第五章_溷凝土简支梁桥_第三节.ppt
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1、第五章 混凝土简支梁桥,第五章 混凝土简支梁桥,第一节 混凝土简支梁桥的设计与构造特点 第二节 混凝土简支梁桥的预制和施工方法 第三节 混凝土简支梁桥的设计计算,第三节 混凝土简支梁桥的设计计算,一、概述,计算过程,荷载计算,裂缝挠度验算,第三节 混凝土简支梁桥的设计计算,一、概述,简支梁桥设计计算的项目一般有: 主梁:主要承重构件 桥面板:直接承受车辆荷载,又是主梁的受压翼缘 横隔梁:主要增强梁桥的横向刚性,起分布荷载作用 支座:将主梁支点反力传递至墩台,二、行车道板的计算 1、车辆活载在板上的分布 (1)公路汽车荷载 轮压一般作为分布荷载处理 车轮着地面积:a1b1 桥面板荷载压力面:a2
2、b2 荷载在铺装层内按45扩散 沿纵向:a2a1 +2h 沿横向:b2=b1+2h 桥面板的轮压局部分布荷载:,二、行车道板的计算 1、车辆活载在板上的分布 (2)铁路列车荷载,二、行车道板的计算 1、车辆活载在板上的分布 (2)铁路列车荷载,人行道恒载:支架栏杆、步板; 人行道活载:距桥中心2.45m以内(考虑维修道床时堆放道碴),按10kN/m2计算; 距桥中心2.45m以外,按4kN/m2计算; 明桥面:按4kN/m2计算。,桥面板荷载示意图,二、行车道板的计算 2、行车道板分类 按行车道板支承情况,可分为:单边支承、两边支承、三边支承和四边支承等四种情况,二、行车道板的计算 2、行车道
3、板分类 按受力情况分: 单向板:长边/短边2 荷载绝大部分沿短跨方向传递可视为单由短跨承载的单向板; 双向板:长边/短边2 悬臂板:如翼板端边自由(即三边支承板),可作为沿短跨一端嵌固,而另一端自由的悬臂板来分析 铰接悬臂板:相邻翼缘板在端部做成铰接接缝的情况,按一端嵌固,一端铰接的悬臂板计算,3、板的有效工作宽度 板有效工作宽度(或荷载有效分布宽度):除轮压局部分布荷载直接作用板带外,其邻近板也参与共同分担荷载。 板有效工作宽度影响因素:板支承条件、荷载性质、荷载位置,二、行车道板的计算,3、板的有效工作宽度 (1)单向板,二、行车道板的计算,3、板的有效工作宽度 (1)单向板,二、行车道板
4、的计算,板的有效工作宽度或荷载有效分布宽度,3、板的有效工作宽度 (1)单向板 荷载在跨中 单个荷载 多个荷载 荷载在板支承处 荷载靠近板支承处,二、行车道板的计算,二、行车道板的计算,3、板的有效工作宽度,(2)悬臂板 荷载靠近板边的情况:,对履带荷载,因其着地面较长,不考虑压力面以外板参加工作。,二、行车道板的计算,3、板的有效工作宽度,4、行车道板的内力计算 行车道板通常由弯矩控制设计,常取沿桥长方向1m宽板条,按梁式板计算。 根据板的有效宽度可得梁式板计算荷载,即荷载除以相应的板有效工作宽度得到每米板宽荷载。,二、行车道板的计算,4 行车道板的内力计算 (1)连续单向板:先计算同跨简支
5、板跨中弯矩M0,再修正。,二、行车道板的计算,1m宽简支板的跨中活载弯矩 1m宽简支板的跨中恒载弯矩,4 行车道板的内力计算,二、行车道板的计算,(1)连续单向板,4 行车道板的内力计算,二、行车道板的计算,(2)悬臂板内力,(2)悬臂板内力 ( 时) 或 ( 时) 恒载弯矩 1m宽板条的最大设计弯矩,三、荷载横向分布的计算 1、荷载横向分布系数的概念 荷载横向分布是指作用在桥上的车辆荷载如何在各主梁间进行分配,或者说各主梁如何共同分担车辆活载 铁路简支梁通常由两片主梁组成,可将恒载和列车活载均分给两片主梁。计算主梁内力时,只需考虑活载沿跨度方向的最不利位置,主梁内力计算简化为平面问题。,三、
6、荷载横向分布的计算 1、荷载横向分布系数的概念 公路桥梁桥面较宽,主梁片数往往较多并与桥面板和横隔梁联结在一起。当桥上车辆处于横向不同位置时,各主梁参与受力的程度不同,属空间问题,求解难度大。 应将空间问题简化为平面问题。,三、荷载横向分布的计算 1、荷载横向分布系数的概念,三、荷载横向分布的计算 1、荷载横向分布系数的概念 荷载横向分布系数表示某根主梁所承担的最大荷载与轴重的比值,三、荷载横向分布的计算 1、荷载横向分布系数的概念 荷载横向分布系数与各主梁之间的横向联系有直接关系。,三、荷载横向分布的计算 2、荷载横向分布系数的计算方法 常用的计算方法: 杠杆原理法 刚性横梁法 修正的刚性横
7、梁法 铰接板(梁)法 刚结板(梁)法 比拟正交异性板法(G-M法) 从分析荷载在桥上的横向分布出发,求得各梁的荷载横向分布影响线,再通过横向最不利加载来计算荷载横向分布系数,三、荷载横向分布的计算 2、荷载横向分布系数的计算方法 荷载横向分布影响线:P=1在梁上横向移动时,某主梁所相应分配到的不同的荷载作用力。 对荷载横向分布影响线进行最不利加载Pi,可求得某主梁可行最大荷载力 荷载横向分布系数:将Pi除以车辆轴重。,(1)杠杆分配法 基本假定:忽略主梁之间横向结构的联系,假设桥面板在主梁上断开并与主梁铰接,把桥面板视作横向支承在主梁上的简支板或带悬臂的简支板 荷载横向分布影响线为三角形 适用
8、情况 只有邻近两根主梁参与受力 虽为多主梁,但计算梁端支承处荷载 无中间横隔梁,三、荷载横向分布的计算 2、荷载横向分布系数的计算方法,三、荷载横向分布的计算 2、荷载横向分布系数的计算方法 (1)杠杆分配法,三、荷载横向分布的计算 2、荷载横向分布系数的计算方法 (1)杠杆分配法 荷载横向分布影响线,如下图,三、荷载横向分布的计算 2、荷载横向分布系数的计算方法 (1)杠杆分配法 荷载横向分布系数计算: 根据最不利位置布载,求得相应影响线高度 根据 得到,例题:,1,2,3,4,画出1、2号梁的荷载横向分布影响线,及单线车辆荷载作用下1、2号梁荷载横向分布系数,1.0,1.0,三、荷载横向分
9、布的计算 2、荷载横向分布系数的计算方法 (1)杠杆分配法,0.5 1.8,1.8,(2)刚性横梁法(偏心受压法) 假定 横梁是刚性的:宽跨比B/l0.5 忽略主梁抗扭刚度,三、荷载横向分布的计算 2、荷载横向分布系数的计算方法, 偏心荷载P作用下各主梁所分担的荷载 从图中可以看出,在上述前提假定下,桥面在偏心荷载作用下的变形为一直线,且靠近活载一侧的边梁受载最大,(2)刚性横梁法,三、荷载横向分布的计算 2、荷载横向分布系数的计算方法,将偏心力P分解为通过扭转中心的P及M=Pe 只要求出两种荷载作用下对于各主梁的作用力,并将其叠加,便可得到偏心荷载P=1对各根主梁的荷载横向分布,三、荷载横向
10、分布的计算 2、荷载横向分布系数的计算方法 (2)刚性横梁法,i)中心荷载P=1的作用 通过扭转中心的P作用下,各片主梁挠度相等,可求得中心荷载P在各片主梁间的荷载分布为:,有,推导过程:,或,ii)偏心力矩M=1e的作用 在偏心力矩M=Pe作用下,桁梁绕扭转中心O有一个微小的转动角,因此各片主梁所分配的荷载为:,三、荷载横向分布的计算 2、荷载横向分布系数的计算方法 (2)刚性横梁法,推导过程:,有,由,则偏心力P作用下,每片主梁分配的荷载为:,三、荷载横向分布的计算 2、荷载横向分布系数的计算方法 (2)刚性横梁法,当各主梁截面相同时:, 利用荷载横向分布影响线求主梁的m,三、荷载横向分布
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- 第五 溷凝土简支梁桥 三节
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