PPT混凝土简支梁桥的计算

混凝凝土土简简支支梁梁桥桥的的计计算算1概述述2行车车道道板板内内力力计计算算3主梁梁内内力力计计算算4横隔隔板板内内力力计计算算5挠度度及及预预拱拱度度计计算算6斜弯弯桥桥计计算算简简介介1概述述桥梁梁工工程程计计算算的的内内容容内力力计计算算———桥梁梁工工程程、、基基础础工工程程课课解解决决截面面计计算算———混凝凝土土结结构构原原理理、、预预应应力力混混凝凝土土结结构构课课程程解解决决变形形计计算算简支支梁梁桥桥的的计计算算构构件件上部部结结构构———主梁梁、、横横隔隔板板、、桥桥面面板板支座座下部部结结构构———桥墩墩、、桥桥台台计算算过过程程内力计算截面配筋验算开始拟定尺寸是否通过计算结束否是2行车车道道板板计计算算2.1行车车道道板板的的类类型型行车车道道板板的的作作用用：：直接接承承受受车车轮轮荷荷载载、、把把荷荷载载传传递递给给主主梁梁分类类单向向板板双向向板板悬臂臂板板铰接接悬悬臂臂板板荷载载传传递递2.2车轮轮荷荷载载的的分分布布车轮轮均均布布荷荷载载———a2b2(纵、、横横)桥面面铺铺装装的的分分布布作作用用轮压压2.3有效效工工作作宽宽度度概念念：：板板在在局局部部分分布布荷荷载载的的作作用用下下，，不不仅仅直直接接承承压压部部分分参参加加工工作作，，且且与与其其相相邻邻的的部部分分板板带带也也要要分分担担一一部部分分荷荷载载共共同同参参与与工工作作，，因因此此需需要要确确定定板板的的有有效效工工作作宽宽度度1.计算原原理外荷载载产生生的分分布弯弯矩——mx外荷载载产生生的总总弯矩矩——分布弯弯矩的的最大大值——mxmax设板的的有效效工作作宽度度为a假设可得有效工工作宽宽度假假设保保证了了两点点：1）总体体荷载载与外外荷载载相同同2）局部部最大大弯矩矩与实实际分分布相相同通过有有效工工作宽宽度假假设将将空间间分布布弯矩矩转化化为矩矩形弯弯矩分分布需要解解决的的问题题：mxmax的计算算影响mxmax的因素素：1）支承承条件件：双双向板板、单单向板板、悬悬臂板板2）荷载载长度度：单单个车车轮、、多个个车轮轮作用用3）荷载载到支支承边边的距距离2.单向板板1）荷载载位于于板的的中央央地带带单个荷荷载作作用多个荷荷载作作用2）荷载载位于于支承承边处处3）荷载载靠近近支承承边处处ax=a’+2x3.悬臂板板（铰铰接悬悬臂板板）荷载作作用在在板边边时mxmin-0.465P取a=2l0规范规规定a=a1+2b’＝a2+2H+2b’4、履带带车不不计有有效工工作宽宽度1、多跨跨连续续单向向板的的内力力1）弯矩矩计算算模式式假定定2.4行车道道板内内力计计算实际受受力状状态：：弹性性支承承连续续梁简化计计算公公式：：当t/h<1/4时：：跨中弯弯矩Mc=+0.5M0支点弯弯矩Ms=-0.7M0当t/h1/4时：：跨中弯弯矩Mc=+0.7M0支点弯弯矩Ms=-0.7M0M0——按简支支梁计计算的的跨中中弯矩矩2）考虑虑有效效工作作宽度度后的的跨中中弯矩矩活载弯弯矩恒载弯弯矩3）考虑虑有效效工作作宽度度后的的支点点剪力力车轮布布置在在支承承附近近2、悬臂臂板的的内力力1）计算算模式式假定定铰接悬悬臂板板——车轮作作用在在铰缝缝上悬臂板板——车轮作作用在在悬臂臂端2）铰接接悬臂臂板活载恒载2）悬臂臂板活载恒载2.5算例荷载：：公路路I级横断面面如图图所示示分别按按单向向板，，铰接悬悬臂板板计算其内内力回到页页首3主梁内内力计计算1.恒载内内力前期恒恒载内内力SG1（主要要包括括主梁梁自重重）计算与与施工工方法法有密密切关关系，，分清荷荷载作作用的的结构构后期恒恒载内内力SG2（桥面面铺装装、人人行道道、栏栏杆、、灯柱柱〕2.活载内内力活载内内力计计算必必须考考虑最最不利利荷载载位置置一般采采用影影响线线加载载计算算计算汽汽车荷荷载时时必须须考虑虑各项项折减减系数数及冲冲击系系数通用计计算公公式3.内力组组合承载能能力极极限状状态正常使使用极极限状状态内力包包络图图沿梁轴轴的各各个截截面处处的控控制设设计内内力值值的连连线3.1实用空空间计计算原原理1.横向分分布的的概念念梁桥由由承重重结构构（主主梁））及传传力结结构（（横隔隔梁、、桥面面板等等）两两大部部分组组成，，多片片主梁梁依靠靠横隔隔梁和和桥面面板联联成空空间整整体结结构，，当桥桥上作作用荷荷载时时，各各片主主梁将将共同同参与与工作作，考考虑到到活载载的作作用具具有空空间性性，它它们的的受力力特征征属于于空间间结构构的范范畴，，求解解结构构的内内力是是属于于空间间计算算理论论问题题。由于空空间结结构分分析计计算量量相对对于平平面结结构要要大得得多，，为了了简化化计算算，也也便于于手算算，通通常采采用下下述实实用空空间计计算方方法，，将复复杂的的空间间问题题合理理转化化成简简单的的平面面问题题来求求解主主梁的的内力力或挠挠度。2.横向分分布计计算原原理1)整体桥桥梁结结构必必须采采用影影响面面加载载计算算最不不利荷荷载2)为简化化计算算，采采用近近似影影响面面来加加载近似影影响面面纵横横方向向分别别相似似3)加载过过程横向分分布系系数相当于于1#梁分配配到的的荷载载4)近似方方法总总结——内力横横向分分布转转化为为荷荷载横横向分分布轴重轴重与与轮重重的关关系各纵向向影响响线比比例关关系5)影响面面加载载精确确方法法轴重轴重与与轮重重的关关系各纵向向影响响线在在不同同位置置的比比例关关系6)近似方方法的的近似似程度度近似的的原因因——纵向各各截面面取相相同的的横向向分配配比例例关系系近似程程度对于弯弯矩计计算一一般取取跨中中的横横向分分配比比例关关系跨中车车轮占占加载载总和和的75%以上活载只只占总总荷载载的30%以下（（钢结结构除除外））荷载横横向分分布等等代内内力横横向分分布的的荷载载条件件半波正正弦荷荷载可可满足足上述述条件件7)常用计计算方方法梁格法法板系法法梁系法法车轮荷荷载在在桥上上的横横向分分布荷载横横向分分布系系数m如果某某梁的的结构构一定定，轮轮重在在桥上上的位位置也也确定定，则则分布布给某某根梁梁的荷荷载也也是定定值。。在桥桥梁设设计中中，常常用一一个表表征荷荷载分分布程程度的的系数数m与轴重重的乘乘积来来表示示该定定值。。m即为荷荷载横横向分分布系系数，，它表表示某某根梁梁所承承担的的最大大荷载载是各各个轴轴重的的倍数数。不同横横向刚刚度时时主梁梁的变变形和和受力力情况况主梁间间无联联系结结构——m=1，整体体性差差，不不经济济主梁间间横隔隔梁刚刚度无无穷大大——各主梁梁均匀匀分担担荷载载实际构构造——刚隔梁梁并非非无穷穷大，，各主主梁变变形复复杂，，故，，横向向连结结刚度度越大大，荷荷载横横向分分布作作用越越显著著3.2横向分分布计计算方方法杠杆原原理法法：把横向向结构构(桥面板板和横横隔梁梁)视作在在主梁梁上断断开而而两端端简支支搁置置在主主梁上上的简简支梁梁或悬悬臂梁梁；偏心压压力法法：把横隔隔梁视视作刚刚性极极大的的梁，，当计计及主主梁抗抗扭刚刚度影影响时时，此此法又又称为为修正正偏心心压力力法；；横向铰铰接板板(梁)法：把把相邻邻板(梁)之间视视为铰铰接，，只传传递剪剪力；；横向刚刚接梁梁法：：把相邻邻主梁梁之间间视为为刚性性连接接，即即传递递剪力力和弯弯矩；；比拟正正交异异性板板法：：将主梁梁和横横隔梁梁的刚刚度换换算成成纵横横两向向刚度度不同同的比比拟弹弹性平平板来来求解解，并并由实实用的的曲线线图表表进行行荷载载横向向分布布计算算。横向分分布计计算对于简简支梁梁桥，，按单单梁进进行计计算，，配筋筋比较较合理理。单梁的的内力力，要要比全全桥截截面的的平均均值大大内力和和荷载载是成成正比比例关关系将桥上上的荷荷载乘乘系数数，换换算成成作用用于单单梁的的荷载载1.杠杆法法计算算横向向分布布系数数基本假假定：假设横横向联联系（（横隔隔板、、桥面面板））在主主梁顶顶处断断开，，并简简支其其上。。边梁顶顶处不不断开开计算原原理：用力平平衡的的杠杆杆原理理，计计算单单梁分分配的的荷载载适用范范围：计算荷荷载靠靠近主主梁支支点时时的m（如求求剪力力、支支点负负弯矩矩等））双主梁梁桥横向联联系很很弱的的无中中横梁梁的桥桥梁箱形梁梁桥的的m=1无横隔隔梁装装配式式箱梁梁桥的的主主梁横横向影影响线线杠杆法法计算算横向向分布布系数数杠杆法法计算算的中中梁横横向分分布系系数值值偏大大，对对边梁梁的偏偏小。。计算支支点处处的横横向分分布系系数比比较合合适。。用横向向影响响线计计算荷荷载分分配。。杆原理理法计计算荷荷载横横向分分布系系数例例题当荷载载位于于支点点处时时，应应按杠杠杆原原理法法计算算荷载载横向向分布布系数数。绘制1号梁和和2号梁的的荷载载横向向影响响线根据《公路桥桥规》规定，，在横横向影影响线线上确确定荷荷载沿沿横向向最不不利的的布置置位置置。求出相相应于于荷载载位置置的影影响线线竖标标值后后．就就可得得到横横向所所有荷荷载分分布给给1号梁的的最大大荷载载值。。公路Ⅰ级人群荷荷载1号梁在在公路Ⅰ级和人群群荷载载作用用下的的最不不利荷荷载横横向分分布系系数同理可得2号梁的荷载横横向分布系数数（作业）杠杆法计算横横向分布系系数示例2.刚性横梁法（（偏心压力法法）1）基本假定将多梁式桥梁梁简化为由纵纵梁及横梁组组成的梁格，，计算各主梁梁在外荷载作作用下分到的的荷载，横隔隔梁无限刚性性。车辆荷载载作用下，中中间横隔梁象象一根刚度无无穷大的刚性性梁一样，保保持直线的形形状，各主梁梁的变形类似似于杆件偏心受压压的情况。（又又称为偏心压压力法）。桥梁较窄时(B/L<0.5)横梁基本不变变形。2）基本原理：：类似材料力力学中杆件偏偏心受压的计计算方法。3）适用范围：：B/L<0.5，横向连接可可靠。梁桥挠曲变形形（刚性横梁梁）分析结论在中间横隔梁梁刚度相当大大的窄桥上，，在沿横向偏偏心布置的活活载作用下，，总是靠近活活载一侧的边边梁受载最大大。考察对象跨中有单位荷荷载P=1作用在1#边梁上（偏心心距为e）时的荷载分分布情况计算方法偏心荷载可以以用作用于桥桥轴线的中心心荷载P=1和偏心力矩M=1.e来替代偏心荷载P=1对各主梁的荷载分分布图4）计算原理理（计算公公式的推导导）（1）纯竖向位位移（2）纯转动5） 各主梁梁位移与内内力的关系系（1）与竖向位移的关系（2）与转角的关系1）竖向位移移时的平衡衡2）转动时的的平衡6） 内外力力平衡7）反力分布布图与横向向分布影响响线反力分布图图选定荷载位位置，分别别计算各主主梁的反力力横向分布影影响线选定主梁，，分别计算算荷载作用用在不同位位置时的反反力各主梁刚度度相等8）横向分分布系数在横向分布布影响线上上用规范规规定的车轮轮横向间距距按最不利利位置加载载9）本方法法的精度边边梁偏大，，中梁偏小小3.考虑主梁抗抗扭刚度的的修正刚性性横梁法a3θ竖向反力与与扭矩的关关系转动时的扭扭矩平衡铰（刚）接接板（梁））法1）基本假定将多梁式桥桥梁简化为为数根并列列而相互间间横向铰接接的狭长板板（梁）各各主梁接缝缝间传递剪剪力、弯矩矩、水平压压力、水平平剪力。用用半波正弦弦荷载作用用在某一板板上，计算算各板（梁梁）间的力力分配关系系2）基本原理理力法原理3）适用范围围通过铰缝连连接的空心心板结构、、没有横隔隔板的T梁结构。2.铰接板法假定各主梁梁接缝间仅仅传递剪力力g，求得传递递剪力后，，即可计算算各板分配配到的荷载载传递剪力根根据板缝间间的变形协协调计算变位系数计计算横向分布影影响线各板块不相相同时，必必须将半波波正弦荷载载在不同的的板条上移移动计算各板块相同同时，根据据位移互等等定理，荷荷载作用在在某一板条条时的内力力与该板条条的横向分分布影响线线相同位移互等定定理板条相同横向分布系系数在横向分布布影响线上上加栽列表计算、、刚度参数数计算为计算方便便，对于不不同梁数数、不同几几何尺寸的的铰接板桥桥的计算结结果可以列列为表格，，供设计时时查用引入刚度参数半波正弦荷荷载引起的的变形4）铰铰接接梁梁法法假定定各各主主梁梁除除刚刚体体位位移移外外，，还还存存在在截截面面本本身身的的变变形形与铰铰接接板板法法的的区区别别：：变位位系系数数中中增增加加桥桥面面板板变变形形项项5）刚刚接接梁梁法法假定定各各主主梁梁间间除除传传递递剪剪力力外外，，还还传传递递弯弯矩矩与铰铰接接板板、、梁梁的的区区别别未知知数数增增加加一一倍倍，，力力法法方方程程数数增增加加一一倍倍刚度度参参数数γ的计计算算抗扭扭刚刚度度计计算算（（1）抗扭扭刚刚度度计计算算（（2）铰接接板板计计算算示示例例跨径径l=13m,求1号、、3号、、5号板板的的荷荷载载横横向向分分布布系系数数荷载载：：公公路路I级铰接接板板计计算算示示例例步骤骤（（1）,求抗抗弯弯刚刚度度II=1391000cm4步骤骤（（2），，求求抗抗扭扭刚刚度度IT=2.37X106步骤骤(3)求γ铰接接板板计计算算示示例例铰接接板板计计算算示示例例铰接接板板计计算算示示例例铰接接板板计计算算示示例例5.边梁梁和和内内梁梁刚刚度度不不等等的的荷荷载载横横向向分分布布计计算算基本本思思路路把边边梁梁的的多多余余刚刚度度视视为为一一个个弹弹性性支支承承，，作作为为未未知知反反力力来来考考虑虑，，则则各各主主梁梁的的荷荷载载横横向向分分布布可可看看做做是是等等刚刚度度梁梁在在外外荷荷载载和和这这两两个个未未知知反反力力共共同同的的结结果果1）假假定定边边梁梁截截面面的的抗抗弯弯惯惯矩矩增增大大，，抗抗扭扭惯惯矩矩与与内内梁梁同同2）设设r=EI(边））/EI(中）则弹弹性性支支承承的的抗抗弯弯刚刚度度为为（（r-1)EI3）荷荷载载与与挠挠度度的的关关系系———正弦弦分分布布分别别考考虑虑各各荷荷载载在在边边梁梁产产生生的的挠挠度度后后叠叠加加，，有有举例例边梁的的高高度度=2.5m，其其余余梁梁的的高高度度=1.3m求1号梁梁、、3号梁的荷载横横向分布影响响线1）求截面的的惯矩2）查有关等截截面的荷载横横向分布影响响线竖标计算算

（1）1号边梁的横向向分布影响线线6.比拟正交异性性板法基本假定：将将由主梁、连连续的桥面板板和多横隔梁梁所组成的梁梁桥，比拟简简化为一块矩矩形的平板。。计算原理：弹弹性力学适用范围：梁梁格体系桥梁梁，宽桥1）计算方法将由主梁、连连续的桥面板板和多横隔梁梁所组成的梁梁桥，比拟简简化为一块矩矩形的平板；；求解板在半波波正弦荷载下下的挠度利用挠度比与与内力比、荷荷载比相同的的关系计算横横向分布影响响线2）比拟原理弹性板的挠曲曲面微分方程程内外力平衡应力应变关系系应变位移关系系正交异性板正交异性板的的挠曲微分方方程比拟正交异性性板挠曲微分分方程正交异性板的的挠曲微分方方程比拟正交异性性板的挠曲微微分方程比拟原理任何纵横梁格格系结构比拟拟成的异性板板，可以完全全仿照真正的的材料异性板板来求解，只只是方程中的的刚度常数不不同3）横向分布计计算根据荷载、挠挠度、内力的的关系根据内、外力力的平衡位移互等定理理引入Kki是欲计算的板板条位置k、荷载位置i、扭弯参数α以及纵、横向向截面抗弯刚刚度之比的函数，已已经被制成图