摘 要：箱型梁是工程中广泛应用的构件，为了更直接的取得工程需要截面塑性抵抗矩，本文截面塑性抵抗矩为变量，对比腹板高度与翼缘高度的增幅，分析出增大腹板高度，能较大幅度的提高梁的抗弯强度，为设计者进行塑性设计时选择合理截面尺寸提供数据参考。

关键词：箱型梁；截面塑性抵抗矩；影响程度；增幅

1.引言

箱型梁结构美观、施工便利、结构具有较大的抗弯刚度和抗扭刚度而被广泛应用于公路和市政桥梁中[1]。然而大多数设计者在进行截面设计时单纯考虑梁弹性破坏的情况，导致材料的浪费，也增加了工程造价。本文以塑性理论为基，避免繁琐的计算[2]，仅考虑箱型梁截面在仅承受弯矩的作用下产生理想的塑性破坏[3]，根据实际情况仅分析梁承受竖直方向荷载时，通过分析对于x轴的截面塑性抵抗矩wpx的变化对截面几何尺寸参数影响程度，反推出截面几何尺寸参数对其塑性抵抗矩的影响大小。

如图1所示箱型梁的截面示意图，箱型梁的截面塑性抵抗矩公式为：

Wpx=Bt（h+t）+0.5dh2

式中：h—腹板高度；d—腹板宽度； t—翼缘高度； B—翼缘宽度。

从表达式看出：箱型梁的截面塑性抵抗矩是由其4个几何参数决定的，腹板宽度对截面塑性抵抗矩的影响较小；同时在实际工程中，为了方便设计施工梁截面的翼缘宽度往往为标准化尺寸，因此以腹板宽度和翼缘宽度为定值，只考虑箱型梁截面塑性抵抗矩的变化对腹板高度和翼缘高度的影响。以箱型梁的截面塑性抵抗矩为自变量，依次以腹板高度和翼缘高度为因变量，保持其它几何尺寸参数不变，，通过该几何参数的增量可以反推出该几何参数对箱型梁的截面塑性抵抗矩的影响大小。

2.计算分析

2.1 腹板高度h的变化

取d=50mm，t=50mm，B=500mm， Wpx为自变量，从2.00×107mm3开始，以1.50×106mm3递增，则Wpx和 S与h的关系如表1：

可得：随着塑性抵抗矩Wpx增大，腹板高度h越来越大，但是其增幅越来越小，增幅范围大体在2%～6%。

2.2 翼缘高度t的变化

取h=500mm，d=50mm，B=500mm， Wpx为变量，从2.00×107mm3开始，以1.50×106mm3递增，则Wpx和 S与t的关系如表2：

可得：截面塑性抵抗矩Wpx增大，翼缘高度t越来越大，但是其增幅越来越小，增幅范围大体在3%～10%。

3 参数对比分析

当Wpx增加量相同时，几何参数h、t也都有一定的增幅，具体关系曲线如下图2所示。

由图2可得：初始时翼缘高度t的增幅较腹板高度h的增幅大，随着截面塑性抵抗矩的增大，翼缘高度t和腹板高度h增幅逐渐接近相等。综上分析可得增大翼缘高度t更能有效提高箱型梁的截面塑性抵抗矩。

4 结论

在工程设计中需要提高箱型梁的塑性抗弯能力时，在结合构件的实际尺寸前提下，应该优先选择加加截面的腹板高度，从而更加有效的增加箱形梁的截面塑性抵抗矩。

参考文献

[1]周资斌，鞠三.提高混凝土箱梁截面抗剪扭性能的优化设计[J].中外公路，2011，31（04）：181-183

[2]梁远森，徐建设，王步，等.钢结构的塑性设计以及钢结构的应变硬化性能[J].工业建筑， 2003，33（01）：60-62

[3]沈祖炎，陈扬骥，陈以一.钢结构基本原理[M].北京：中国建筑工业出版社，2005：63

[4]桥梁工程/刘嘉玲主编.北京：人民交通出版社，2006.12

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