同济大学正交异性钢桥面板计算.ppt

1、正交异性钢桥面板计算,1.钢桥面板构造与受力特性,1.1正交异性钢桥面板构造,构造： 盖板、纵肋、横肋。 纵肋种类：闭口纵肋、开口纵肋。 优点： 重量轻，极限承载能力高，适用范围广，但是桥 面铺装层要求很高。 结构特性: （1）构造性的正交异性板； （2）荷载纵向传递，符合刚度分配原则； （3）既作为主梁一部分发挥作用，又做为桥面系 单独部分承受荷载。 思考问题： （1）正交异性钢桥面板与各向同性板传力的区别。 （2）桥面板强度计算如何进行。,高铁箱型主梁正交异性钢桥面板,1.2 钢桥面板强度分析三个结构体系划分,第一体系：主梁体系，桥面板作为主梁的一部 分，为主梁的上翼缘； 第二体系：桥面体

2、系，由桥面盖板、纵肋、横 梁组成桥面体系,板作为单独部分； 第三体系：盖板体系，考虑连续支撑盖板部分 的计算；（横向 力部分） 叠加原理：考虑受力方向和计算模型的选取,1.3 正交钢桥面板计算内容,第二体系内力的计算： 1 主要纵肋的弯曲内力和应力，包括跨中和支 点的弯矩和应力； 2 桥面板的横向应力。,2.正交异性钢桥面板计算的P.E法,（1） P.E （Pelikan-Esslinger）法简介。 （2） P.E法计算步骤： 确定正交异性钢桥面板的顺、横桥方向的弯曲刚 度Ky、Kx和抗扭刚度H； （3） 按正交异性板弯曲方程求解板的弯曲内力： 先按横肋刚度无穷大求纵肋跨中、支点的内力；后考

3、虑横肋的弹性变形的影响，对计算结果进行修 正。,P.E法计算方法的理论依据,2.1 PE法开口纵肋的计算,等价于格子梁，正交异性板的微分方程变为,开口纵肋,这是梁的弯曲方程，可以按梁的弯曲理论求解。,开口肋计算的主要步骤,（1）根据反力位移互等定理求解求纵肋跨中、支点的弯矩、反力影响线； （2）根据影响线求弯矩、反力的量值； （3）根据反力大小求横肋挠曲对弯矩值进行修正； （4）根据修正后的内力值求应力。,2.2 PE法闭口纵肋的计算,解题主要思路 阶段：按上述方程解刚性支承正交异性连续板 阶段：考虑横肋弹性弹性作用的修正,闭口纵肋计算的主要步骤,主要计算步骤： （1）Ky一计算：闭口纵肋盖板

4、的有效宽度 （a0+e0）计算单个闭口肋抗弯刚度EIl 桥面板抗弯刚度 （2）H计算： G剪切模量 T单个闭口肋抗扭惯性矩 ，F面积， u周长，s肋宽度 刚度折减系数，不同形状具有不同的表达式,（3） 荷载的傅立叶级数表示 不同的加载方式，级数表达形式不同,（4）求闭口截面纵肋支点，跨中弯矩影响面和支点反力影响面 基本思路：求微分方程解 传递系数概念 利用边界条件求内力影响面,齐次微分方程解 设 代入求得,闭口截面,闭口截面,传递系数概念和求法 传递系数概念：对平板没有荷载作用的节间来说，其内力是按照一定的 传递系数k衰 减的。 根据变形连续条件可推得：,根据虚功原理利用边界条件求各内力影响面

5、 虚功原理求内力影响面得问题可转化为求 挠曲面问题 弯矩影响面由所求截面产生相对转角 所成得挠曲面构成； 反力影响面由所求截面产生竖向位移 所形成得挠曲面构成,支点弯矩影响面：,位移条件： （传递系数） 代入挠曲线方程，利用产生单位转角得关系，得： 0-1节间影响线： 1-2节间影响线：,节间中央弯矩影响面：,0-0节间： 0-1节间： 1-2节间,支承边反力影响面,边界条件 0-1节间影响面： 1-2节间影响面：,3.2 P.E法计算的主要思路与步骤,（5）求各截面得内力值 式中: 代表桥面板影响面值纵距,（6）横肋挠曲的影响 按弹性支承的连续梁计算： 式中： 荷载作用下刚性支承连续梁在支点m处的反力； 弹性支承连续梁上考虑点i的弯矩影响线在支点m处的 纵 矩，可根据纵肋、横肋抗弯刚度比，查表求得。,2.3数值计算方法,1.有限元法： 建立全桥空间模型，其中用实体元建立桥面板模型，计算结果不必考虑各体系应力迭加。这种方法计算量大，计算精度较高；第二种方法：主梁按杆系建模计算第一体系内力，桥面板按板单元或实体元模型计算第二体系应力，一般建立35跨就可以了，计算后迭加。,2.有限条法 主要用于第二体系内力计算，