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柱式构件在风荷载作用下的弯矩增大系数_论文

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维普资讯 http://www.cqvip.com 福建建设科技 20 . o2 0 7 N .  ■ 建筑 结构  柱 式构 件在 风荷 载作 用下的弯矩增大 系数  黄玉 萍 ( 建 交通 职业技 术学 院 福 [ 提 福州 300 ) 5 0 7  要] 本 文根据能量原理 ,   对等截 面匀质柱在风荷 载作 用下的 最大 弯矩 计算进 行 了理 论上 的推导 , 并与 忽略 自重影响  的计算 方法进行 比较 , 从而得 出在计算柱式构件在 风荷 载作 用下的弯矩时 , 充分重视 轴向重力影响的结论。 应   [ 关键词 ] 柱式构件 ;   风荷 载 ; 弯矩 ; 增大 系数  Ab t c :Ac o d n     n ry p n il sr t a c r i gt e e g   r c pe,at e r t a  e u t no   e b g e t me t n u i r —s c in c l mn u d rw n  o d i c r o i   o ei ld d ci   ft   ig s mo n    n f m h c o h   i o e t   ou   n e   i d l a  s a - o     i   u   t i a e .T e r s l i o a e   i t e meh d o   e lc i   sw ih   e t h ste c n l so  s r w   u  a  ea i l r d o ti hsp p r h  e u t sc mp r d w t h   to   fn ge t g i   e g t f c .T u  h   o c u i n i d a n o t h t h   x a e n     h n t e   t t   g a i  fe ts o l  e c n i e e   h n t e mo n   fc l mn me e sc c ltd u d rwid la . r vt e c h u d b   o sd r d w e   h   me t   ou   mb ri  a ua e   n e   n  o d  y   o l Ke   r s:c l mn me e r wid la y wo d o u   mb ; n  o d;mo n ;ma n f ain fco   me t g i c t  a tr i o 1前 言  在现行 的桥梁规范 中 , 关于风荷载 的计算 , 是假定 风荷载  水平地垂直作用于各部分迎风 面积 的形 心上 ( 即按 集 中力 对  待 ) 对于一般 的结构 , 样 处理具 有 足够 的准 确度 。但 是 , , 这   对于某 些对 风荷 载 比较 敏感 的构件 , 如高墩 、 塔等 柱式构  桥 件, 将风荷载视作集 中力 的做 法就不够准确 , 必须把风荷载按  分布( 均布 ) 荷载 处理 。与梁式 结构不 同的是 , 柱式构件 在横  向分布力作用下的弯矩 , 不但 挠曲偏心 会引起弯矩增大 , 其轴  向 自重力还将 进一步使弯矩增大 。   本文分别以简支支承 、 悬臂支 承的等截 面均 质柱为例 , 用  能量原理 计算 其在横向均 布荷载作 用下 的弯矩 , 并与忽 略 自   重的计算 方法进行 比较 , 出笔者 的建议 , 给 希望对工程实践有  所助 益 。   2不 计 挠 曲偏 心 与 柱 的 自 重 影 响 时 。 布 风 荷 载 下 的 最  均 大弯 矩  承 柱 的 最 大 弯 矩  如图 ( ) 3 作为等 截 面均质柱 , 其重力 沿 轴线 方 向为均 布  力, 均布集度 q= (    为柱 的材料容重 ,  为柱 的截 面积 )  。 () 1 当构件弯曲时 , 构件 内的应变能以弯 曲应变能为主 :   =   M x=丁  , ) 瓦d Ezt , 2 lf   J  D   式 中 :一材料 弹性模 量 ; E   柱截 面对 Z轴 ( 垂直于风荷载方 向) 的惯性 矩。   () 2 外荷载 的势 能包 括 :   风荷载势能 :   一 = 一   I l   设均 布的风荷载为  , 截面匀 质柱 的计算 长度 为 f如  等 , 不计柱 的 自重( 即忽略轴 向均布力 ) 与挠 曲偏心影 响 , 其最 大  弯矩 的计算与梁式结构一样 。   图( ) 1 为简支支 承的柱 , 与简支 梁一样 , 其最 大弯矩位 于  跨 中  =w2  l ;   . .. 柱顶压力势能 :   ,△ = v   (   = 轴向均布力势能 :   1  2 图( ) 2 为悬臂支 承, 其最大弯矩位于根部 , = 。       = 一 Ix( ’l  q 丁f d () 3 总势能 :   一   +:z  一=   丁/    E( I 上 I f c 一争    I f = () 4 跨中挠度-的求解 : 厂   为满足边界条件 , 设挠 度  …   f ’  -: j  …  一一 一   … 十寸   …  一   , Y I  . s   m丁 Z   q X  T () 2  Z  国l   图2   图3   ,   图4   3考虑柱的 自重与挠 曲偏 心 。 均布 风荷 载作用 下简 支支  收 稿 日期 :0 6 1 -2   2O— 1 7 其 中-为跨 中挠度 。将式 ( ) 厂 2 带入式 ( ) 又  1; 对于处于平衡状态 的柱 ,  + 为常量 , (  ) 则  } 0 此 以 出过 从 )  :, 可 导 (程 略 : 由   维普资讯 http://www.cqvip.com ■建 筑结构  福建建设科技 20.


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