矩作用，從而避免鋼梁直接受扭$[4]$[4],。
   • 鋼梁上設(shè)置立柱情況
     • 當(dāng)立柱頂受水平力作用時(shí),，可以改變支撐鋼梁方式，例如使立柱底端彎矩傳遞為梁中間部位承受集中彎矩的形式,，避免鋼梁受扭$[4]$[4],。
2. 采用構(gòu)造措施
   • 縱向平行板加勁肋
     • 即在梁上下翼緣間增加平行于腹板的綴板。對(duì)于這種方式存在不同意見：
       • 研究者Trahair的研究成果表明,，因綴板在其平面內(nèi)有較大的抗剪和抗彎剛度,，使綴板上下翼緣處幾乎不發(fā)生相互錯(cuò)動(dòng)，工字梁截面的翹曲幾乎被完全約束,。
       • 有觀點(diǎn)認(rèn)為由于綴板抗扭剛度很小,，所以不能有效約束翹曲。
       • 研究者童根樹運(yùn)用薄壁構(gòu)件理論分析了此種加勁肋的翹曲約束剛度,，考慮了綴板的自由扭轉(zhuǎn)及綴板的剪切和彎曲變形,，克服了僅考慮綴板自由扭轉(zhuǎn)剛度的理論不足，認(rèn)為綴板對(duì)于構(gòu)件抗扭性能的改善有一定效果$[4]$[4],。
   • 槽鋼加勁肋
     • 即在腹板兩側(cè)焊上兩塊槽鋼,，槽鋼又與梁翼緣焊接，在兩翼緣之間形成一個(gè)筒狀構(gòu)件,，其抗扭性能很好$[4]$[4],。

工字型鋼梁抗扭計(jì)算實(shí)例分析

工字型鋼梁扭轉(zhuǎn)常數(shù)計(jì)算方法

鋼梁抗扭性能影響因素研究

工字型鋼梁抗扭設(shè)計(jì)規(guī)范解讀