高等桥梁考试题整理(共5页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上1. 现行桥规关于悬臂行车道板计算规定的依据是什么？是否适用于长悬臂板（l2.5m），为什么？答：1.梁肋的抗弯刚度远大于悬臂行车道板的刚度，则悬臂行车道板的根部应视为嵌固端2.利用荷载有效分布宽度来确定板的计算宽度。对悬臂板有效分布宽度总结起来有以下两点：（1）车轮荷载通过铺装层传递到桥面板上是按450传递1，并近似取矩形计算。（2）轮压分布后的外边缘在平面上按450分布后得到有效分布宽度不适用，掩盖了板的双向受力特性（1）离主梁支承附近悬臂板是属于半无限宽度，仍用有效分布宽度难以描述真实受力状态。将双向受力的悬臂梁，用等效梁代替近似处太多。（2）有效分布宽度概念计

2、算短悬臂板还勉强可行，但对长悬臂行车道板因其除沿悬臂跨径有负弯矩外，无限宽度的板条中还有正弯矩出现。 （3）特别在长悬臂的脊骨梁桥中仍用有效分布宽度方法的公式计算配筋，将造成配筋过少，对结构不安全。2. 简述乌曼斯理论建立约束扭转微分方程的步骤。箱梁在约束扭转下，其截面上将产生哪些附加应力？答：1、约束扭转计算理论乌曼斯基闭口薄壁直杆约束扭转理论应用以下三个基本假定： 横截面的周边不变形； 横截面上法向应力和剪应力沿壁厚是均匀分布的； 横截面上纵向位移沿本截面的分布规律与自由扭转时是相同的 2.、约束扭转翘曲应力表达式为3、约束扭转剪应力为4、 函数的确定5、边界条件：对固端梁箱梁应力汇总及分

3、析 箱梁在偏心荷载作用下的变形与位移，可分成四种基本状态：纵向弯曲、横向弯曲、扭转及扭转变形（即畸变)。它们引起的应力状态为： 纵向弯曲-纵向弯曲正应力 ，弯曲剪应力 横向弯曲-横向正应力 扭转-自由扭转剪应力 ，翘曲正应力 ，约束扭转剪应力 扭转变形-翘曲正应力 ，畸变剪应力 ，横向弯曲应力 因而，综合箱梁在偏心荷载作用下，四种基本变形与位移状态引起的应力状态为： 在横截面上： 纵向正应力 剪应力 在纵截面上： 横向弯曲应力 3 什么是剪力滞？简述变分法解剪力滞效应的基本假定和步骤？答;拉应力沿顶板的宽度范围内的分布是不均匀的，一般来讲，所产生弯曲应力都是中间小、两边大的状态。随着沿腹板离开

4、翼缘板的距离增长，其间存在着传力的滞后现象，它与初等梁理论所表示的应力之间的差异，称为“剪力滞”效应。假定:宽箱梁在对称挠曲时，上、下翼板由于剪切变形的影响，以不符合初等梁理论中变形保持平面的假设，所以整个截面的变形不能再用一个广义位移，既梁的挠度w(x)来描述箱形梁的挠曲变形。在应用最小势能原理分析箱梁的挠曲时，引入两个广义位移，既梁的竖向挠度w(x)与纵向位移u(x,y)，且假定翼板内的纵向位移沿横向按三次抛物线分布。肋板仍满足平截面假设，其应力线性分布。步骤: 1根据最小势能原理，在外力作用下，结构处于平衡状态，当有任何虚位移时，体系总位能的变分为零，既：2推导梁受弯时外力势能和梁肋和上

5、下翼板的应变能3将2中得到的各式带入1中变分式结合边界条件求位移函数4把位移函数回代可得到由于剪力滞引起的附加弯矩4 弯桥有别于直桥的特点，为什么曲线桥更适合采用刚性横梁法计算荷载横向分布系数？答：1、曲线桥外边缘应力大于内边缘，直桥无 2、曲线桥外边缘挠度大于内边缘 3、曲线桥无论恒载还是可变荷载都产生扭矩，弯扭耦合现象载曲线桥占重要地位直线桥抗弯刚度相当大就可以视横梁为刚性梁，对于弯曲桥不仅具有相同的性质，而且在竖向荷载作用下，由于弯扭耦合所引起的主梁挠度比直桥大，主横梁相对刚度比z达到直桥的100倍左右5、什么是TL与UL式？他们的异同点，使用条件？ 答：T.L 在整个分析过程中，以t=

6、0时的构形作为参考，且参考位形保持不变，这种列式称为总体拉格朗日列式U.L在建立t+Dt时刻物体平衡方程时，如果我们选择的参照构形不是未变形状态t=0时的构形，而是最后一个已知平衡状态，即以本增量步起始时的t时刻构形为参照构形，这种列式法称为更新的拉格朗日列式法(U.L列式)。 T.L列式与U.L列式是不同学派用不同的简化方程及理论导出的不同方法，但是，它们在相同的荷载增量步内其线性化的切线刚度矩阵应该相同，这一点已得到多个实际例题的证明。从理论上讲，这两种方法都可以用于各种几何非线性分析，但一般情况下，T.L列式适用于大位移、中等转角和小应变的几何非线性问题，而U.L列式除了适应于上述问题外

7、，还适用于非线性大应变分析、弹塑性、徐变分析。可以追踪变形过程的应力变化。目前，国内使用的桥梁非线性分析程序，一般都采用U.L列式方法。6、什么是桥梁的极限承载力，实质是什么，求解方法和步骤？答；桥梁结构的极限承载力是指桥梁承受外荷载的最大能力。分析桥梁结构的极限承载力，不仅可以用于其极限设计，而且可以了解其结构破坏形式，准确地知道它在给定荷载下的安全贮备或超载能力，为其安全施工和营运管理提供依据和保障。全过程分析是用于桥梁结构极限承载力分析的一种计算方法，它通过逐级增加工作荷载集度来考察结构的变形和受力特征，一直计算至结构发生破坏。从力学分析角度看，分析桥梁结构极限承载力的实质就是通过不断求

8、解计入几何非线性和材料非线性的刚度方程，寻找其极限荷载的过程1)逐步搜索法 2)位移控制法 计算步骤： 1)确定成桥状态的内力与构形； 2)以成桥状态为初态，用单位计算荷载向量p进行结构分析。根据计算结果和极限弯矩，估算第一个塑性铰出现时的荷载增量倍数l1； 3) 以DP1 l1p作用于结构，按全非线性进行结构分析，迭代形成第一个塑性铰和实际的荷载增量倍数l1； 4)检验结构是否成为机构，若是，给出极限荷载，计算结束。否则，估算出现下一个塑性塑性铰时的荷载增量倍数li； 5)以上次计算结束时的结构状态为初态，以DPi lip作用于结构，按全非线性进行结构分析，迭代形成第i个塑性铰和实际的荷载增

9、量倍数li； 6)重复4)5)的计算，直至第n个塑性铰出现时结构成为机构。此时，结构的极限荷载7、引起斜拉桥几何非线性的因素有哪些，计算中如何考虑？答；1索的垂度的影响。常将斜拉索模拟成桁架单元，由此带来实际与模拟之间的误差，通常用ernst公式修正索的弹性模量。 2 梁柱效应。斜拉桥主梁、主塔都处于压弯状态，引起梁柱效应。用梁单元分析时，可用稳定函数表示几何非线性刚度矩阵或用一般几何刚度矩阵来计入这一效应3、大位移效应。由于斜拉桥在外荷载作用下结构变形大，平衡方程必须建立在变形后的位置上。可用大位移刚度矩阵或给予U.L列式的有限位移理论计入这一效应悬索桥的非线性？恒载作用下，在索中产生巨大拉

10、力，对结构的整体刚度影响较大，从而对结构的 位移，内力有影响。解决方法；在刚度矩阵中考虑几何刚度项。8、说明索力优化的概念？答； 计算斜拉桥最优索力的概念，可以用图13-3所示的简单结构来说明。索梁组成的一次超静定体系，赘余力用拉索的张力N表示，梁的弯矩为 如果按变形协调条件计算赘余力，易得 ： 为方便讨论，取， ， 式(13-2)变成 ，相应的梁的弯矩如图13-4(a)所示。这一状态对应于斜拉桥一次落架时的恒载内力状态。 为了优化梁的受力，可以根据需要拟定一个目标函数，现以梁上弯矩平方和为例来加以说明。目标函数为 ： 将式(13-1)代入式(13-3)，使目标函数f最小的赘余力为 对应的弯矩

11、如图13-4(b)所示。这一状况相当于优化后的斜拉桥恒载状态。这时的内力状态是通过索的张拉来实现的，相应的索力不能使结构满足变形协调，正是这一张拉力，改善了梁的受力状况。9、如何近似计算悬索桥主揽成桥状态，没应力的时候如何计算锁长？答；什么是成桥状态计算?根据悬索桥布置的纵断面线形和控制主缆几何线型基本点的位置，分析主缆及其它构件成桥时的构形、受力状态，求出主缆、吊索的无应力索长和施工阶段鞍座的偏移量。成桥状态近似计算作如下基本假定：1) 主缆为柔性索，不计其弯曲刚度；2) 加劲梁恒载由主缆承担；3) 在主缆吊梁段，主缆、索夹、吊杆和加劲梁自重都等效为桥长均布的荷载q，在无梁段，主缆自重沿索长

12、均匀分布。 计算步骤：1) 导出主缆成桥态的索形、张力以及几何长度的计算公式；2) 扣除加劲梁恒载作用下主缆产生的弹性伸长量，得到主缆自由悬挂态的缆长；3) 在索鞍两边无应力索长不变的情况下，用主缆在空挂状态塔顶左、右水平力相等的条件求索鞍的预偏量；由自由悬挂状态下的缆长扣除主缆自重产生的弹性伸长，得到主缆无应力长度。10、鞍座预偏量的概念和计算方法？答：为了保证主塔不受弯，必须保证成桥状态下主缆中、边跨水平分力Hq是自平衡的。如果在挂索初期就强迫将主索就位于成桥状态，塔顶两边索的不平衡水平力将在塔内产生不断调整确定的鞍座预偏量原则就是：挂索初态索自重在塔两边引起的水平力相等。根据索长、索力与

13、索竖向投影和水平投影的关系，通过迭代计算，就可以求出鞍座预偏量。11、超静定结构求剪力滞的方法？答：如何用肢解法球三跨连续梁的剪力滞效应？1，肢解法。 对于恒载作用下超静定结构某处的剪力滞效应，观察沿跨径方向的弯矩图中的一系列反弯点，在反弯点处因为弯矩为零而剪力不为零，有效分布宽度不需要考虑。这样就把超静定箱梁解肢成许多变高度的简支梁，如此分解有利于求解变高度箱梁的剪力滞效应， 2、叠加法求解，虑剪力滞效应的内力，等于基本静定体系在单个荷载与多余力作用下考虑剪力滞效应的内力的总和，即将作用于超静定结构各种荷载，分成各个单个荷载和多余力作用下的静定结构（基本体系），利用叠加原理求和。12、自锚式

14、悬索桥的优缺点？答；优点：1、不需要修建大体积的锚旋，特别适用于地质条件差的地区。2、受地形限制小，可结合地形灵活布置。3、对于钢筋混凝土材料的加劲梁，由于需要承受主缆传递的压力，刚度会提高，节省了预应力材料，同时也克服了钢梁在较大轴向力下易压屈的缺点。采用混凝土材料可克服以往自锚式悬索桥用钢量大，建造和后期维护费用高的缺点。4、保留了传统悬索桥的外形，在中小跨径上是很有竞争力的方案。5、由于混凝土材料的主梁刚度比钢结构的主梁刚度大，所以混凝土材料的自锚式悬索桥其非线性的影响比钢结构的要小。缺点：1、由于主梁承受了很大的轴向力，为此需加大梁的截面，对于钢结构的加劲梁则造价明显增加，对于混凝土材

15、料的则增加了主梁自重，从而使主缆钢材用量增加，所以采用这两种材料跨径都会受到限制。2、施工步骤受到限制，必须在主梁、主塔做好之后再吊装主缆，安装吊索，因此需要搭建大量临时支架以安装主梁。3、锚固区局部受力复杂。4、相对地锚式而言，由于主缆非线性的影响，使得吊杆张拉时施工控制更加复杂。5、由于加劲梁除承受主缆传递的压力外，还承受主缆拉力的竖向分力，所以应尽量减小主缆锚固处与主梁的夹角。因此不应采用直背索。 13、通过研究缆、吊索、梁、塔等构件的受力特性，精确计算悬索桥成桥状态和施工状态用三步分析方法比较合适:答；第一步：分析吊索恒载轴力；第二步：计算主缆平衡位置；第三步：确定主缆与鞍座切点的位置。专心-专注-专业