桥梁上部计算教程★横向力分布系数计算 - 桥梁设计

1、桥梁上部计算教程横向力分布系数计算发布: 2008-6-13 23:01 | 作者: gexiin | 来源: 建筑cad导读大家在看此教程之前，请先学习看大家对横向力分布系数计算疑惑颇多，特在这里做一期横向力分布系数计算教程（本教程讲的比较粗浅，适用于新手）。总的来说，横向力分布系数计算归结为两大类（对于新手能够遇到的）：1、预制梁（板梁、T梁、箱梁）这一类也可分为简支梁和简支转连续2、现浇梁（主要是箱梁）首先我们来讲一下现浇箱梁（上次lee_2007兄弟问了，所以先讲这个吧）在计算之前，请大家先看一下截面这是一个单箱三室跨径27+34+27米的连续梁，梁高1.55米，桥宽12.95米！支点

2、采用计算方法为为偏压法（刚性横梁法）mi=P/n±P×e×ai/(ai x ai)跨中采用计算方法为修正偏压法（大家注意两者的公式，只不过多了一个）mi=P/n±P×e×ai×/(ai x ai) -抗扭修正系数 =1/(1+L2×G×It/(12×E×ai2 Ii) 其中：It-全截面抗扭惯距 Ii -主梁抗弯惯距 Ii=K Ii K为抗弯刚度修正系数，见后 L-计算跨径 G-剪切模量 G=0.4E 旧规范为0.43EP-外荷载之合力e-P对桥轴线的偏心距ai-主梁I至桥轴线的距离在

3、计算值的时候，用到了上次课程我们讲到的计算截面几何性质中的抗弯惯矩和抗扭惯矩，可以采用midas计算抗弯和抗扭，也可以采用桥博计算抗弯，或者采用简化截面计算界面的抗扭，下面就介绍一下这种大箱梁是如何简化截面的：简化后箱梁高度按边肋中线处截面高度(1.55m)计算，悬臂比拟为等厚度板。矩形部分(不计中肋): 计算公式:It1=4×b2×h12/(2×h/t+b/t1+b/t2) 其中：t,t1,t2为各板厚度 h,b为板沿中心线长度 h为上下板中心线距离 It1= 4×(8.096+7.281)/2)2×1.342/(2×1.401/0

4、.603+8.097/0.22+7.281/0.2) =5.454 m4悬臂部分 计算公式: It2=Cibiti3 其中：ti,bi为单个矩形截面宽度、厚度 Ci为矩形截面抗扭刚度系数,按下式计算: Ci=1/3×(1-0.63×ti/bi + 0.052×(ti/bi)5) =1/3×(1-0.63×0.26/2.2+0.052×(0.26/2.2)5) =0.309 It2=2×0.309×2.2×0.263=0.0239 m4截面总的抗扭惯距 It= It1+ It2=5.454+0.0239=5

5、.4779 m4大家可以用midas计算对比一下看看简化计算和实际能差多少？先计算一下全截面的抗弯和中性轴，下面拆分主梁需要用的到采用<<桥梁博士>>V2.9版中的截面设计模块计算全截面抗弯惯距，输出结果如下：<<桥梁博士>>-截面设计系统输出文档文件: D: 27+34+27.sds文档描述: 桥梁博士截面设计调试任务标识: 组合截面几何特征任务类型: 截面几何特征计算-截面高度: 1.55 m-计算结果:基准材料: JTJ023-85: 50号混凝土基准弹性模量: 3.5e+04 MPa换算面积: 7.37 m2换算惯矩: 2.24 m4中性

6、轴高度: 0.913 m沿截面高度方向 5 点换算静矩(自上而下):主截面: 点号: 高度(m): 静矩(m××3): 1 1.55 0.0 2 1.16 1.77 3 0.775 1.83 4 0.388 1.58 5 0.0 0.0-计算成功完成 结果：I全= 2.24 m4 中性轴高度H=0.913m下面来讲一下主梁拆分的原则：将截面划分为梁和I梁,保持将两截面中性轴与全截面中性轴位置一致。梁和I梁顶板尺寸在两肋间平均划分。由于中性轴位置不变，可计算底板尺寸，具体尺寸见附件I梁和T梁对于I梁248.5×22×52.8+45×15×

7、;36.8+41.82/2×40=(2x+40)×20×81.2+20×15×66.2+71.22/2×40 解的 x=49.9cm对于T梁x=785/2-2×49.9-40=252.7cm采用<<桥梁博士>>V2.9版中的截面设计模块计算梁和I梁抗弯惯距 输出结果如下：I梁:<<桥梁博士>>-截面设计系统输出文档文件: C:Program FilesDBStudioDrBridgeToolDbDebug2.sds文档描述: 桥梁博士截面设计调试任务标识: 组合构件应力验算任务

8、类型: 截面几何特征计算-截面高度: 1.55 m-计算结果:基准材料: JTJ023-85: 50号混凝土基准弹性模量: 3.5e+04 MPa换算面积: 1.43 m*2换算惯矩: 0.446 m*4中性轴高度: 0.897 m沿截面高度方向 5 点换算静矩(自上而下):主截面: 点号: 高度(m): 静矩(m*3): 1 1.55 0.0 2 1.16 0.353 3 0.775 0.364 4 0.388 0.315 5 0.0 0.0-计算成功完成梁:<<桥梁博士>>-截面设计系统输出文档文件: C:Program FilesDBStudioDrBridgeT

9、oolDbDebug2.sds文档描述: 桥梁博士截面设计调试任务标识: 组合构件应力验算任务类型: 截面几何特征计算-截面高度: 1.55 m-计算结果:基准材料: JTJ023-85: 50号混凝土基准弹性模量: 3.5e+04 MPa换算面积: 2.31 m*2换算惯矩: 0.713 m*4中性轴高度: 0.908 m沿截面高度方向 5 点换算静矩(自上而下):主截面: 点号: 高度(m): 静矩(m*3): 1 1.55 0.0 2 1.16 0.557 3 0.775 0.578 4 0.388 0.507 5 0.0 0.0-计算成功完成算得 I型梁 = 0.446 m4 T梁 =

10、 0.713 m4在计算拆分后的I梁或者T梁的抗弯惯矩时，由于结构是多跨连续梁，所以应该考虑抗弯刚度修正系数根据中跨：边跨=34 ：27= 1.259 : 1 查梁桥下册P204页 等截面连续梁等效简支梁刚度修正系数表：跨度比 二跨连续梁 三跨连续梁 四跨连续梁L21 边跨L1 中跨L2 边跨L1 中跨L2 边跨L1 中跨L20.8 1.497 1.7891.0 1.392 1.392 1.429 1.818 1.432 1.861.1 1.366 1.417 1.404 1.876 1.404 1.891.2 1.343 1.442 1.382 1.831 1.381 1.9191.4 1.

11、306 1.448 1.344 2.034 1.341 1.9741.5 1.29 1.51 1.328 2.079 1.324 21.6 1.276 1.529 1.314 2.125 1.309 2.0221.8 1.252 1.567 1.289 2.209 1.282 2.0792.0 1.231 1.6 1.267 2.286 1.262 2.105内插 得项目 边跨 中跨K 1.371 1.891求取值中跨:=1/(1+L2×G×It/(12×E×ai2 Ii) =1/(1+342×5.4779×0.43 E /( 12&

12、#215;E×2×(1.2452×0.446+3.8882×0.713) ×1.891) =0.1605边跨:=1/(1+L2×G×It/(12×E×ai2 Ii) =1/(1+272×5.4779×0.43 E /( 12×E×2×(1.2452×0.446+3.8882×0.713) ×1.371) =0.1802这样通过上面计算出的结果就可以利用偏压法公式和修正偏压法公式计算横向力分布系数了，在这里就不再多多的描述，大家

13、可以看附件中的word文档，那里面有详细的过程！教程写的有点乱，不知道大家看的怎么样，希望大家有什么问题跟帖，欢迎大家批评指正！：） 本帖最后由 gexiin 于 2008-11-15 19:54 编辑截面.jpg简化截面.jpgI梁和梁.jpg计算书.rar(2008-06-15 09:20:04, Size: 67.6 KB, Downloads: 536)bei123452008-6-13 23:24:36更正楼主一个小错误，刚性横梁法和修正的刚性横梁法公式的分母应该为(ai×ai)gexiin2008-6-13 23:36:02感谢bei12345，不小心少敲了一个ai，差点

14、误导大家了也希望大家在看的过程中有什么问题跟帖，时间比较仓促，难免有疏漏，欢迎大家批评指正gexiin2008-6-15 09:04:57版主，建议不要将两个帖子合并，因为帖子太靠后，大家看的时候由于没有耐心可 能会错过，我已将两个帖子做了链接，当大家看完各自的帖子之后，感兴趣的话就会点击链接去另一个帖子！还有一个原因，说了怕版主笑话，我还想在获一篇精华，呵呵！ 本帖最后由 gexiin 于 2008-6-15 14:11 编辑gexiin2008-6-15 14:37:53下面我们来讲一下预制梁的横向力分布系数计算从上面我能看出常见的预制梁包括板梁、小箱梁、T梁跨中横向力分布系数：对于板梁和

15、小箱梁由于横向联系比较薄弱，所以采用铰接板梁法对于T梁有横隔板比较多，认为是刚接，所以采用刚接板梁法梁端横向力分布系数：通常采用杠杆法下面就讲一下30米简支转连续T梁横向力分布系数计算：主梁横断面见附件桥博计算横向力分布系数计算需要输入的数据见附件包括主梁宽、抗弯、抗扭、左板长、左板惯矩、右板长、右板惯矩、主梁跨度G/E等首先计算主梁的抗弯抗扭惯矩（中梁、边梁断面尺寸见附件，梁高200cm）中梁：= MIDAS SPC TEXT OUTPUT FILE = (Tue Jun 17 20:45:16 2008) = - http:/www.midasIT.com - =UNIT: KN . M=

16、* Section-P1 (PLANE) =* A : 0.856000000000* Asx : 0.400980727409* Asy : 0.354751134759* Ixx : 0.422696666511抗弯惯矩* Iyy : 0.142340833333* Ixy : 0.000000000000* J : 0.014830056019 抗扭惯矩-* (+)Cx : 1.075000000000* (-)Cx : 1.075000000000* (+)Cy : 0.702359813084* (-)Cy : 1.297640186916-* (+)1/Sx : 2.5431948

17、84581* (-)1/Sx : 2.543194884581* (+)1/Sy : 4.934352263060* (-)1/Sy : 9.116429604407=边梁：= MIDAS SPC TEXT OUTPUT FILE = (Tue Jun 17 20:48:08 2008) = - http:/www.midasIT.com - =UNIT: KN . M=* Section-P1 (PLANE) =* A : 0.844000000000* Asx : 0.391132635890* Asy : 0.355302089507* Ixx : 0.417957000632抗弯惯矩*

18、 Iyy : 0.129234681082* Ixy : 0.007858546209* J : 0.014676184393抗扭惯矩-* (+)Cx : 1.060248815166* (-)Cx : 1.014751184834* (+)Cy : 0.711208530806* (-)Cy : 1.288791469194-* (+)1/Sx : 2.536741371871* (-)1/Sx : 2.427884168228* (+)1/Sy : 5.503232761132* (-)1/Sy : 9.972489260643=由于结构是多跨连续梁（本文假定是3x30简支转连续T梁），所

19、以应该考虑抗弯刚度修正系数根据中跨：边跨=30 ：30= 1.0 : 1 查梁桥下册P204页 等截面连续梁等效简支梁刚度修正系数表：跨度比 二跨连续梁 三跨连续梁 四跨连续梁L21 边跨L1 中跨L2 边跨L1 中跨L2 边跨L1 中跨L20.8 1.497 1.7891.0 1.392 1.392 1.429 1.818 1.432 1.861.1 1.366 1.417 1.404 1.876 1.404 1.891.2 1.343 1.442 1.382 1.831 1.381 1.9191.4 1.306 1.448 1.344 2.034 1.341 1.9741.5 1.29 1

20、.51 1.328 2.079 1.324 21.6 1.276 1.529 1.314 2.125 1.309 2.0221.8 1.252 1.567 1.289 2.209 1.282 2.0792.0 1.231 1.6 1.267 2.286 1.262 2.105内插 得项目 边跨 中跨K 1.429 1.818则在计算边跨横向力分布系数，边跨的中梁和边梁的抗弯惯矩需要乘以1.429中梁：0.6040 边梁：0.5973而在计算中跨横向力分布系数，中跨的中梁和边梁的抗弯惯矩需要乘以1.818中梁：0.7685 边梁：0.7599对于计算抗扭惯矩在上次课程中我们给除了箱梁断面的简化计

21、算公式，在这里我也给出T梁断面的简化计算公式见公路桥梁荷载横向分布计算李国豪石洞编第21页，粘贴在附件中，供大家学习！左板惯矩右板惯矩就是等刚度桥面板抗弯惯矩，他是考虑相邻两篇主梁间桥面板的连接作用，其宽度取相邻横梁间距，翼板厚度取靠近主梁梁肋d1/3处的厚度，详细说明请参照公路桥梁荷载横向分布计算李国豪石洞编第22页桥面中线距首梁距离：对于杠杆法和刚性横梁法为桥面的中线到首梁的梁位线处的距离；对于刚接板梁法则为桥面中线到首梁左侧悬臂板外端的距离，用于确定各种活载在影响线上移动的位置。这里所说的桥面的中心线仅指图示中的中央分隔带中心线，当我在左面输入L4=0.5 L2=11.75 右侧输入R4

22、=0.5时，桥面中线距首梁是12.25；如果我在左面输入L4=0.5，右面输入R2=11.75 R4=0.5 ，这是桥面中线距首梁就是0.5，这么说大家应该知道怎么回事了吧，其实很简单的下面就输出2列车的横向力分布系数，其他的只需把车列数修改一下就可以了，这里就不再输出了文档文件: C:Program FilesTongHaoDoctorBridge30EXAMPLESToolDbDebug2.sdt文档描述: 桥梁博士2.0横向分布调试任务标识: 德州大桥计算方法: 刚接板梁法-结构描述:主梁跨径: 30.000 m材料剪切模量/弯曲模量 = 0.430梁号 梁宽 弯惯矩 扭惯矩 左板宽 左

23、惯矩 右板宽 右惯矩 连接1 2.075 0.597 0.015 0.900 0.000 0.975 0.301 刚接2 2.150 0.604 0.015 0.975 0.301 0.975 0.301 刚接3 2.150 0.604 0.015 0.975 0.301 0.975 0.301 刚接4 2.150 0.604 0.015 0.975 0.301 0.975 0.301 刚接5 2.150 0.604 0.015 0.975 0.301 0.975 0.301 刚接6 2.075 0.597 0.015 0.975 0.301 0.900 0.000 刚接注意：上表中的左板惯距

24、和右板惯距由于时间匆忙忘记除以隔板中心距了，在此深表歉意！-桥面描述:人行道 分隔带 车行道 中央分隔带 车行道 分隔带 人行道0.500 0.000 11.750 0.000 0.000 0.000 0.000 0.500左车道数 = 2, 右车道数 = 0, 自动计入车道折减汽车等级: 汽车超-20级挂车等级: 无挂车荷载人群集度: 0.000 KPa-影响线数值: 坐标X 1#梁 2#梁 3#梁 4#梁 5#梁 6#梁 0.000 0.563 0.408 0.246 0.085 -0.074 -0.227 1.000 0.497 0.369 0.233 0.099 -0.035 -0.1

25、64 2.075 0.432 0.330 0.221 0.112 0.004 -0.100 3.150 0.365 0.290 0.208 0.127 0.045 -0.034 4.225 0.298 0.249 0.195 0.141 0.086 0.032 5.300 0.231 0.208 0.182 0.155 0.127 0.098 6.375 0.164 0.167 0.168 0.168 0.167 0.164 7.450 0.098 0.127 0.155 0.182 0.208 0.231 8.525 0.032 0.086 0.141 0.195 0.249 0.298 9

26、.600 -0.034 0.045 0.127 0.208 0.290 0.365 10.675 -0.100 0.004 0.112 0.221 0.330 0.432 11.750 -0.164 -0.035 0.099 0.233 0.369 0.497 12.750 -0.227 -0.074 0.085 0.246 0.408 0.563-横向分布系数计算结果:梁号 汽车 挂车 人群 满人 特载 车列1 0.690 0.000 0.000 0.000 0.000 0.0002 0.555 0.000 0.000 0.000 0.000 0.0003 0.408 0.000 0.000

27、 0.000 0.000 0.0004 0.408 0.000 0.000 0.000 0.000 0.0005 0.555 0.000 0.000 0.000 0.000 0.0006 0.690 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000-计算成功完成下面来简单说一下杠杆法在结构描述中主梁间距为5*2.15桥面中线距首梁的距离为11.25（到梁位线处）这样就可以看结果了文档描述: 桥梁博士2.0横向分布调试任务标识: 2计算方法: 杠杆法-结构描述:主梁间距: 5*2.15 m-桥面描述:人行道 分隔带 车行道 中央分隔带 车行道 分隔带 人行道0.500 0.000 11

28、.750 0.000 0.000 0.000 0.000 0.500左车道数 = 2, 右车道数 = 0, 自动计入车道折减汽车等级: 汽车超-20级挂车等级: 无挂车荷载人群集度: 0.000 KPa-影响线数值: 坐标X 1#梁 2#梁 3#梁 4#梁 5#梁 6#梁 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 2.150 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 4.300 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 6.450 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 0

29、.000 8.600 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 10.750 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000-横向分布系数计算结果:梁号 汽车 挂车 人群 满人 特载 车列1 0.579 0.000 0.000 0.000 0.000 0.0002 0.780 0.000 0.000 0.000 0.000 0.0003 0.780 0.000 0.000 0.000 0.000 0.0004 0.779 0.000 0.000 0.000 0.000 0.0005 0.779 0.000 0.000 0.000 0.000

30、 0.0006 0.581 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000-计算成功完成总结：上面讲述的是简支转连续T梁的边跨横向力分布系数计算，中跨只是抗弯惯矩不同而已而对于简支梁就更简单了，不用考虑抗弯刚度修正系数。对于箱梁计算跨中横向力分布系数时需把铰接勾选上，其他相同，计算梁端横向力分布系数的时候只需把梁底宽范围都化成是1，而不像T梁直接两点相连！上述讲述的正桥横向力分布系数计算，而对于斜桥横向力分布计算，只是梁端横向力分布系数计算时需考虑与跨中横向力影响线混合，叠加部分取大值（这种方法叫做混合影响线法），跨中则是正常计算。这样横向力分布系数计算的课程就基本讲完了，不知道大

31、家还有什么地方没有听懂，请跟帖！仓促之间难免有错误和疏漏，欢迎大家批评指正，谢谢 本帖最后由 gexiin 于 2009-7-13 21:50 编辑主梁横断面.JPG输入数据对话框.jpg中边梁断面.jpg抗扭简化.jpg等刚度桥面板抗弯惯距.jpgputa_cn2008-6-17 00:05:43好久没来，楼主又有新作品了，连续梁横向力分布系数计算，讲的很通俗易懂，只是条理上稍微差一些，不过看的出楼主花了心思，感谢楼主的无私奉献！奖励还有一个小要求，能不能把权限设置成20，否则附件下载不了，呵呵呵gexiin2008-6-17 00:21:03根据puta_cn兄弟的建议已将权限修改成20，

32、谢谢puta_cn兄对我的一贯支持！puta_cn2008-6-17 22:50:42感谢gexiin兄，终于可以下载了，拜读了先生的大作，真是受益匪浅！希望版主能不能讲解一下上部计算？gexiin2008-6-21 10:42:37在论坛里看到其他人对横向力分布系数的讨论，特做此链接！箱梁横向分布系数的计算 . amp;goto=nextnewset横向加载的说明 . amp;goto=nextnewsetzimo63002008-6-23 13:24:54没有手算的吗？我想要斜腹板的简化设计方法！hkclccf2008-6-29 22:59:00楼主的水平还是相当高的！对于结构的受力机理很

33、清楚，佩服啊！lwd8992008-7-03 16:34:37我一直喜欢在好的论坛上学习淘宝，建筑新时代论坛是我的好朋友给我推荐的，今天看到楼主如此细心得编写教程，真是让人感觉到咱们论坛是多么体贴入微，也让人们感觉到论坛是多么有学习和交流的价值，我将继续学习楼主的教程，也将一直关注咱们论坛。同时感谢我的朋友给我推荐了如此棒的论坛！lxyduck2008-7-05 10:49:52首先谢谢楼主无私的分享！有个问题想请教一下，我看旧规范中对于连续梁桥L为相应内力影响线的荷载长度，那是不是用桥博算的时候L就不应该是30m了？我想看看附件，不过不够资格，楼主能不能发一份到我邮箱，fxsnow123，谢

34、谢。 本帖最后由 lxyduck 于 2008-7-5 11:10 编辑puta_cn2008-7-07 23:25:44请教楼主一个问题关于计算横向力分布系数时连续箱梁引入的偏载系数：多梁结构的横向分布系数可以通过刚接，铰接等算法算出横向每一片梁的荷载分布系数，对于单梁，运用的偏载系数的概念，纵向折减系数，横向折减系数，车道数。这样算出的偏载系数是什么的荷载系数呢？多车道时，每一个车道的偏载系数都一样吗？在平面程序里，输入这个偏载系数，算的是横向什么位置的结果呢？望指教。谢谢。gexiin2008-7-08 10:00:27横向分布系数和偏载系数都是在单梁分析时所提出的概念，横向分布系数是针对由多片梁组成整个桥宽时提出的，偏载是真的单个箱梁形成桥宽时提出的概念；横向分布系数：由于多片梁组成桥宽，而荷载在桥宽范围内几乎是可以随意布置的，故各片梁的受力是不均匀的，为了安全，我们要找到受力最不利的那片梁，用它来控制其他各片梁段设计。 偏载系数：由于上述原因，整体箱梁的各个腹板受力是不均匀的，有点受力大，有的受力小，但各个腹板是不能单独计算、单独设计的，整个箱梁是一个整体，而且单梁计算是不能考虑偏载效果的，各个腹板是一样来考虑到，故所有点腹板都按最不利的那个来计算。所以叫它偏载系数更形象，但它的本质是“荷载放大系数” 横向折减系数是当车道较多时，各个车道上的荷载很难同时达到