04 横梁
横梁内力计算课件
有限元法具有较高的计算精度和灵活性，能够考虑各种复杂因素，但计算相对复杂，需要 借助计算机辅助分析软件进行实现。
04
横梁内力计算实例
简单横梁的内力计算
简单横梁的受力分析
简单横梁在受到荷载作用时，会产生弯矩和剪力，通过对这些力 的分析可以了解横梁的内力分布情况。
弯矩计算
弯矩是横梁所承受的弯曲力矩，通过计算可以得到横梁的最大弯矩 值，以此判断横梁的强度和稳定性。
优化程序代码
通过优化程序代码，减少 计算过程中的冗余操作和 重复计算，提高计算效率 。
并行计算
利用多核CPU或分布式计 算资源进行并行计算，以 加速内力计算过程。
运用新技术进行内力计算
人工智能与机器学习
利用人工智能与机器学习技术对大量数据进行训练和学习，实现内力预测和优 化。
云计算与大数据
运用云计算与大数据技术处理和分析大规模数据，为横梁内力计算提供更全面 和深入的支持。
静力平衡法
静力平衡法的基本原理
静力平衡法是一种通过平衡条件求解内力的方法，其基本 原理是假定横梁在外力作用下处于平衡状态，通过已知的 外力可求得横梁的内力。
静力平衡法的适用范围
静力平衡法适用于小变形、线性弹性以及材料性质为常数 的简单问题。
静力平衡法的优缺点
静力平衡法具有计算简单、直观等优点，但无法考虑复杂 结构和材料非线性等复杂因素，计算精度相对较低。
利用经验公式进行内力计算
对于一些常见的复杂横梁类型，可以利用经验公式进行内力计算，这些公式基于大量的工程实践和理论 推导而来，可以快速得到内力值。
工程实例解析
工程实例的选择
选择具有代表性的工程实例，如桥梁 、房屋结构等，通过对这些实例的分 析和计算，可以更好地理解和掌握横 梁内力计算的方法和技巧。
轨道架空乘人装置横梁改造安全技术措施
对新安装的横梁进行调试，确保其运行平 稳、无异常声响和震动。然后组织相关人 员进行验收，确认改造效果符合要求。
清理施工现场，确保无杂物和安全隐患存 在。
03
CATALOGUE
安全技术措施总体方案
安全预防措施
制定安全管理制度和操作规程，明确各级管理人员和操 作人员的安全职责和义务。
定期进行安全检查和隐患排查，及时消除安全隐患。
电击风险的应对措施 在进行带电作业时，必须使用绝 缘工具，同时要保持与带电体的 安全距离。
安全警示标志和防护设施
安全警示标志
在改造现场设置明显的安全警示标志，提醒作业人员注意安 全事项。
防护设施
在改造现场设置防护栏、安全网等防护设施，以保障作业人 员的安全。
05
CATALOGUE
改造后的效果评估及总结
技术难度大
改造过程中涉及到复杂的技术问题，需要专业的技术人员进行指 导和支持。
改造周期长
由于改造过程需要停机进行，对生产造成了一定的影响，需要合 理安排改造时间。
总结与展望
总结
本次轨道架空乘人装置横梁改造取得了显著的效果，提高了设备的安全性和效 率，降低了事故风险。但同时也存在一些问题和不足，需要企业在今后的工作 中加以改进和完善。
展望
随着技术的不断发展和进步，轨道架空乘人装置横梁改造将不断得到优化和完 善。未来，我们可以期待更加高效、安全、环保的设备和技术出现，为企业的 可持续发展做出更大的贡献。
THANKS
感谢观看
开展安全教育和培训，提高员工的安全意识和操作技能 。
配备齐全的个人安全防护用品，确保员工在操作过程中 的安全。
安全操作规程
严格遵守国家和地方的安全法 规和标准，执行企业的安全管 理制度和操作规程。
2_WS04梁的建模--创建框架结构
001290 12 Dec 1999 W4-9
梁的建模
创建框架结构
6. 划分截面为“peak”的坡度线
– Select Entities: • 选择Lines, By Location, Z Coordinates; 在Min, Max 处输入 121, 165
Workshop Supplement
–
或命令: • LSEL,S,SEC,,1,4 • LSEL,INVE • LATT,1,,1,,101,,3 • LESIZE,ALL,,,6
• LMESH,ALL
001290 12 Dec 1999 W4-11
梁的建模
创建框架结构
8. 最后对框架的顶面划分面单元
– MeshTool: • Element Attributes: 设置为 [Global]: 点 [Set]
Utility Menu > PlotCtrls > Style > Size and Shape ... • • /ESHAPE = 1 [OK]
001290 12 Dec 1999 W4-6
梁的建模
创建框架结构
4. (cont'd)
– Or issue: • CSYS,0
Workshop Supplement
001290 12 Dec 1999 W4-5
梁的建模
创建框架结构
4. 对定义为“column” 截面的垂直线划分网格
– – Utility Menu > WorkPlane > Change Active CS to > Global Cartesian Utility Menu > Select > Entities...
04第五章质量与密度
【思路点拨】质量是表示物体所含物质的多少，其单位是kg。日常所表述 的“一个人的重量是65 kg”或“一个人的体重是65 kg”均表示一个人的 质量是65 kg，需要与重力区分，重力的单位是N。 【自主解答】质量
1．(202X·济南学考)为了方便彼此间的交流，国际上建立了一套统一的 计量单位体系，叫国际单位制。在国际单位制中，密度的单位是( ) A．米/秒 B．千克/米3 C．牛/千克 D．牛/米2
实验一 测量固体的密度 [5年未考]
【提出问题】 1．自然界中物体多种多样，如大石块重，小石块轻，但小石块比大木块 重。针对此种现象，可提出问题： 物体的质量与体积有什么关系 ？
【设计实验与制定计划】 2．实验装置
3．测量固体密度的顺序： 先测质量，再测体积 。
4．注意事项： 天平的使用和读数：使用前必须先调平衡；必须用镊子加减砝码；物体放 在 左盘 ，砝码放在 右盘 ；物体的总质量为砝码的质量与游码指导质量 的总和。 量筒读数：视线与凹液面的底部(或凸液面的顶部)相平。 量筒中盛适量水的含义： 物体能没入水中，且不超过量程 。
2．(202X·济南学考)国际计量大会的一项重要职责是更准确地定义国际 单位制中基本物理量的单位，尽早实现“为全人类所用、在任何时代适 用”的愿景。早在1967年的第13届国际计量大会上，科学家们就已经用基 本物理常数对时间的单位__秒___(填写单位名称)进行了精确稳定的定义； 202X年的第26届国际计量大会又用基本物理常数对__质__量___(填写物理量名 称)的单位“千克”进行了定义，130年来作为千克标准的国际千克原器自 此退出历史舞台。至此，国际单位制中七个基本物理量的单位已全部用基 本物理常数定义，保证了国际单位制的长期稳定性和环宇通用性，并于 202X年5月20日起正式生效。
刚性横梁法计算桥梁荷载横向分布系数
可以结合实际工程情况，对刚性横梁法进行改进和调整，以更好地满 足实际需求。
此外，还可以将刚性横梁法与其他数值分析方法进行比较和结合，以 实现优势互补，提高整体计算效果。
感谢观看
THANKS
优点
计算简单
刚性横梁法是一种简化的计算方 法，其计算过程相对简单，易于 理解和实现。
适用性强
该方法适用于多种类型的桥梁， 特别是主梁间距较小、横截面形 式一致的桥梁。
精度满足要求
对于许多实际工程，刚性横梁法 的计算精度已经足够满足需求， 能够提供较为准确的横向分布系 数。
缺点
1 2
假设限制
刚性横梁法基于一系列假设，如横梁的刚性、横 梁之间的无转角等，这些假设可能与实际情况存 在偏差。
刚度计算
根据桥梁的结构形式和材 料特性，通过计算或试验 确定横梁的弹性模量和截 面惯性矩。
刚度分类
根据刚度大小，可分为刚 性横梁和柔性横梁，刚性 横梁在受力时变形较小， 而柔性横梁则变形较大。
计算横向分布影响线
影响线定义
横向分布影响线是指在桥 梁上施加单位力时，各横 梁上反力分布的图形。
影响线计算
桥梁荷载横向分布系数的定义
01
桥梁荷载横向分布系数是指桥梁 承受的荷载在各横向分布位置的 分布情况，是衡量桥梁承载能力 和稳定性的重要指标。
02
横向分布系数的计算方法有多种 ，其中刚性横梁法是一种常用的 方法，适用于等跨径的桥梁。
02
刚性横梁法的基本原理
刚性横梁法的概念
刚性横梁法是一种计算桥梁荷载横向 分布系数的简化方法，基于刚性横梁 的假设，将多跨连续梁等效为一系列 独立的简支梁或固支梁。
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四、幕墙横梁计算(一) 荷载计算:q k:幕墙所受垂直幕墙面的组合荷载标准值: 2.392 kN/m^2q:幕墙所受垂直幕墙面的组合荷载设计值: 3.335 kN/m^2(1). 风荷载计算:W k:作用在幕墙上的风荷载标准值：2.257 kN/m^2W:作用在幕墙上的风荷载设计值：3.160 kN/m^2(2). 自重荷载计算:G AK:玻璃幕墙构件(包括玻璃和框)的平均自重标准值: 0.450 kN/m^2G A:玻璃幕墙构件(包括玻璃和框)的平均自重设计值 ( kN/m^2 )γG:自重荷载作用分项系数: 1.2G A =γG × G AK=1.2×0.450 = 0.540 kN/m^2(3). 地震荷载计算:q EAK:垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用标准值( kN/m^2 )q EA:垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用设计值( kN/m^2 )β:动力放大系数，取 5.0α:水平地震影响系数最大值，本工程抗震设防烈度：7 度，取 0.12γ E :地震作用分项系数: 1.3q EAK =β×α×G AK=5.0×0.12×0.450=0.270 kN/m^2q EA =1.3×0.270 = 0.351 kN/m^2(4). 垂直幕墙面的荷载组合计算:q k:幕墙所受垂直幕墙面的组合荷载标准值( kN/m^2 )q:幕墙所受垂直幕墙面的组合荷载设计值( kN/m^2 )荷载采用 S W + 0.5S E 组合:q k =W k + 0.5q EAk=2.257 + 0.5×0.270 = 2.392 kN/m^2q=W+ 0.5q EA=3.160 + 0.5 × 0.351 = 3.335 kN/m^2(二) 横梁计算:1. 选料:幕墙横梁按简支梁力学模型进行设计计算：此处横梁选用: 6063-T6 铝横梁f:型材强度设计值：140.0 N/mm^2E:型材弹性模量：70000 N/mm^2γ:塑性发展系数：1.05横梁最大挠度 Umax，小于横梁计算跨度的 1/180(1). 横梁在自重荷载作用下的弯矩计算:H1:横梁上幕墙分格高: 1.650 mB:幕墙分格宽: 1.650 mq G.k:横梁所受自重荷载线分布最大荷载集度标准值( kN/m )(矩形分布) q G:横梁所受自重荷载线分布最大荷载集度设计值( kN/m )(矩形分布) q G.k=G Ak×H1=0.450 × 1.650 = 0.743 kN/mq G=G A×H1=0.540 × 1.650 = 0.891 kN/mM x:自重荷载作用下横梁弯矩 (kN.m)M x=q G×B2/8=0.891×1.650^2/8 = 0.303 kN.m(2). 横梁在水平组合荷载作用下的弯矩计算:H1:横梁上幕墙分格高: 1.650 mH2:横梁下幕墙分格高: 2.200 mB:幕墙分格宽: 1.650 mq k.L-1:横梁所受上部水平组合荷载线分布最大荷载集度标准值( kN/m )(三角形分布) q.L-1:横梁所受上部水平组合荷载线分布最大荷载集度设计值( kN/m )(三角形分布) q k.L-2:横梁所受下部水平组合荷载线分布最大荷载集度标准值( kN/m )(三角形分布) q.L-2:横梁所受下部水平组合荷载线分布最大荷载集度设计值( kN/m )(三角形分布) q k.L-1=qk × B / 2=2.392 × 1.650 / 2 = 1.973 kN/mq.L-1=q × B / 2=3.335 × 1.650 / 2 = 2.752 kN/mq k.L-2=qk × B / 2=2.392 × 1.650 / 2 = 1.973 kN/mq.L-2=q × B / 2=3.335 × 1.650 / 2 = 2.752 kN/mM y-1:上部水平组合荷载作用下横梁弯矩 (kN.m)M y-2:下部水平组合荷载作用下横梁弯矩 (kN.m)M y:水平组合荷载作用下横梁总弯矩 (kN.m)a1=0.825 m α1= a1 / B =0.500a2=0.825 m α2= a2 / B =0.500M y-1=q.L-1×B2×(3-4α12)/24=2.752×1.650^2×(3-4×0.500^2)/24 = 0.624 kN.mM y-2=q.L-2×B2×(3-4α22)/24=2.752×1.650^2×(3-4×0.500^2)/24 = 0.624 kN.mM y=M y-1 + M y-2=0.624 + 0.624 = 1.249 kN.m(3). 横梁抗弯矩预选值:w x:横梁 X 轴抗弯矩预选值( mm^3)w x=M x×106/γ/f=0.303×10^3 / 1.05 / 140.0 = 2063 mm^3w y:横梁 Y 轴抗弯矩预选值( mm^3)w y=M y×106/γ/f=1.249×10^3 / 1.05 / 140.0 = 8494 mm^3(4). 横梁惯性矩预选值:I x:横梁 X 轴惯性矩预选值( mm^4)I x =900×qk.L×(B×1000)^3 / ( 384×E )=900×0.743×(1.650×1000)^3/(384×70000)=111676 mm^4I y:横梁 Y 轴惯性矩预选值( mm^4)I y-1 =180 ×q k.L-1×(B×1000)3×(25/8-5×α12+2×α14)/( 240×E )=201832 mm^4I y-2 =180 ×q k.L-2×(B×1000)3×(25/8-5×α22+2×α24)/( 240×E )=201832 mm^4I y =I y-1 + I y-2=201832 + 201832 = 403663 mm^4选定横梁 X 轴抗弯矩应大于: 2063 mm^3选定横梁 Y 轴抗弯矩应大于: 8494 mm^3选定横梁 X 轴惯性矩应大于: 111676 mm^4选定横梁 Y 轴惯性矩应大于: 403663 mm^43. 选用横梁型材的截面特性:I x:X 轴惯性矩: 378459 mm^4I y:Y 轴惯性矩: 302352 mm^4w x:X 轴抵抗矩: 12615 mm^3w y:Y 轴抵抗矩: 12615 mm^3A:型材截面积: 707 mm^2t:型材计算校核处壁厚: 2.5 mmS x:型材 X 轴截面面积矩: 7432 mm^3S y:型材 Y 轴截面面积矩: 5809 mm^34. 幕墙横梁的强度计算:校核依据: M x/γ/w x+M y/γ/w y ≤ｆ(JGJ102-2003 6.2.4) M x:自重荷载作用下横梁弯矩：0.303 kN.mM y:水平组合荷载作用下横梁弯矩：1.249 kN.mσ:横梁计算强度 (N/mm^2)σ=M x×106/γ/wx + M y×106/γ/w y=0.303×10^6/1.05/12615 + 1.249×10^6/1.05/12615=117.149 N/mm^2117.149 N/mm^2 < 140.0 N/mm^2横梁强度可以满足5. 幕墙横梁的抗剪强度计算:校核依据: Q×S/I/t ≤ｆv(JGJ102-2003 6.2.5) f v:型材强度设计值：81.2 N/mm^2Q y:自重荷载作用下横梁的剪力设计值：Q y=q G×B/2=0.891×1.650/2 = 0.735 kNQ x:水平组合荷载作用下横梁的剪力设计值：Q x-1=q.L-1×B×(1-α1)/2=2.752×1.650×(1-0.500)/2 = 1.135 kNQ x-2=q.L-2×B×(1-α2)/2=2.752×1.650×(1-0.500)/2 = 1.135 kNQ x=Q x-1 + Q x-2=1.135 + 1.135 = 2.270 kNt x:横梁截面垂直于 X 轴腹板的截面总宽度：5 mmt y:横梁截面垂直于 Y 轴腹板的截面总宽度：5 mmτ:横梁剪应力 (N/mm^2)τy=Q y×103×S x/I x/t x=0.735×10^3×7432/378459/5 = 2.887 N/mm^22.887 N/mm^2 < 81.2 N/mm^2τx=Q x×103×S y/I y/t y=2.270×10^3×5809/302352/5 = 8.723 N/mm^28.723 N/mm^2 < 81.2 N/mm^2横梁抗剪强度可以满足6. 幕墙横梁的刚度计算:校核依据: Umax ≤ B/180(JGJ102-2003 6.2.7-1) U max:横梁最大挠度 ( mm )U x=5×q G.k×(B×1000)^4 / ( 384×E×I x )=5×0.743×(1.650×1000)^4/(384×70000×378459)=2.70 mmU y-1=q k.L-1×(B×1000)4×(25/8-5×α12+2×α14)/( 240×E×I y ) =5.76 mmU y-2=q k.L-2×(B×1000)4×(25/8-5×α22+2×α24)/( 240×E×I y ) =5.76 mmU y =U y-1 + U y-2=5.76 + 5.76 = 11.52 mmU max=( U x2 + U y2 )0.5=( 2.70^2 + 11.52^2 )^0.5 = 11.83 mm11.83 mm > 1.650×1000/180 = 9.17 mm横梁挠度不能满足要求。