MIDAS_Civil-斜弯桥.ppt

www.MidasU1www.MidasU2 01-01-斜桥斜桥概述概述 桥梁设计中，会因为桥位、桥梁设计中，会因为桥位、线型的因素，而需要将桥梁做线型的因素，而需要将桥梁做成斜交桥。斜交桥受力性能较成斜交桥。斜交桥受力性能较复杂，与正交桥有很大差别。复杂，与正交桥有很大差别。平面结构计算软件无法对其进平面结构计算软件无法对其进行精确的分析，限制了此类结行精确的分析，限制了此类结构桥型的运用。构桥型的运用。www.MidasU301-01-斜桥斜桥受力特点受力特点a)a)钝角角隅处出现较大的反力和剪力，锐角角隅处出现较小钝角角隅处出现较大的反力和剪力，锐角角隅处出现较小的反力，还可能出现翘起。的反力，还可能出现翘起。www.MidasU401-01-斜桥斜桥受力特点受力特点b)b)出现很大的扭矩。出现很大的扭矩。www.MidasU501-01-斜桥斜桥受力特点受力特点c)c)板边缘或边梁最大弯矩向钝角方向靠拢。板边缘或边梁最大弯矩向钝角方向靠拢。正交板正交板斜交板斜交板正交梁格正交梁格斜交梁格斜交梁格www.MidasU601-01-斜桥斜桥受力特点受力特点 这些效应的大小与斜交角度大小也有很大的这些效应的大小与斜交角度大小也有很大的关系，斜交角度越大，上述效应就越大。一般来关系，斜交角度越大，上述效应就越大。一般来说斜交角度小于说斜交角度小于2020度时，对于简支斜交桥的上述度时，对于简支斜交桥的上述影响可以忽略。如果斜交角度超过影响可以忽略。如果斜交角度超过2020度就必须考度就必须考虑上述效应的影响。虑上述效应的影响。设计人员还应根据实际情况，找出适当的处设计人员还应根据实际情况，找出适当的处理方案。理方案。www.MidasU7 01-01-斜桥斜桥 对斜交桥梁多用梁格方对斜交桥梁多用梁格方法建立模型。（斜交梁格法建立模型。（斜交梁格与正交梁格）与正交梁格）斜交角度小于斜交角度小于20度时，度时，使用斜交梁格是非常方便使用斜交梁格是非常方便的。但是对于大角度的斜的。但是对于大角度的斜交桥，根据它的荷载传递交桥，根据它的荷载传递特性，建议选用正交梁格，特性，建议选用正交梁格，而且配筋时也尽量向正交而且配筋时也尽量向正交方向配筋。方向配筋。斜交梁格斜交梁格正交梁格正交梁格建模方法建模方法www.MidasU802-02-弯桥弯桥概述概述 弯梁桥在现代化的公路及城弯梁桥在现代化的公路及城市道路立交中的数量逐年增加，市道路立交中的数量逐年增加，应用已非常普遍。尤其在互通应用已非常普遍。尤其在互通式立交的匝道桥设计中应用更式立交的匝道桥设计中应用更为广泛。为广泛。目前出现了很多小半径的曲目前出现了很多小半径的曲线梁桥，特别是匝道桥梁更是线梁桥，特别是匝道桥梁更是如此。此类桥梁具有斜、弯、如此。此类桥梁具有斜、弯、坡、异形等特点，给桥梁的线坡、异形等特点，给桥梁的线型设计和构造处理带来很大困型设计和构造处理带来很大困难。难。www.MidasU902-02-弯桥弯桥受力特点受力特点a)a)弯桥在外荷载的作用下弯桥在外荷载的作用下会同时产生弯矩和扭矩，会同时产生弯矩和扭矩，并且互相影响。并且互相影响。使梁截面处于弯扭共同使梁截面处于弯扭共同作用的状态，其截面主作用的状态，其截面主拉应力往往比相应的直拉应力往往比相应的直梁桥大得多。梁桥大得多。www.MidasU1002-02-弯桥弯桥受力特点受力特点b)b)弯桥在外荷载的作用下，还会出现横向弯矩。弯桥在外荷载的作用下，还会出现横向弯矩。www.MidasU1102-02-弯桥弯桥受力特点受力特点c)c)由于弯扭耦合，弯桥的变形比同样跨径直线桥要大，外边由于弯扭耦合，弯桥的变形比同样跨径直线桥要大，外边缘的挠度大于内边缘的挠度，而且曲率半径越小、桥越宽，缘的挠度大于内边缘的挠度，而且曲率半径越小、桥越宽，这一趋势越明显。这一趋势越明显。d)d)弯桥的支点反力与直弯桥的支点反力与直线桥相比，有曲线外线桥相比，有曲线外侧变大，内侧变小的侧变大，内侧变小的倾向，内侧甚至可能倾向，内侧甚至可能产生负反力，出现梁产生负反力，出现梁体与支座的脱空的现体与支座的脱空的现象。预应力效应对支象。预应力效应对支反力的分配也有较大反力的分配也有较大影响。影响。www.MidasU1202-02-弯桥弯桥受力特点受力特点e)e)因内、外侧反力的不同，也会使各墩柱所受竖向力出因内、外侧反力的不同，也会使各墩柱所受竖向力出现较大差异。下部结构除了承受移动荷载制动力、温现较大差异。下部结构除了承受移动荷载制动力、温度变化引起的内力、地震力等外，还承受离心力产生度变化引起的内力、地震力等外，还承受离心力产生的径向力等。的径向力等。www.MidasU1302-02-弯桥弯桥受力特点受力特点 根据以上受力特点，对于弯桥，在结构设计中，应对根据以上受力特点，对于弯桥，在结构设计中，应对其进行全面的整体的空间受力计算分析，只采用横向分其进行全面的整体的空间受力计算分析，只采用横向分布等简化计算方法，不能满足设计要求。布等简化计算方法，不能满足设计要求。必须对纵向弯曲、扭转作用下，结合自重、预应力和必须对纵向弯曲、扭转作用下，结合自重、预应力和汽车活载等荷载进行详细的受力分析，充分考虑其结构汽车活载等荷载进行详细的受力分析，充分考虑其结构的空间受力特点才能得到安全可靠的结构设计。的空间受力特点才能得到安全可靠的结构设计。www.MidasU1402-02-弯桥弯桥一些措施一些措施v桥跨中间设置一些横隔板，提高桥梁的稳定性。桥跨中间设置一些横隔板，提高桥梁的稳定性。v设置偏心支座或非对称预应力钢筋，尽可能改善弯梁设置偏心支座或非对称预应力钢筋，尽可能改善弯梁的受扭状态。的受扭状态。www.MidasU1502-02-弯桥弯桥 对于弯于弯桥，可以把它，可以把它简化化为单根曲梁、平面梁格根曲梁、平面梁格计算，也可以用算，也可以用实体体单元、元、板板单元元计算。算。建模方法建模方法单梁模型单梁模型梁格模型梁格模型实体单元实体单元www.MidasU1602-02-弯桥弯桥建模方法（导入建模方法（导入CADCAD图）图）AutoCAD DXF FileMIDAS/Civil MCB Filewww.MidasU1702-02-弯桥弯桥建模方法（建模方法（CivilCivil程序中建立）程序中建立）AutoCAD DXF Filewww.MidasU1802-02-弯桥弯桥支座（单、双）支座（单、双）AutoCAD DXF File 在实际支座位置建立节点，定义该节点的节点局部坐标，保证在实际支座位置建立节点，定义该节点的节点局部坐标，保证约束方向与曲梁的切向或径向一致，利用弹性连接（刚性）连接约束方向与曲梁的切向或径向一致，利用弹性连接（刚性）连接支座节点与主梁节点，然后利用一般支承来定义支座节点的约支座节点与主梁节点，然后利用一般支承来定义支座节点的约束条件。束条件。www.MidasU1902-02-弯桥弯桥支座（多支座模拟）支座（多支座模拟）AutoCAD DXF File 在实际支座的顶、底位置分别建立节点，支座底部节点采用一在实际支座的顶、底位置分别建立节点，支座底部节点采用一般支承约束（约束般支承约束（约束D-ALLD-ALL），利用弹性连接（一般）来模拟支），利用弹性连接（一般）来模拟支座（输入相应方向的刚度值与座（输入相应方向的刚度值与BetaBeta角），支座顶节点和主梁节角），支座顶节点和主梁节点通过刚性连接来连接。点通过刚性连接来连接。www.MidasU2002-02-弯桥弯桥支座（局部坐标轴）支座（局部坐标轴）AutoCAD DXF File 为了使约束方向与曲梁的切向或径向一致，各支座节点需要定为了使约束方向与曲梁的切向或径向一致，各支座节点需要定义节点局部坐标轴。弹性连接模拟支座时，输入相应的义节点局部坐标轴。弹性连接模拟支座时，输入相应的BetaBeta角角即可。即可。www.MidasU2102-02-弯桥弯桥预应力钢束预应力钢束 任意线型的曲线桥可以当作是直桥来输入任意线型的曲线桥可以当作是直桥来输入钢束形状。将坐标轴类型选择钢束形状。将坐标轴类型选择“曲线曲线”或或“单元单元”即可。即可。www.MidasU2202-02-弯桥弯桥自重自重 梁单元内外侧长度不等造成的扭矩，可通过施加偏心均布荷载梁单元内外侧长度不等造成的扭矩，可通过施加偏心均布荷载或均布扭矩来调整。或均布扭矩来调整。www.MidasU2302-02-弯桥弯桥离心力离心力 首先进行一般的移动荷载分析，利用移动荷载追踪器首先进行一般的移动荷载分析，利用移动荷载追踪器获得最不利加载位置。按照规范计算离心力系数，获得最不利加载位置。按照规范计算离心力系数，将其与最不利荷载相乘，再除以将其与最不利荷载相乘，再除以1+u1+u（离心力不考虑（离心力不考虑冲击系数）。然后用梁单元荷载施加即可。冲击系数）。然后用梁单元荷载施加即可。www.MidasU2402-02-弯桥弯桥弯桥建模例题弯桥建模例题AutoCAD DXF File桥梁类型：桥梁类型：4 4跨连续箱梁跨连续箱梁桥梁长度：桥梁长度：L L4 430m30m曲线半径：曲线半径：70m70m 截面类型：单箱单室截面类型：单箱单室www.MidasU25斜桥与弯桥斜桥与弯桥