一种加劲的圆形复孔钢梁的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种加劲的圆形复孔钢梁，它包括若干根圆形复孔钢梁、钢管，钢管的数量与每根圆形复孔钢梁的圆孔的数量相等，钢管横向设置在钢梁的圆孔内，其伸出钢梁腹板左右两侧的距离相等，钢管的外径略小于圆孔的孔径，钢管与圆孔在钢梁腹板的左右两侧面沿圆周焊接。本新型加劲的圆形复孔钢梁，有以下优点：1、可有效消除因梁高增大和腹板开孔而导致的钢梁在平面外稳定性较普通的实腹钢梁有所改变的影响，使复孔钢梁计算更严格遵守和服从平面假定的基本规定；2、圆形复孔钢梁通过钢管加劲后，可有效避免钢梁的圆形开孔在复杂受力条件下，腹孔沿圆周首先产生屈曲或是拉裂的极限破坏形式的发生，腹孔的圆拱效应明显。
【专利说明】一种加劲的圆形复孔钢梁
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种新型的圆形复孔钢梁，它可在建筑、桥梁等钢结构工程领域中进一步扩大使用范围。
【背景技术】
[0002]圆形复孔钢梁相对于实腹梁，其腹孔处惯性矩、实腹处惯性矩都有很大的提高，圆形复孔钢梁为腹空钢梁系列产品中各项主要性能最优的复孔梁类型，但是由于其是建立在平面假定基础之上，随着钢梁梁高的增大和腹板开孔，复孔钢梁在平面外稳定性较普通的实腹钢梁实际上会有所改变；圆形复孔钢梁的圆形开孔为切割边，虽然没有多边形开孔在转角处应力集中的缺陷，但仍然存在复杂受力条件下，腹孔沿圆周首先产生屈曲或是拉裂的极限破坏形式；圆形复孔间的桥墩是连接上、下T型钢梁部分的重要部位，该部分虽然处于钢梁的中和轴位置，但水平方向的剪力影响仍然存在，特别是在选用窄宽度桥墩(W为桥墩宽度，w=0.25h0)情况下，桥墩部分的稳定性仍然需要重点予以考虑。
【发明内容】
[0003]本实用新型所要解决的问题是提供一种在圆孔中加劲的新型圆形复孔钢梁，它的各项主要性能相当于实腹钢梁，从而克服【背景技术】里提出的缺陷。
[0004]本新型一种加劲的圆形复孔钢梁，它包括若干根圆形复孔钢梁、钢管，钢管的数量与每根圆形复孔钢梁的圆孔的数量相等，钢管横向设置在钢梁的圆孔内，其伸出钢梁腹板左右两侧的距离相等，钢管的外径略小于圆孔的孔径，钢管与圆孔在钢梁腹板的左右两侧面沿圆周焊接。
[0005]本新型加劲的圆形复孔钢梁，有以下优点:1、可有效消除因梁高增大和腹板开孔而导致的钢梁在平面外稳定性较普通的实腹钢梁有所改变的影响，使复孔钢梁计算更严格遵守和服从平面假定的基本规定；2、圆形复孔钢梁通过钢管加劲后，可有效避免钢梁的圆形开孔在复杂受力条件下，腹孔沿圆周首先产生屈曲或是拉裂的极限破坏形式的发生，腹孔的圆拱效应明显；3、复孔间的桥墩抗水平方向剪力的能力提高，桥墩部分的稳定性进一步改善。
[0006]本新型钢梁在标准圆形复孔钢梁的圆形腹孔内加上钢管，进一步提高钢梁的整体刚度及强度；除此之外，在钢梁产品设计或按实际使用需要进行小腹孔设计时(受压区腹板自由边偏大)，如稳定性验算不满足，亦可通过上述方法对圆形复孔加劲，达到加劲后满足稳定性的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是单根圆形复孔钢梁加钢管后的示意图；
[0008]图2是沿图1中A-A线的剖视图；
[0009]图3是沿图1中B-B线的剖视图；[0010]图4是沿图1中C-C线的剖视图；
[0011]图5是多根圆形复孔钢梁加钢管后的示意图；
[0012]图6是沿图5中D-D线的剖视图；
[0013]图7是沿图5中E-E线的剖视图；
[0014]图8是沿图5中F-F线的剖视图。
【具体实施方式】
[0015]从图1、图2、图3、图4可知，本新型一种加劲的圆形复孔钢梁，它包括若干根圆形复孔钢梁1、钢管2，钢管2的数量与每根圆形复孔钢梁I的圆孔的数量相等，钢管2横向设置在钢梁I的圆孔内，其伸出钢梁I腹板左右两侧的距离相等，钢管2的外径略小于圆孔的孔径，钢管与圆孔在钢梁腹板的左右两侧面沿圆周焊接。其中，钢管的厚度=(0.5-0.8)^Ct1为单根梁的腹孔厚度)。这里，钢管的厚度也可以依据计算确定。
[0016]当圆形复孔钢梁为一根时，钢管的长度=St1 Ct1为单根梁的腹孔厚度)。本新型加劲的单根圆形复孔钢梁，有以下优点:1、可有效消除因梁高增大和腹板开孔而导致的钢梁在平面外稳定性较普通的实腹钢梁有所改变的影响，使复孔钢梁计算更严格遵守和服从平面假定的基本规定；2、圆形复孔钢梁通过钢管加劲后，可有效避免钢梁的圆形开孔在复杂受力条件下，腹孔沿圆周首先产生屈曲或是拉裂的极限破坏形式的发生，腹孔的圆拱效应明显；3、复孔间的桥墩抗水平方向剪力的能力提高，桥墩部分的稳定性进一步改善。
[0017]另外，单一复孔钢梁随着梁高的增大，到达极限时，其应用跨度及承载力亦随之到达极限，如何继续提高钢梁的承载能力，垂直梁高方向扩大钢梁受力面积，即采用组合梁可进一步实现钢梁的承载能力提高；热轧实腹钢梁的宽度受轧制设备的限制，目前最大钢梁宽度限于300_以内，随着梁高的增大，梁宽需要相应的扩大；而目前单一钢梁如何组合形成复合钢梁目前一直没有较好的办法。
[0018]为了解决上述问题，从图5、图6、图7、图8可知，作为本新型的一种改进方式，当圆形复孔钢梁为两根时，钢管的长度=单梁宽+3A U1为单根梁的腹孔厚度)，上下翼缘对接处平焊。这样当圆形复孔钢梁通过钢管的连接形成组合梁后，因垂直梁高方向扩大了钢梁实际受力面积，钢梁的承载能力进一步提高；同时，圆形复孔钢梁组合梁突破了热轧实腹钢梁宽度受轧制设备的限制，组合梁宽度可进一步向400mm、500mm、600mm延伸，极大拓宽了宽翼钢梁的规格范围和使用范围。圆形复孔钢梁组合梁实现了单一钢梁组合形成复合钢梁的突破，组合钢梁再组合，则可形成型钢组合板梁，实现桥梁钢结构方面的应用创新。
[0019]当然，本新型还可以推广到三根以上的钢梁，即当圆形复孔钢梁为至少三根时(gpη≥3时)，钢管的长度=(n-Ι)单梁宽+3^ U1为单根梁的腹孔厚度)，上下翼缘对接处平焊。
[0020]本新型加劲的圆形复孔钢梁整体受力性能好，整体及局部稳定性均明显提高。本产品设计方法是运用几何及力学基础理论，向应用【技术领域】进一步延伸使用技巧，并通过系统分析钢梁形成方法及优化后的最新应用设计方法。
【权利要求】
1.一种加劲的圆形复孔钢梁，其特征是:它包括若干根圆形复孔钢梁(1)、钢管(2)，钢管(2)的数量与每根圆形复孔钢梁(1)的圆孔的数量相等，钢管(2)横向设置在钢梁(1)的圆孔内，其伸出钢梁(1)腹板左右两侧的距离相等，钢管(2)的外径略小于圆孔的孔径，钢管与圆孔在钢梁腹板的左右两侧面沿圆周焊接。
2.根据权利要求1所述的圆形复孔钢梁，其特征是:钢管的厚度=(0.8-1.(Otpt1S单根梁的腹孔厚度。
3.根据权利要求1所述的圆形复孔钢梁，其特征是:当圆形复孔钢梁为一根时，钢管的长度=3t1; h为单根梁的腹孔厚度。
4.根据权利要求1所述的圆形复孔钢梁，其特征是:当圆形复孔钢梁为两根时，钢管的长度=单梁宽+3t1; 为单根梁的腹孔厚度，上下翼缘对接处平焊。
5.根据权利要求1所述的圆形复孔钢梁，其特征是:当圆形复孔钢梁为至少三根时(即n ^ 3时)，钢管的长度= (η-1)单梁宽+Stpt1为单根梁的腹孔厚度，上下翼缘对接处平焊。
【文档编号】E04C3/08GK203716404SQ201320807657
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2013年12月11日 优先权日:2013年12月11日
【发明者】范国利, 李庆中 申请人:范国利