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EUROCODE规范钢桥部分的学习与讨论
橄榄树






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帖子 313
2009-4-26 09:03    顶部


  以前我们设计的大部分钢箱梁和钢板梁都是猜疑BS5400设计的。可是BS5400在2011年要退出历史舞台了,EUROCODE将全部全部采用。
       大约在2001年开始,我们就开始学习EUROCODE,觉得EUROCODE比BS5400更复杂,尤其是加劲板的后屈曲承载力,面外承载力部分等。现在觉得似懂非懂,熟悉EURCODE的兄弟们能不能在此讨论一下EURCODE的背景、原理和使用方法啊!
橄榄树






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帖子 313
2009-4-29 18:14    顶部
Eurocode 3: design of steel bridge structures Part2 : bridge  
ENV 1993-2:1997(国内以前有个单位翻译了的) 已经停止使用。
现在使用的是 ENV 1993-2:2006
请大家注意改版!
williamcool






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2009-4-30 10:28    顶部
0 分
大侠,有没有那个书的电子版,让我们也学习学习啊!
橄榄树






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2009-5-2 18:40    顶部
回复3楼:
       欧洲规范你可以去下载,能下载的地方很多。
橄榄树






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帖子 313
2009-5-2 18:44    顶部
下面给出一个我自己以前做的一个小算例。大家可以对比着看一下:
欧洲规范 算例1
四边简支板,板宽500mm,长度2000mm,厚度6mm,钢材的屈服强度fy=275MPa。分别按照弹性应力状态法和极限应力状态法求其承载力。
弹性屈曲 Ncr=328.2KN
极限承载力 Ncr=448.8KN (EUROcode推荐的方法)
具体的步骤参见附件:
欧洲规范算例1(EN1993-1-5 ).pdf ( 49.27 K) 下载次数 467
橄榄树






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2009-5-9 17:46    顶部
EUROCODE钢结构部分比较难的是steel plated structure EN1993-1-5。
后面的钢桥设计要以steel plated structure EN1993-1-5为基础的。要学习点板弯曲和板屈曲的基础理论。
最好是先看下面这位先生写的弹性稳定理论中板的部分。

橄榄树






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2009-5-9 22:14    顶部
其实对于EUROCODE 来说:
1)会看的是徒弟
2)会用的是师父
3)能把规范后面的科学背景和那些系数的来源讲清楚的才是真正的高手!
williamcool






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2009-5-10 22:25    顶部
铁木辛哥实在是大牛啊,现在很多手册里面的稳定系数还是抄的铁木辛哥的书,他当年的限于计算条件的影响,缺乏计算机等,有一些计算数据的结果并不非常精确,不过直到今天的很多的书都依然沿用着他的数据当然也有一些无伤大雅的小误差。
感觉钢桥里面基本都薄板,基于薄板理论计算就可以了,不需要考虑剪切变形。
但对于加劲肋,以及不同的边界条件,缺陷的影响可以做更深入的研究。
fanhjhj






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2009-5-15 00:20    顶部
日本做板的试验比较多(考虑实际缺陷) 小松定夫、中井博、北田俊行做过很多试验 日本的规范也基本上是采用他们的成果 缺陷主要看制造水平 各国的不一样 按照现在的加工制作精度来说日本的标准承载能力曲线偏低  呵呵 跑题了 是接着8楼说的
bridge71






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2009-5-17 08:40    QQ 顶部
bridge71






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帖子 341
2009-5-17 08:59    QQ 顶部
0 分
最好再把欧洲规范体系介绍一下
橄榄树






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帖子 313
2009-5-25 19:15    顶部
eurocode钢结构部分和结合梁部分最核心的思想是:
    采用截面折减的方法代替以前的应力折减的方法(BS5400, DIN804等规范都是采用应力折减的方法)。
    采用截面折减的方法更符合结构的实际情况。
    以后我将给出采用截面折减方法的具体算例。目前算例正在整理中。
yoker






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帖子 75
2009-5-28 06:45    QQ 顶部
楼主很有远见,就是好像Eurocodes 最迟明年就全面启动了吧,英国的话2010年3月份大都分的英标就撤销了。从欧洲来说,只有英国和德国还处在新旧规范交替的阶段,法国,西班牙为主的大部分的欧洲国家早就开始在实践中全面应用了。

对于大部分设计师来说,Eurocodes编写的很科学化也比较注重理论性的内涵,就拿5400-3来说,很多的设计标准都是英国人在60-70年代期间设计大型钢桥时从实践中总结出来的经验型的公式。现在要过渡到Eurocodes这样广泛使用学术界有关钢结构的最新研究成果的规范的话,是要克服一定得困难的。特别的是Eurocodes在很多的地方只提供设计的思路和方式,往往要依靠设计师根据设计的情况来决定具体的设计公式的应用,从这一方面也体现了,在编写Eurocodes, 欧洲各国特别是英国和德国在很多方面存在的在设计上的不同考量和公式应用上的差异,从而导致不存在统一设计公式的问题。另外从技术上考虑,现代计算机设计特别是有限元的普及,也提供了设计师更宽广的几乎是没有尽头的结构设计的方式和方法,没有具体的设计公式的话,方便设计师在这方面的应用,这也是Eurocodes的一个比较远展的地方吧。

就拿楼主发的那个设计例子来看,Class 4 member 的设计可以有2种:一种是楼主使用的采用‘有效宽度’的方法,也可以使用类似于现有的5400-3的‘有限应力’的方式来设计。后者的设计在EC3-1-5中描述的不多。而且我的感觉是,楼主好像还可以考虑一下在例子中增加一项薄板屈曲对Ncr的影响。

希望最近有空的话整理一下近年来在Eurocodes的体会和感受,也发出来和大家讨论。
橄榄树






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2009-6-8 00:19    顶部
首先非常好感谢yoker大哥的精彩解释。而且比较了BS5400和EUROCODE的异同。
    EUROCODE在欧洲已经用了10多年了。最早大规模使用EUROCODE设计的桥梁就是著名的厄勒海峡桥(主跨490m,公铁两用桥)。
    现在法国、西班牙等国家早就采用EUROCODE了。法国著名的millau viaduct 就是采用EUROCODE设计的,法国最近修建的高速铁路桥梁也采用了EUROCODE。
    英国在1980年前的钢桥设计规范,采用以应力折减为基础允许应力法。
    1980年后,Bs5400是以应力折减为基础的极限状态法。
    而2010年以后的全部执行的EUROCODE是以截面折减为主要基础的极限状态法。
    我们一定要瞄准世界的最先进水平,要和欧洲的工程师站在一个起跑线上。起码不能落后许多。
橄榄树






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2009-7-1 05:59    顶部
正在完善以前自己写的一个英文版欧洲规范使用的讲稿,主要讲述欧洲规范的使用方法、背后的科学背景和一些系数的取值。过段时间我会把这个ppt贴出来和加大家分享。
橄榄树






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帖子 313
2009-8-18 21:18    顶部
对于板件宽厚比有两种考虑方法。一种是不允许板件的屈曲先于构件整体截面的屈曲,并以此来限制板的宽厚比,传统的热轧型钢和焊接构件就是按照这个思路进行设计的。另一种思路是允许板件的屈曲先于构件整体截面的屈曲,虽然板件的屈曲会降低构件的承载能力,但是由于构件的截面较宽(较高),整体刚度更好,从节约钢材的角度来讲反而更合算。
异乡客






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帖子 25
2009-8-28 08:26    顶部
0 分
中华钢结构真是个好地方,在这里能看到这么多高人发表的高见,认真学习了
yangliang259






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帖子 11
2009-10-27 15:22    顶部
0 分
真是牛人辈出啊 学习了
liudaowei






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帖子 1
2009-10-27 20:16    顶部
0 分
期待,这个学习的资料
南昌






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帖子 11
2009-12-1 23:41    顶部
橄榄树 兄!

能否贡献一下您的EUROCODE 1-4.
我的电子邮箱是:zs2009@126.com
我可以给国外大桥的图纸和你换。
hch009






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帖子 3
2009-12-17 12:50    顶部
0 分
牛人啊!哎,我还停留在预应力方面,只做过两个钢桥还是抄的图,对整体和桥面板稍微算了下!
fanhjhj






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2009-12-25 01:00    顶部
橄榄树 wrote:
对于板件宽厚比有两种考虑方法。一种是不允许板件的屈曲先于构件整体截面的屈曲,并以此来限制板的宽厚比,传统的热轧型钢和焊接构件就是按照这个思路进行设计的。另一种思路是允许板件的屈曲先于构件整体截面的屈曲,虽然 ...

我觉得就是利不利用弹性屈曲后强度的问题 日本规范是第一种思路  欧洲规范是第二种思路 利用了第四类截面的弹性屈曲后的强度
橄榄树






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帖子 313
2009-12-31 13:47    顶部
回复22楼:
    我觉得就是利不利用弹性屈曲后强度的问题 日本规范是第一种思路  欧洲规范是第二种思路 利用了第四类截面的弹性屈曲后的强度。
   
    欧洲规范实际上包括了日本你规范的内容,它的截面类型有4中类型:
    第1,2,3种截面类型不能利用弹性屈曲后强度,
    第4种截面必须利用弹性后屈曲强度。
    而利用板的弹性屈曲后的强度,可以为受弯构件,尤其是正交异性板,钢箱梁,钢板梁,钢拱肋等截面采用弹性后屈曲强度可以大量节约材料。从上面给出的例子也可以看的出来。

    因此,欧洲规范为设计者提供更大的设计自由度,它既包括了日本规范的内容,更拓展了设计的自由度。利用板的弹性屈曲后的强度,会大量节约材料和造价。
fanhjhj






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帖子 125
2010-1-2 07:35    顶部
王总(这么称呼别介意)
我个人觉得你所说第1,2,3种截面类型不能利用弹性屈曲后强度 这句话值得商榷
首先 个人认为第1,2类截面根本不会发生弹性屈曲 这两类截面屈服在屈曲之前  即使屈曲也是非弹性屈曲
其次 个人觉得EC3规范中第4类截面只是一个概念 所有第4类截面都是折减为第3类截面计算的  EC-3-1-5第4、5、6、7部分实质都是讲第4类截面怎么折减为第3类截面
而且由于欧洲规范使用修正的Winter描述 在有些情况下 截面满足第3类截面要求时 截面还是会被折减  即有时候第3类和第4类截面有重合的部分 这是欧洲规范有点问题的地方 估计可能Winter描述会继续被修正
而第3类截面是被定义为截面能达到屈服应力但是没有足够的的抗力抵抗非弹性局部屈曲(Semi-compact section: A  section which can reach the yield stress, but which does not have sufficient resistance to inelastic local buckling to allow it to reach or to maintain the full plastic moment while a plastic mechanism is forming. Referred to in EC3 as a Class 3 section.)见《The Behaviour and Design of Steel Structures to EC3》一书 我不懂英语 可能翻译有误  见谅  请指教
你所指的包含了日本规范的内容 我个人理解为你指的是EC-3-1-5的第10部分 有欧洲规范编制者明确指出这种方法过于保守  很多情况构件达不到极限状态  个人认为不符合欧洲规范极限状态设计思路  我个人理解为第10部分是为了使用FEM计算复杂的结构而所留出来的一个接口(类似于程序模块化)不知理解是否有误?
我上贴所说的我觉得就是利不利用弹性屈曲后强度的问题主要是指一般桥梁中较多使用的板件为主 不太严谨 是我的问题
下一版欧洲规范的目标是提供更有竞争力的钢与组合结构桥梁 所以 我还是觉得欧洲规范还是为了省钱 讲使用方便 欧洲规范还是没有日本规范方便
请王总多多指教
fanhjhj 修改于2010-01-02 08:32
yoker






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帖子 75
2010-1-4 08:09    QQ 顶部
王总和范总对欧规的每一种sections (对翻译截面类型有点保守看法)的见解都是很精辟的,也很准确地说出了第1,2类截面的设计方法和概念。但是个人认为第3截面并不是范总所说的while a plastic mechanism is forming (塑性mechanism正在形成)而是before development of the plastic resistance moment, 也就是说 the local buckling occurring in the compression zone prevents the development of the plastic mechanism in the section. 这种的描述已经存在于现有的设计规范中一般来说在实际设计中往往是达不到屈服应力这样的最理想境界的。关于第4截面的讨论,这种情况一般不太会在钢结构建筑中出现,不过在钢桥的设计中会遇到的,特别是大型正交异性板中或者大型钢箱梁的web 上的longitudinal stiffeners 所形成的sub panels.  这个论点主要是参与欧规的定制中德国专家的意见,因为是他们在实验中发现了这个特有的现象,并且EC3-1-5/10也主要是老的德国规范的设计思路。第4 中截面的2中方法都是要解决在buckling 的过程中loading shedding between the panels and the member的问题,第一种是limiting effective width 第二种limiting stress 。但是后者要比前者设计上来得更加保守一点。另外关于钢与组合结构桥梁的设计,欧规有EC4.
yoker 修改于2010-01-04 08:12
fanhjhj






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2010-1-5 00:51    顶部
谢谢yoker指教
关于第3类截面的那一段英语我是直接抄的《The Behaviour and Design of Steel Structures to EC3》一书中的定义 我的初步理解是对于第3类截面 弹性局部屈曲是要利用的 但是不作为控制状态 而对于第4类截面 弹性局部屈曲是作为控制状态的  见了yoker的论述 又要理解深一些了 谢谢指教
因为是我是学桥梁工程的学生 所以侧重于第3和第4类截面 总感觉好多理解不透彻 我个人觉得对于板件弹性局部屈曲怎样用来被定义截面类型以及对局部弹性屈曲的利用和计算是EC3最困难的地方 正在努力学习  还请王总和yoker大侠多多指教
对于纯压的加劲板 例如桥面板的计算 估计EC3不会做太大的修正了 即使要修正 也是换条 column like behaviour中的柱子曲线(例如,把b曲线提高到a曲线)和修正Plate like behaviour的Winter描述
EC3现在做的工作主要是在做WEB的设计那一块 如yoker大侠所说 德国专家做得很多 主要是亚琛工大和斯图加特在做 德国规范DIN 18800也是可以用于计算EC3-1-5的板件临界应力的 还有就是瑞典有几所学校在做现有的的EC3规范是否适用高强钢(690MPa-1100MPa)的研究
在钢结构桥梁设计规范这块 我们国家太落后啦 我觉得深刻的理解EC3都不是容易的事情  何况做更进一步的研究呢
对于EC4 个人觉得就是EC2和EC3的简单叠加再加考虑桥梁工程的实际情况上少许修正而得到的
对了 补充下 我所说的日本规范是指日本道路公团的《道路橋示方書》2002版 设计方法就是容许应力法 个人觉得EC-1-5/10部分的容许应力就是考虑折减各个板件后的Miese屈服应力
请yoker大侠和王总多多指教!谢谢
fanhjhj 修改于2010-01-05 01:31
yoker






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帖子 75
2010-1-5 05:28    QQ 顶部
谈不上指教了,大家来讨论吗,有言就发吧!
个人直觉上认为容许应力法 (有机会要读一下《道路橋示方書》2002版)不太等同于EC3-1-5/10中的limiting stress method。容许应力法可能是我们读书时候的东西了。这个可以请教一下王总,呵呵。个人理解EC3-1-5/10方法是用手算的方式来解决一个有限元的问题。实际中用的时候可以分成2个步骤,第一步用直接应力来计算Von Mises 屈服应力 第二部来确定屈曲模式hence the critical stress 和最低荷载系数。比较可以相比的是我们平时做的弹性屈曲中常用的eigenvalue analysis但是手算. 由于手算比较繁琐,对于这个方法我也只有在理论中去体会和了解,但在实际中一般的FEA做一下弹性屈曲可以轻松的搞定了。所有在设计还没有使用过。
再加一句,欧洲几个国家特别是德国和瑞典开始使用460或者更高的钢材在大型的桥梁设计上面,他们在高强钢有研究 。至于设计钢与组合结构桥梁个人的经验还是要靠钢构设计的功底,EC4只是综合一下所有规范比较简单的。



Black is thicker than blood
fanhjhj






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帖子 125
2010-1-14 03:57    顶部
谢谢yoker指教
继续学习 做了个图片 请yoker和王总指教是否有误  理论背景正在继续学习中

fanhjhj 修改于2010-01-14 03:58
橄榄树






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帖子 313
2010-1-19 14:43    顶部
首先非常感谢yoker大哥和fanhjhj 的多次讨论,因为最近忙,所以现在才回复。
另外说明一下,我只是个对欧规感兴趣的普通工程师。
回复24楼:

“第1,2,3种截面类型不能利用弹性屈曲后强度”指的是不利用板件的弹性屈曲后的强度。
第1,2类截面是可以进行塑性设计的。第1类截面的板件可以谓之为超厚板。第2类截面的板件可以谓之为厚板。
第3类截面允许板件达到屈服,但此时板未发生局部屈曲。第3类截面的板件可以谓之为非厚板。
第4类截面时板先发生屈曲,利用板的弹性屈曲后的强度。第4类截面的板件可以谓之为纤细板(slenderness plate)。
橄榄树






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帖子 313
2010-1-19 14:56    顶部
EC3对于单向受力为主的板可以采用弹性屈曲后的强度。
EC3-1-5的第4,5,6,7章都是讲这个问题的,也就是采用截面折减法计算板的极限抗力。
但是对于多向受力的板,第10章采用应力折减的方法进行计算。

1) “截面折减法”在第4,5,6,7章中进行阐述,其中第4,5,6对应于应力场不同的分量。第7章是应力场不同的分量耦合时的检算。因为该方法需要各应力场分量,因此适合于一般工程师的计算。
2) “应力折减法”在第10章中给出,该方法通常采用全部的应力场而无需将这些应力场的分量意义分开,因此非常适合于有限元计算模型。
尽管这两种方法看起来截然不同,但是可以论证如果用于处理相同的问题的截面抗力时,在纵向应力时和组合应力时它们给出的结果几乎相同。
但是截面折减法考虑板的弹性屈曲后强度,因此比应力折减法经济。应力折减法和BS5400-3中的方法类似。
 


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