波紋鋼板的設(shè)計(jì)方法、及波紋鋼板制槽的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種波紋鋼板的設(shè)計(jì)方法，其特征在于：在設(shè)計(jì)構(gòu)成包含波的深度H的波形的波紋鋼板，并且兩側(cè)壁與底部成U字形，底部直線部長(zhǎng)度d的波紋鋼板制槽的上述波紋鋼板的波形狀時(shí)，以使波紋鋼板制槽的底部由于水平作用于上述兩側(cè)壁外表面的外壓而屈曲時(shí)的全體屈曲相應(yīng)壓力pcr與由于上述外壓而屈服時(shí)的屈服應(yīng)力σy相等的方式，設(shè)定相對(duì)于底部直線部長(zhǎng)度d的波的深度H。
【專利說明】波紋鋼板的設(shè)計(jì)方法、及波紋鋼板制槽
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明關(guān)于對(duì)使用波紋鋼板構(gòu)成的U字形波紋鋼板制槽的上述波紋鋼板進(jìn)行設(shè)計(jì)(尤其是對(duì)其波形狀進(jìn)行設(shè)計(jì))的波紋鋼板的設(shè)計(jì)方法，及使用根據(jù)該設(shè)計(jì)方法而得的波紋鋼板所構(gòu)成的波紋鋼板制槽。
【背景技術(shù)】
[0002]波紋鋼板制槽使用具有如圖4所示的波形的波紋鋼板la，且如圖3所示，兩側(cè)的側(cè)壁2與底部直線部長(zhǎng)度d的底部3形成U字形的截面形狀，稱作波紋制槽或U形槽等，在構(gòu)筑各種開放的水路或排水路(開渠)等時(shí)使用。此種波紋鋼板制槽一般使用日本工業(yè)規(guī)格JISG3471中作為《波紋制管及波紋切片》而規(guī)定的波紋切片(波紋鋼板)構(gòu)成。
[0003]作為波紋鋼板制槽中所使用的波紋鋼板的種類，有與JIS中規(guī)定的波紋制管的I型、2型切片(波紋切片)的截面形狀分別相同的I型、2型切片，I型切片的截面形狀的波間距b為68mm、波的深度H為13.0mm,圓形2型切片的截面形狀的波間距b為150mm、波的深度H為48_或50mm。
[0004]使用I型切片的波紋鋼板制槽，例如，以如圖10(a)、(b)的截面形狀構(gòu)筑。補(bǔ)強(qiáng)用邊緣角鋼4沿著側(cè)壁2的上端部以螺栓固定，兩側(cè)壁2通過在制槽長(zhǎng)度方向(圖10中與紙面正交的方向)間隔設(shè)置由連結(jié)其上端部間的山形鋼形成的支柱(支撐構(gòu)件)5，而得到補(bǔ)強(qiáng)。
[0005]圖10(a)的類型包含I塊切片，但圖10(b)的類型包含左右2塊切片，底部3具有螺栓接合部。
[0006]使用2型切片的波紋鋼板制槽的截面形狀與上述(a)的類型大致相同，但跨距較大，因此如圖11，包含對(duì)稱的左右切片與底部的切片等3個(gè)切片，底部3的2處具有螺栓接合部。
[0007]專利文獻(xiàn)I中所使用的波紋鋼板與開渠等用途不同，是作為載荷支撐構(gòu)造體使用的，但該波紋鋼板的截面形狀，波的間距為30.5cm(12英寸)，波的深度為10.2cm(4英寸)。
[0008]如上所述，先前的波紋鋼板制槽中所使用的經(jīng)規(guī)格化的波紋鋼板(波紋切片)中，波的深度設(shè)定為特定尺寸，但該特定尺寸關(guān)于相對(duì)波紋鋼板制槽強(qiáng)度的鋼材使用量的效率性并無根據(jù)。
[0009]并且，專利文獻(xiàn)I記載的波紋鋼板中，波的深度較大為102mm(10.2cm)等，但關(guān)于相對(duì)使用波紋鋼板構(gòu)筑的構(gòu)造體的強(qiáng)度的鋼材使用量的效率性仍無根據(jù)。
[0010]專利文獻(xiàn)1:日本特開昭53-620

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]在構(gòu)筑U字形水路或排水路等的情形下，如果欲施工比使用先前經(jīng)規(guī)格化的波紋鋼板構(gòu)筑波紋鋼板制槽的情形時(shí)所允許的跨距(U字形兩壁面間的距離)更大跨距的結(jié)構(gòu)，則為了提高剛性，需要至少變更先前的波紋鋼板的截面形狀。[0012]變更波紋鋼板的截面形狀時(shí)，因與波紋鋼板制槽強(qiáng)度之間的關(guān)系，鋼材使用量增加到必要量以上，從而材料費(fèi)用增加從而施工成本變高，因此需要避免這種情況，尋求在波紋鋼板制槽強(qiáng)度與鋼材使用量的關(guān)系上有效的截面形狀。
[0013]但現(xiàn)狀是，對(duì)于U字形兩側(cè)壁受外壓的波紋鋼板制槽所使用的波紋鋼板，還沒有計(jì)算這種有效截面形狀的方法。
[0014]對(duì)于U字形兩側(cè)壁受外壓的波紋鋼板制槽中所使用的波紋鋼板，在計(jì)算有效截面形狀的方法的各種研討考察中，本申請(qǐng)
【發(fā)明者】等著眼于僅從截面二次力矩的觀點(diǎn)出發(fā)考察有效的截面形狀不一定充分這一方面。即，在U字形兩側(cè)壁受外壓的結(jié)構(gòu)中，存在底部直線部分材料相對(duì)于作用載荷屈服被而破壞的情形，以及底部直線部分因屈曲而被破壞的情形，因此對(duì)于因屈服所致的破壞與因屈曲所致的破壞的強(qiáng)度，取得該強(qiáng)度的平衡的截面形狀為有效截面形狀，著眼于該點(diǎn)，從而獲得本發(fā)明。
[0015]本發(fā)明鑒于上述背景而成，其目的在于提供一種，使由現(xiàn)狀的波紋鋼板的截面形狀無法構(gòu)筑的大跨距波紋鋼板制槽成為可能，同時(shí)可獲得在波紋鋼板制槽的強(qiáng)度與鋼材使用量的關(guān)系上波紋鋼板的有效截面形狀(尤其是其波形狀)的波紋鋼板的設(shè)計(jì)方法，以及使用根據(jù)該設(shè)計(jì)方法而得的波紋鋼板所構(gòu)筑的波紋鋼板制槽。
[0016]解決上述問題的技術(shù)方案I的發(fā)明的波紋鋼板的設(shè)計(jì)方法，其特征在于:在設(shè)計(jì)構(gòu)成包含波的深度H波形的波紋鋼板，并且兩側(cè)壁與底部成U字形，底部直線部長(zhǎng)度d的波紋鋼板制槽的上述波紋鋼板的波形狀時(shí)，以使波紋鋼板制槽的底部由于水平作用于上述兩側(cè)壁外表面的外壓而屈曲時(shí)的全體屈曲相應(yīng)壓力Pra與由于上述外壓屈服時(shí)的屈服應(yīng)力σ y相等的方式，設(shè)定相對(duì)于底部直線部長(zhǎng)度d的波的深度H。
[0017]技術(shù)方案2的特征在于，在技術(shù)方案I的波紋鋼板的設(shè)計(jì)方法中，以使下述(I)式所示的全體屈曲相應(yīng)壓力Pra與屈服應(yīng)力σ y相等的方式，設(shè)定相對(duì)于底部直線部長(zhǎng)度d的波的深度H ;
[0018]其中，
[0019]d:底部直線部長(zhǎng)度mm
[0020]pcr:全體屈曲相應(yīng)壓力N/mm2
[0021]E:彈性系數(shù) N/mm2
[0022]oy:屈服應(yīng)力 N/mm2
[0023]B:波紋鋼板的寬度(=與波紋鋼板制槽的波正交方向的長(zhǎng)度)mm
[0024]1:波紋鋼板每寬度B的截面二次力矩mm4
[0025]A:波紋鋼板每寬度B的截面積mm2
[0026][數(shù)I]
【權(quán)利要求】
1.一種波紋鋼板的設(shè)計(jì)方法，其特征在于:在設(shè)計(jì)構(gòu)成包含波的深度H的波形的波紋鋼板，并且兩側(cè)壁與底部成U字形，底部直線部長(zhǎng)度d的波紋鋼板制槽的所述波紋鋼板的波形狀時(shí)，以使波紋鋼板制槽的底部由于水平作用于所述兩側(cè)壁外表面的外壓而屈曲時(shí)的全體屈曲相應(yīng)壓力Pra與由于所述外壓而屈服時(shí)的屈服應(yīng)力σ y相等的方式，設(shè)定相對(duì)于底部直線部長(zhǎng)度d的波的深度H。
2.如權(quán)利要求1所述的波紋鋼板的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，以使下述(I)式所示的全體屈曲相應(yīng)壓力Pra與屈服應(yīng)力σ y相等的方式，設(shè)定相對(duì)于底部直線部長(zhǎng)度d的波的深度H， 其中， d:底部直線長(zhǎng)度mm Pcr:全體屈曲相應(yīng)壓力N/mm2 E:彈性系數(shù)N/mm2 σ y:屈服應(yīng)力N/mm2 B:波紋鋼板的寬度(=與波紋鋼板制槽的波正交方向的長(zhǎng)度)mm 1:波紋鋼板每寬度B的截面二次力矩mm4 A:波紋鋼板每寬度B的截面積mm2 [數(shù)I]
3.如權(quán)利要求2所述的波紋鋼板的設(shè)計(jì)方法，其特征在于:根據(jù)下式(7)而設(shè)定相對(duì)于底部直線部長(zhǎng)度d的波的深度H， 其中，
4.如權(quán)利要求2所述的波紋鋼板的設(shè)計(jì)方法，其特征在于:根據(jù)下式(9)而設(shè)定相對(duì)于底部直線部長(zhǎng)度d的波的深度H， 其中， a:波振幅(=H/2)_ [數(shù)3]
5.一種波紋鋼板的設(shè)計(jì)方法，其特征在于:在設(shè)計(jì)構(gòu)成包含波的深度H的波形的波紋鋼板，并且兩側(cè)壁與底部成U字形，底部直線部長(zhǎng)度d的波紋鋼板制槽的所述波紋鋼板的波形狀時(shí)，基于波紋鋼板制槽的底部由于水平作用于所述兩側(cè)壁外表面的外壓而屈曲時(shí)的全體屈曲相應(yīng)壓力Pra與由于所述外壓而屈服時(shí)的屈服應(yīng)力σ y成為相等時(shí)的底部直線部長(zhǎng)度d與波的深度H的關(guān)系，以使屈曲載荷大于屈服載荷的方式，設(shè)定相對(duì)于底部直線部長(zhǎng)度d的波的深度H。
6.如權(quán)利要求5所述的波紋鋼板的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括: 設(shè)定第I關(guān)系線的步驟:設(shè)定波紋鋼板制槽的底部由于水平作用于所述兩側(cè)壁外表面的外壓而屈曲時(shí)的全體屈曲相應(yīng)壓力Pra與由于所述外壓而屈服時(shí)的屈服應(yīng)力σ y成為相等時(shí)的相對(duì)于底部直線部長(zhǎng)度d的波的深度H的所述第I關(guān)系線； 設(shè)定第2關(guān)系線的步驟:基于所述第I關(guān)系線,相對(duì)于底部直線部長(zhǎng)度d在每個(gè)特定區(qū)間設(shè)定波的深度H呈階段性變化的所述第2關(guān)系線；以及 設(shè)定波的深度H的步驟:基于所述第2關(guān)系線，設(shè)定相對(duì)于底部直線部長(zhǎng)度d的波的深度H;且 相對(duì)于所述第I關(guān)系線的一方區(qū)域?yàn)榍d荷大于屈服載荷的區(qū)域，相對(duì)于所述第I關(guān)系線的另一方區(qū)域?yàn)榍d荷大于屈曲載荷的區(qū)域； 所述第2關(guān)系線設(shè)定于所述一方區(qū)域內(nèi)，在一所述特定區(qū)間內(nèi)，不論底部直線部長(zhǎng)度d如何變化，波的深度H均固定。
7.一種波紋鋼板的設(shè)計(jì)方法，其特征在于:在設(shè)計(jì)構(gòu)成包含波的深度H的波形的波紋鋼板，并且兩側(cè)壁與底部成U字形，底部直線部長(zhǎng)度d的波紋鋼板制槽的所述波紋鋼板的波形狀時(shí)，根據(jù)下式(8)而設(shè)定相對(duì)于底部直線部長(zhǎng)度d的波的深度H， 其中， a:波振幅(=H/2)_ t:板厚mm [數(shù)4]
8.一種波紋鋼板制槽，其特征在于:在包含波的深度為H的波形的波紋鋼板，并且兩側(cè)壁與底部成U字形，底部直線部長(zhǎng)度d的波紋鋼板制槽中，所述波紋鋼板的波的深度H，具有根據(jù)如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的波紋鋼板的設(shè)計(jì)方法而決定的尺寸。
【文檔編號(hào)】E02B13/00GK103620119SQ201280031225
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月28日
【發(fā)明者】原田剛男, 川端規(guī)之 申請(qǐng)人:日鐵住金建材株式會(huì)社