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文檔簡介
2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章1第三節(jié)混凝土簡支梁橋的設(shè)計(jì)計(jì)算一、概述二、行車道板的計(jì)算三、荷載橫向分布的計(jì)算四、主梁計(jì)算2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章1第三節(jié)2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章2一、概述簡支梁橋一般設(shè)計(jì)流程設(shè)計(jì)計(jì)算項(xiàng)目:-主梁-橫隔梁-橋面板-支座2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章2一、概2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章3二、行車道板的計(jì)算(一)活載在板上的分布
1、公路汽車活載
輪壓作為分布荷載接觸面看作是
a2b2的矩形面積荷載在鋪裝層內(nèi)的擴(kuò)散假定呈45角
局部分布荷載集度:
2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章3二、行2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章42、鐵路列車活載活載按特種活載計(jì)算橫向:自枕木底面向下按45角擴(kuò)散;縱向:分布長度為1.2m分布面積:活載集度:2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章42、鐵2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章5(二)行車道板分類梁格體系按支承情況單邊支承兩邊支承三邊支承四邊支承單向板雙向板行車道板單向板懸臂板鉸接板2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章5(二)2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章6(三)板的有效工作寬度空間計(jì)算問題→平面計(jì)算問題可將單向板看作是短跨方向的梁來設(shè)計(jì)單位寬度板條內(nèi)力確定→荷載有效分布寬度→板的有效工作寬度作用:既滿足了承載要求,計(jì)算起來也較方便
2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章6(三)2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章7《公路橋規(guī)》中對(duì)于單向板的荷載有效分布寬度的規(guī)定
荷載在跨徑中間(單個(gè),多個(gè)荷載若發(fā)生重疊,加d)荷載在板的支承處荷載靠近板的支承處
2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章7《公路2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章8《公路橋規(guī)》中對(duì)于懸臂板的荷載有效分布寬度的規(guī)定2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章8《公路2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章9履帶車、鐵路荷載履帶車-按1m寬板帶進(jìn)行計(jì)算鐵路橋梁道碴槽板-求出荷載分布范圍內(nèi)的集度后,取1m寬板帶進(jìn)行計(jì)算2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章9履帶車2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章10(四)行車道板內(nèi)力計(jì)算1、連續(xù)單向板的內(nèi)力主梁扭轉(zhuǎn)對(duì)行車道板的影響彎矩的近似計(jì)算:簡支板的跨中彎矩M0×彎矩修正系數(shù)當(dāng)t/h<1/4時(shí)當(dāng)t/h>=1/4時(shí)2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章10(四2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章11單向板彎矩剪力計(jì)算圖式2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章11單向2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章122、懸臂板的內(nèi)力
-T形梁翼緣板作為行車道板往往用鉸接的方式連接,最大彎矩在懸臂根部-最不利的荷載位置:車輪荷載對(duì)中布置在鉸接處-鉸接懸臂板→懸臂板(鉸內(nèi)剪力為零)鉸接情況非鉸接情況2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章122、2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章13三、荷載橫向分布的計(jì)算(一)荷載橫向分布系數(shù)的概念在公路橋跨結(jié)構(gòu)中,由于橋面較寬,主梁片數(shù)往往較多并與橋面板和橫隔梁連結(jié)為整體;當(dāng)橋上車隊(duì)處于橫向不同位置時(shí),各主梁參與工作的程度不同;這種結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析為空間計(jì)算問題。由于實(shí)際結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,對(duì)這種空間計(jì)算問題進(jìn)行精確求解是很困難的。目前廣泛采用的方法是將復(fù)雜的空間問題合理地簡化成簡單的平面問題來求解。在簡化分析中,需要考慮將空間荷載轉(zhuǎn)化成平面荷載;在橋梁設(shè)計(jì)中,通常用一個(gè)表征荷載分布程度的系數(shù)m與車輛軸重的乘積來表示轉(zhuǎn)化后的平面荷載,其中系數(shù)m就稱為荷載橫向分布系數(shù)。2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章13三、2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章14多主梁橋的內(nèi)力計(jì)算荷載效應(yīng)=荷載×影響線(面)空間結(jié)構(gòu):簡化:≈平面結(jié)構(gòu):-單位荷載沿橫向作用在不同位置時(shí)對(duì)某梁所分配的荷載比值變化曲線,-P作用于a點(diǎn)時(shí)沿橫向分布給某梁的荷載
2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章14多主2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章15車輪荷載的橫向分布見圖。如欲求3號(hào)梁k點(diǎn)的截面內(nèi)力,則可先利用3號(hào)梁的荷載橫向分布影響線求出橋上橫向各排輪重對(duì)該梁分布的總荷載(按橫向最不利荷載位置),然后再用這總荷載通過單梁k點(diǎn)截面的內(nèi)力影響線來計(jì)算3號(hào)梁該截面的最大內(nèi)力值。如果橋梁的結(jié)構(gòu)一定,輪重在橋上的位置也確定,則分布至3號(hào)梁的總荷載也是一個(gè)定值。在橋梁設(shè)計(jì)中,通常用一個(gè)表征荷載分布程度的系數(shù)m與軸重的乘積來表示這個(gè)定值,因此前后軸的兩排輪重分布至3號(hào)梁的荷載可分別表示為mP1和mP2。這個(gè)m就稱為荷載橫向分布系數(shù),它表示某根主梁(這里指3號(hào)梁)所承擔(dān)的最大荷載是各個(gè)軸重的倍數(shù)。2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章15車輪2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章16不同橫向剛度下主梁的受力和變形系數(shù)m與結(jié)構(gòu)橫向剛度有密切聯(lián)系,橫向連結(jié)剛度愈大,荷載橫向分布作用愈顯著,各主梁的負(fù)擔(dān)也愈趨均勻。三種情況:主梁與主梁間沒有任何聯(lián)系,橫向分布系數(shù)m=1橫隔梁的剛度接近無窮大,各梁的橫向分布系數(shù)m=0.2橫向結(jié)構(gòu)的剛度并非無窮大,橫向分布系數(shù)m小于1而大于0.2通常,m≤12022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章16不同2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章17m的常用計(jì)算方法(1)杠桿原理法;(2)剛性橫梁法;(3)修正的剛性橫梁法;(4)鉸結(jié)板、梁法;(5)剛接板、梁法;(6)比擬正交異性板法(又稱G-M法)共同特點(diǎn):從分析荷載在橋上的橫向分布出發(fā),求得各梁的荷載橫向分布影響線,從而通過橫向最不利荷載來計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)m
主要介紹杠桿原理法(用于梁端剪力計(jì)算)
剛性橫梁法
(用于跨中彎矩計(jì)算)2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章17m的2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章18(二)杠桿原理法基本假定-忽略主梁之間橫向結(jié)構(gòu)的聯(lián)系,假設(shè)橋面板在主梁上斷開并與主梁鉸結(jié),把橋面板視作橫向支承在主梁上的簡支梁或懸臂梁。步驟-求主梁荷載→求簡支板反力(按靜力平衡條件,即杠桿原理)
2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章18(二2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章19按杠桿原理法計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)m
m的橫向影響線→反力影響線
荷載橫向最不利加載計(jì)算公式:適用對(duì)象雙主梁(如鐵路梁橋)的m多主梁橋,靠近主梁支點(diǎn)處的m
2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章19按杠2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章20(三)剛性橫梁法橫隔梁設(shè)置與結(jié)構(gòu)橫向剛度對(duì)窄橋(B/l<=0.5),荷載作用下中間橫隔梁的彈性撓曲變形同主梁的相比微不足道假定:中間橫隔梁象一根剛度無窮大的剛性梁一樣保持直線的形狀各主梁的變形規(guī)律完全類似于一般材料力學(xué)中桿件偏心受壓的情況2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章20(三2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章211、偏心荷載P作用下各主梁所分擔(dān)的荷載圖a)跨中截面偏心荷載作用圖b)荷載分解圖c)中心荷載P=1的作用
2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章211、2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章22圖d)偏心力矩M=1·e的作用撓度:按有按力矩平衡條件,有得當(dāng)e和ai位于同一側(cè)時(shí)兩者的乘積取正號(hào),反之應(yīng)取負(fù)號(hào)圖e)偏心荷載P=1對(duì)各主梁的總作用
由反力互等定律下標(biāo):i--所分析的梁號(hào);k--P=1作用的梁號(hào)注意:各主梁截面尺寸相同時(shí)各公式的簡化形式2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章22圖d2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章23任意i號(hào)主梁荷載分布一般公式:
該公式可用來求解P=1作用在k號(hào)梁軸線上時(shí)i號(hào)梁所分擔(dān)的荷載。例如,若求P=1作用在1號(hào)梁軸線上時(shí)1號(hào)和5號(hào)梁所分擔(dān)的荷載,只要在上式中,將ak代入a1,將aiIi分別代以a1I1和a5I5,并注意到I5=I1和a5=a1,則得:
2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章23任意2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章242、利用荷載橫向影響線求主梁的荷載橫向分布系數(shù)m當(dāng)多個(gè)荷載作用時(shí),需要先計(jì)算荷載橫向影響線,然后按最不利位置加載,求mcq,mcg,mcr。若各主梁截面尺寸相同,按反力互等定律,并引入符號(hào)η(表示橫向影響線縱坐標(biāo)),有即:公式表示P=1作用在各主梁上時(shí)
i號(hào)梁所分擔(dān)荷載的變化情況,即i號(hào)梁的荷載橫向分布影響線例子:1號(hào)邊梁的橫向影響線的兩個(gè)控制豎標(biāo)值為2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章242、2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章25(四)荷載橫向分布計(jì)算的其它方法簡介
修正的剛性橫梁法考慮了主梁的扭轉(zhuǎn),在前述公式第二項(xiàng)乘以一個(gè)小于1的抗扭修正系數(shù)
鉸結(jié)板、梁法
用現(xiàn)澆混凝土縱向企口縫連結(jié)的裝配式板橋僅在翼板間用焊接鋼板或伸出交叉鋼筋連結(jié)的無中間橫隔梁的裝配式橋
剛接板、梁法主要用于求解翼緣板之間是剛性連結(jié)的肋梁橋
比擬正交異性板法(G—M法)將主梁和橫隔梁的剛度換算成兩向剛度不同的比擬彈性平板,按古典彈性理論來分析求解其各點(diǎn)的內(nèi)力值,并由實(shí)用的曲線圖表進(jìn)行荷載橫向分布計(jì)算
2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章25(四2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章26(五)荷載在順橋跨不同位置時(shí)主梁m的取值M沿橋跨方向會(huì)變化杠桿原理法計(jì)算m0,其他方法計(jì)算mc實(shí)用假定2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章26(五2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章27四、主梁計(jì)算(一)概述計(jì)算對(duì)象:一片主梁計(jì)算內(nèi)容:彎矩、剪力、變形等截面:M中、Q支、Q中;跨徑的1/4、1/8、3/8處內(nèi)力;截面變化處內(nèi)力驗(yàn)算:強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性(二)恒載一般,橫隔梁、橋面鋪裝重量均勻分?jǐn)偨o各主梁對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋,恒載的分階段分析2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章27四、2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章28(三)活載內(nèi)力計(jì)算計(jì)算公式:式中: S——所求截面的彎矩或剪力;(1+)——汽車荷載的沖擊系數(shù),按《橋規(guī)》規(guī)定取值;對(duì)于掛車、履帶車和人群荷載均不計(jì)沖擊影響,即(1+)=1;——多車道橋涵的活載折減系數(shù),按《橋規(guī)》規(guī)定取用;
mi——沿橋跨縱向與荷載位置對(duì)應(yīng)的橫向分布系數(shù);
Pi——車輛荷載的軸重;
yi——沿橋距縱向與荷載位置對(duì)應(yīng)的內(nèi)力影響線坐標(biāo)值。當(dāng)計(jì)算簡支梁各截面的最大彎矩和跨中最大剪力時(shí),可以近似取用不變的跨中橫向分布系數(shù)mc,因此可方便地利用等代荷載k來計(jì)算活載內(nèi)力,計(jì)算公式為:
2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章28(三2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章29(三)活載內(nèi)力計(jì)算(續(xù))對(duì)于公路混凝土簡支梁支點(diǎn)截面處以及靠近支點(diǎn)截面的剪力,尚須計(jì)入由于荷載橫向分布系數(shù)在梁端區(qū)段內(nèi)發(fā)生變化所產(chǎn)生的影響,計(jì)算公式為:
——按不變的mc計(jì)算的剪力值QA——計(jì)及靠近支點(diǎn)處橫向分布系數(shù)變化而引起的剪力增(或減)值對(duì)于鐵路混凝土簡支梁,上述各式中取
=1,就得相應(yīng)計(jì)算公式2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章29(三2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章30(四)內(nèi)力組合和內(nèi)力包絡(luò)圖鐵路簡支梁的荷載組合-《鐵路橋規(guī)》TBJ2-85是以容許應(yīng)力法為基礎(chǔ)的。采用此規(guī)范設(shè)計(jì)鐵路橋時(shí),荷載安全系數(shù)反映在材料的容許應(yīng)力上。將各截面恒載內(nèi)力與活載產(chǎn)生的最大內(nèi)力進(jìn)行直接相加,即為計(jì)算內(nèi)力。公路簡支梁的荷載組合-《公路橋規(guī)》JTJ023-85是以極限狀態(tài)法為基礎(chǔ)的,采用此規(guī)范設(shè)計(jì)公路橋時(shí),根據(jù)不同的極限狀態(tài)采用不同的荷載安全系數(shù)進(jìn)行荷載組合。承載能力極限狀態(tài)
荷載組合I:荷載組合III:正常使用極限狀態(tài)
恒載內(nèi)力與活載內(nèi)力的直接相加內(nèi)力包絡(luò)圖的繪制
2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章30(四2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章31(五)結(jié)構(gòu)的配筋和驗(yàn)算(略)
(六)主梁變形的計(jì)算主梁的變形主要指豎向撓度恒載撓度和活載撓度恒載撓度可通過在施工時(shí)預(yù)先設(shè)置反撓度來加以抵消,反撓度也稱作預(yù)拱度需要通過驗(yàn)算活載撓度來體現(xiàn)結(jié)構(gòu)的剛度特性《鐵路橋規(guī)》TBJ2-85規(guī)定,簡支梁跨中由靜活載(即不計(jì)沖擊力)所引起的豎向撓度不應(yīng)超過跨度的1/800《公路橋規(guī)》JTJ023-85規(guī)定,對(duì)混凝土梁式橋,以汽車荷載(不計(jì)沖擊力)計(jì)算的上部結(jié)構(gòu)跨中豎向撓度,不應(yīng)超過計(jì)算跨徑的1/600。當(dāng)用平板掛車或履帶荷載驗(yàn)算時(shí),允計(jì)的豎向撓度尚可增加20%,即為計(jì)算跨度的1/500開裂截面的換算慣性矩
2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章31(五2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章32思考題行車道板的分類,單向板板的有效工作寬度圖5-3-10的板根部彎矩荷載橫向分布概念杠桿原理法剛性橫梁法m沿橋跨方向的變化主梁內(nèi)力計(jì)算的公式主梁剛度的驗(yàn)算規(guī)定2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章32思考2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章33作業(yè):1、支座的作用是什么?目前常用的橋梁支座有哪些類型?公路橋梁的橋面構(gòu)造包括哪些?橋面鋪裝的作用是什么?2、某雙車道公路橋梁采用5片截面尺寸完全相同的T形梁,行車道寬度為7m,人行道寬度為2×0.75m,橋梁橫截面簡圖如圖1所示,車輛荷載橫向布置的規(guī)定參見圖2。(1)采用杠桿法計(jì)算1號(hào)梁的車輛荷載橫向分布系數(shù)m0。(5分)(2)采用剛性橫梁法計(jì)算2號(hào)梁的車輛荷載橫向分布系數(shù)mc;(10分)
圖1橋梁橫截面簡圖(單位:cm)圖2車輛橫向布置圖(單位:cm)2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章33作業(yè)2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章34第三節(jié)混凝土簡支梁橋的設(shè)計(jì)計(jì)算一、概述二、行車道板的計(jì)算三、荷載橫向分布的計(jì)算四、主梁計(jì)算2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章1第三節(jié)2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章35一、概述簡支梁橋一般設(shè)計(jì)流程設(shè)計(jì)計(jì)算項(xiàng)目:-主梁-橫隔梁-橋面板-支座2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章2一、概2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章36二、行車道板的計(jì)算(一)活載在板上的分布
1、公路汽車活載
輪壓作為分布荷載接觸面看作是
a2b2的矩形面積荷載在鋪裝層內(nèi)的擴(kuò)散假定呈45角
局部分布荷載集度:
2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章3二、行2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章372、鐵路列車活載活載按特種活載計(jì)算橫向:自枕木底面向下按45角擴(kuò)散;縱向:分布長度為1.2m分布面積:活載集度:2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章42、鐵2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章38(二)行車道板分類梁格體系按支承情況單邊支承兩邊支承三邊支承四邊支承單向板雙向板行車道板單向板懸臂板鉸接板2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章5(二)2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章39(三)板的有效工作寬度空間計(jì)算問題→平面計(jì)算問題可將單向板看作是短跨方向的梁來設(shè)計(jì)單位寬度板條內(nèi)力確定→荷載有效分布寬度→板的有效工作寬度作用:既滿足了承載要求,計(jì)算起來也較方便
2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章6(三)2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章40《公路橋規(guī)》中對(duì)于單向板的荷載有效分布寬度的規(guī)定
荷載在跨徑中間(單個(gè),多個(gè)荷載若發(fā)生重疊,加d)荷載在板的支承處荷載靠近板的支承處
2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章7《公路2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章41《公路橋規(guī)》中對(duì)于懸臂板的荷載有效分布寬度的規(guī)定2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章8《公路2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章42履帶車、鐵路荷載履帶車-按1m寬板帶進(jìn)行計(jì)算鐵路橋梁道碴槽板-求出荷載分布范圍內(nèi)的集度后,取1m寬板帶進(jìn)行計(jì)算2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章9履帶車2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章43(四)行車道板內(nèi)力計(jì)算1、連續(xù)單向板的內(nèi)力主梁扭轉(zhuǎn)對(duì)行車道板的影響彎矩的近似計(jì)算:簡支板的跨中彎矩M0×彎矩修正系數(shù)當(dāng)t/h<1/4時(shí)當(dāng)t/h>=1/4時(shí)2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章10(四2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章44單向板彎矩剪力計(jì)算圖式2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章11單向2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章452、懸臂板的內(nèi)力
-T形梁翼緣板作為行車道板往往用鉸接的方式連接,最大彎矩在懸臂根部-最不利的荷載位置:車輪荷載對(duì)中布置在鉸接處-鉸接懸臂板→懸臂板(鉸內(nèi)剪力為零)鉸接情況非鉸接情況2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章122、2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章46三、荷載橫向分布的計(jì)算(一)荷載橫向分布系數(shù)的概念在公路橋跨結(jié)構(gòu)中,由于橋面較寬,主梁片數(shù)往往較多并與橋面板和橫隔梁連結(jié)為整體;當(dāng)橋上車隊(duì)處于橫向不同位置時(shí),各主梁參與工作的程度不同;這種結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析為空間計(jì)算問題。由于實(shí)際結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,對(duì)這種空間計(jì)算問題進(jìn)行精確求解是很困難的。目前廣泛采用的方法是將復(fù)雜的空間問題合理地簡化成簡單的平面問題來求解。在簡化分析中,需要考慮將空間荷載轉(zhuǎn)化成平面荷載;在橋梁設(shè)計(jì)中,通常用一個(gè)表征荷載分布程度的系數(shù)m與車輛軸重的乘積來表示轉(zhuǎn)化后的平面荷載,其中系數(shù)m就稱為荷載橫向分布系數(shù)。2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章13三、2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章47多主梁橋的內(nèi)力計(jì)算荷載效應(yīng)=荷載×影響線(面)空間結(jié)構(gòu):簡化:≈平面結(jié)構(gòu):-單位荷載沿橫向作用在不同位置時(shí)對(duì)某梁所分配的荷載比值變化曲線,-P作用于a點(diǎn)時(shí)沿橫向分布給某梁的荷載
2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章14多主2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章48車輪荷載的橫向分布見圖。如欲求3號(hào)梁k點(diǎn)的截面內(nèi)力,則可先利用3號(hào)梁的荷載橫向分布影響線求出橋上橫向各排輪重對(duì)該梁分布的總荷載(按橫向最不利荷載位置),然后再用這總荷載通過單梁k點(diǎn)截面的內(nèi)力影響線來計(jì)算3號(hào)梁該截面的最大內(nèi)力值。如果橋梁的結(jié)構(gòu)一定,輪重在橋上的位置也確定,則分布至3號(hào)梁的總荷載也是一個(gè)定值。在橋梁設(shè)計(jì)中,通常用一個(gè)表征荷載分布程度的系數(shù)m與軸重的乘積來表示這個(gè)定值,因此前后軸的兩排輪重分布至3號(hào)梁的荷載可分別表示為mP1和mP2。這個(gè)m就稱為荷載橫向分布系數(shù),它表示某根主梁(這里指3號(hào)梁)所承擔(dān)的最大荷載是各個(gè)軸重的倍數(shù)。2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章15車輪2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章49不同橫向剛度下主梁的受力和變形系數(shù)m與結(jié)構(gòu)橫向剛度有密切聯(lián)系,橫向連結(jié)剛度愈大,荷載橫向分布作用愈顯著,各主梁的負(fù)擔(dān)也愈趨均勻。三種情況:主梁與主梁間沒有任何聯(lián)系,橫向分布系數(shù)m=1橫隔梁的剛度接近無窮大,各梁的橫向分布系數(shù)m=0.2橫向結(jié)構(gòu)的剛度并非無窮大,橫向分布系數(shù)m小于1而大于0.2通常,m≤12022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章16不同2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章50m的常用計(jì)算方法(1)杠桿原理法;(2)剛性橫梁法;(3)修正的剛性橫梁法;(4)鉸結(jié)板、梁法;(5)剛接板、梁法;(6)比擬正交異性板法(又稱G-M法)共同特點(diǎn):從分析荷載在橋上的橫向分布出發(fā),求得各梁的荷載橫向分布影響線,從而通過橫向最不利荷載來計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)m
主要介紹杠桿原理法(用于梁端剪力計(jì)算)
剛性橫梁法
(用于跨中彎矩計(jì)算)2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章17m的2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章51(二)杠桿原理法基本假定-忽略主梁之間橫向結(jié)構(gòu)的聯(lián)系,假設(shè)橋面板在主梁上斷開并與主梁鉸結(jié),把橋面板視作橫向支承在主梁上的簡支梁或懸臂梁。步驟-求主梁荷載→求簡支板反力(按靜力平衡條件,即杠桿原理)
2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章18(二2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章52按杠桿原理法計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)m
m的橫向影響線→反力影響線
荷載橫向最不利加載計(jì)算公式:適用對(duì)象雙主梁(如鐵路梁橋)的m多主梁橋,靠近主梁支點(diǎn)處的m
2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章19按杠2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章53(三)剛性橫梁法橫隔梁設(shè)置與結(jié)構(gòu)橫向剛度對(duì)窄橋(B/l<=0.5),荷載作用下中間橫隔梁的彈性撓曲變形同主梁的相比微不足道假定:中間橫隔梁象一根剛度無窮大的剛性梁一樣保持直線的形狀各主梁的變形規(guī)律完全類似于一般材料力學(xué)中桿件偏心受壓的情況2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章20(三2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章541、偏心荷載P作用下各主梁所分擔(dān)的荷載圖a)跨中截面偏心荷載作用圖b)荷載分解圖c)中心荷載P=1的作用
2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章211、2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章55圖d)偏心力矩M=1·e的作用撓度:按有按力矩平衡條件,有得當(dāng)e和ai位于同一側(cè)時(shí)兩者的乘積取正號(hào),反之應(yīng)取負(fù)號(hào)圖e)偏心荷載P=1對(duì)各主梁的總作用
由反力互等定律下標(biāo):i--所分析的梁號(hào);k--P=1作用的梁號(hào)注意:各主梁截面尺寸相同時(shí)各公式的簡化形式2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章22圖d2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章56任意i號(hào)主梁荷載分布一般公式:
該公式可用來求解P=1作用在k號(hào)梁軸線上時(shí)i號(hào)梁所分擔(dān)的荷載。例如,若求P=1作用在1號(hào)梁軸線上時(shí)1號(hào)和5號(hào)梁所分擔(dān)的荷載,只要在上式中,將ak代入a1,將aiIi分別代以a1I1和a5I5,并注意到I5=I1和a5=a1,則得:
2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章23任意2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章572、利用荷載橫向影響線求主梁的荷載橫向分布系數(shù)m當(dāng)多個(gè)荷載作用時(shí),需要先計(jì)算荷載橫向影響線,然后按最不利位置加載,求mcq,mcg,mcr。若各主梁截面尺寸相同,按反力互等定律,并引入符號(hào)η(表示橫向影響線縱坐標(biāo)),有即:公式表示P=1作用在各主梁上時(shí)
i號(hào)梁所分擔(dān)荷載的變化情況,即i號(hào)梁的荷載橫向分布影響線例子:1號(hào)邊梁的橫向影響線的兩個(gè)控制豎標(biāo)值為2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章242、2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章58(四)荷載橫向分布計(jì)算的其它方法簡介
修正的剛性橫梁法考慮了主梁的扭轉(zhuǎn),在前述公式第二項(xiàng)乘以一個(gè)小于1的抗扭修正系數(shù)
鉸結(jié)板、梁法
用現(xiàn)澆混凝土縱向企口縫連結(jié)的裝配式板橋僅在翼板間用焊接鋼板或伸出交叉鋼筋連結(jié)的無中間橫隔梁的裝配式橋
剛接板、梁法主要用于求解翼緣板之間是剛性連結(jié)的肋梁橋
比擬正交異性板法(G—M法)將主梁和橫隔梁的剛度換算成兩向剛度不同的比擬彈性平板,按古典彈性理論來分析求解其各點(diǎn)的內(nèi)力值,并由實(shí)用的曲線圖表進(jìn)行荷載橫向分布計(jì)算
2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章25(四2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章59(五)荷載在順橋跨不同位置時(shí)主梁m的取值M沿橋跨方向會(huì)變化杠桿原理法計(jì)算m0,其他方法計(jì)算mc實(shí)用假定2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章26(五2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章60四、主梁計(jì)算(一)概述計(jì)算對(duì)象:一片主梁計(jì)算內(nèi)容:彎矩、剪力、變形等截面:M中、Q支、Q中;跨徑的1/4、1/8、3/8處內(nèi)力;截面變化處內(nèi)力驗(yàn)算:強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性(二)恒載一般,橫隔梁、橋面鋪裝重量均勻分?jǐn)偨o各主梁對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋,恒載的分階段分析2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章27四、2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章61(三)活載內(nèi)力計(jì)算計(jì)算公式:式中: S——所求截面的彎矩或剪力;(1+)——汽車荷載的沖擊系數(shù),按《橋規(guī)》規(guī)定取值;對(duì)于掛車、履帶車和人群荷載均不計(jì)沖擊影響,即(1+)=1;——多車道橋涵的活載折減系數(shù),按《橋規(guī)》規(guī)定取用;
mi——沿橋跨縱向與荷載位置對(duì)應(yīng)的橫向分布系數(shù);
Pi——車輛荷載的軸重;
yi——沿橋距縱向與荷載位置對(duì)應(yīng)的內(nèi)力影響線坐標(biāo)值。當(dāng)計(jì)算簡支梁各截面的最大彎矩和跨中最大剪力時(shí),可以近似取用不變的跨中橫向分布系數(shù)mc,因此可方便地利用等代荷載k來計(jì)算活載內(nèi)力,計(jì)算公式為:
2022年10月23日張戎令:《橋梁工程概論》第五章28(三2022年11月22日張戎令:《橋梁工程概論》第五章62(三)活載內(nèi)力計(jì)算
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