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钢波纹参数使用环境的选择

发表时间:2021-10-19 13:40:59

针对一些设计院单位对钢波纹一些参数使用环境的选择 我公司提出的一点理论支持


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截面特性参数的计算 (面积、惯性矩)

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方法1
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在进行结构的受力分析时,需要用到结构的截面几何性质,而波纹钢的相关规范中也仅仅给出了常用波形的相关截面数据,当采用的波形并不属于规范中的常用波形时,需要自己进行相关的计算,得出截面特性参数。以下介绍波纹钢截面的面积及惯性矩的计算方法。


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(1)面积
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面积计算是几何性质中最为简单的一个。对于波纹钢板而言,只需求出中线长度,再乘以板厚即可。波纹钢板习惯用单位板长的面积来表示,因此将计算得到的面积除以波长,面积计算公式如下:

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(2)惯性矩
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在波纹钢板结构物中用到的惯性矩是相对于中性轴的惯性矩,即图1中的X轴。材料力学中的惯性矩表达式为:


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波纹形状较复杂,直接积分较为复杂。根据惯性矩的定义可知,组合截面对于某坐标轴的惯性矩等于其各个组成部分对于同一坐标轴的惯性矩之和。因此,将波纹分解成圆弧段和直线段分别求惯性矩,再求和。圆弧部分对圆心所在水平轴的惯性矩。

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同一截面对于不同坐标轴的惯性矩或惯性积一般是不同的。惯性矩的数值恒为正,而惯性积则可能为正值或负值,也可能等于零。


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现以国外标准板件为例(加拿大指导手册),验证结论的正确性。波纹尺寸为152.4×50.8,板厚为3.0mm,波峰波谷半径为28.6mm,直线段长度47.876mm,圆心角为44.531°。


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方法2
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以波形为400mm×180mm,厚度t=7mm的波纹板为例。



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与美国ASTM规范中152mm×51mm规格的波纹板为例进行验证(表2):


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方法3:
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目前对于波纹钢的相关设计,需要的截面参数可查阅相关规范(例如我国的GB/T34567—2017《冷弯波纹钢管》),规范中包含常用波形的波纹钢截面参数,使用时可直接查表得到所需参数,这也是目前最常用的方法。