张力场梁

由加劲薄板(见加劲板壳)制成的梁称为腹板梁，以张力场形式承受剪力的薄腹板梁，叫作张力场梁。当如图所示的简单腹板梁的一端受到一数值不大的剪力Q作用时，梁的薄腹板中产生剪应力(见应力)(t为板厚，h为板高)，而腹板仍保持为平面。当腹板很薄而剪力Q继续增大，使剪应力λ达到某一临界值时，该腹板就起皱。这时，在与剪力Q成某一角度的方向就会形成一系列如图所示的平行斜条。腹板在这些斜条方向承受纯拉力，而在垂直于这些斜条的方向承受纯压力。出现在腹板中的这一现象就是张力场现象。德国的H.瓦格纳于1929年首先研究了张力场梁。对于很薄的腹板，受压方向的压应力很小，可忽略不计；但对于较厚的腹板，则应该考虑压应力。

由于薄腹板张力场梁的应力分析只考虑拉应力，所以计算可简化。若薄腹板起皱后的斜条方向与梁的水平线成角度α(见图)，则拉应力σ可表为：

。

在许多情况下，角度α接近于45°，因此，sin2α≈1。于是

。

即在张力场梁中，薄腹板的拉应力为该腹板上平均剪应力的两倍。这一结果为确定腹板厚度提供了依据。在腹板梁的设计中，经常假设梁的上下两杆件只承受弯曲应力，腹板只承受剪应力并达到张力场的应力水平，并以拉应力σ达到或者略小于许可应力作为设计标准。在工程结构设计中，适当选用腹板梁代替整体实心梁能节省用料，减轻结构重量。

参考书目 S.P.铁摩辛柯、J.M.盖莱著，张福范译：《弹性稳定性理论》，科学出版社，北京，1965。(S.P.Timoshenko and J.M.Gere，Theory of Elastic Stability，2nd ed.，McGraw-Hill，New York，1961.)