桥梁工程荷载横向分布学习教案.pptx

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1、桥梁工程荷载横向桥梁工程荷载横向(hn xin)分布分布第一页，共57页。荷载横向分布(fnb)计算的基本原理活载作用(zuyng)下，单梁内力计算：内力(nil)影响线第1页/共56页第二页，共57页。荷载横向(hn xin)分布计算的基本原理活载作用下，多梁内力(nil)计算：荷载横向分布影响线第2页/共56页第三页，共57页。荷载横向分布系数(xsh)m的概念它是反映荷载横向(hn xin)分布程度的参数，表示某根主梁所承担的最大荷载是轴重的倍数。第3页/共56页第四页，共57页。荷载横向分布系数(xsh)的影响因素：梁位荷载(hzi)类型荷载(hzi)位置梁的横向刚度第4页/共56页第

2、五页，共57页。荷载横向分布系数(xsh)的影响因素：桥梁横向(hn xin)刚度对荷载横向(hn xin)分布系数的影响：第5页/共56页第六页，共57页。荷载横向(hn xin)分布系数的计算方法：横向分布的规律与结构横向连结刚度(n d)关系密切，目前常用的荷载横向分布计算方法主要有：梁格系模型(mxng)：（1）杠杆原理法（2）偏心压力法（修正的偏心压力法）（3）铰接板（梁）法（4）刚接梁法 平板模型：（5）比拟正交异性板法（G-M 法）第6页/共56页第七页，共57页。一、杠杆原理(n n yun l)法基本(jbn)假定：忽略主梁间横向结构的联系作用，假设桥面板在主梁上断开，当作沿

3、横向支承在主梁上的简支梁或悬臂梁来考虑。第7页/共56页第八页，共57页。适用(shyng)条件：一、杠杆原理(n n yun l)法靠近主梁支点截面的荷载横向分布系数(xsh)；双主梁桥；横向联系很弱的无中间横隔梁的桥梁。第8页/共56页第九页，共57页。一、杠杆原理(n n yun l)法计算原理(yunl)杠杆原理(yunl)R11R21支点(zhdin)反力影响线第9页/共56页第十页，共57页。一、杠杆原理(n n yun l)法计算方法：可用反力影响线组合得到(d do)荷载横向分布影响线。分布(fnb)到某主梁的最大汽车荷载为 第10页/共56页第十一页，共57页。一、杠杆原理(

4、n n yun l)法汽车荷载(hzi)横向分布系数 人群荷载横向分布(fnb)系数为 计算方法：第11页/共56页第十二页，共57页。一、杠杆原理(n n yun l)法计算(j sun)步骤：1、绘制荷载(hzi)横向分布影响线；2、按最不利位置布载（汽车荷载(hzi)、人群荷载(hzi)）；3、求相应的影响线竖标值；4、计算荷载(hzi)横向分布系数：第12页/共56页第十三页，共57页。一、杠杆原理(n n yun l)法典型例题分析：如图所示，桥面净空(jn kn)为净 7m+2 0.75m 人行道的五梁式钢筋混凝土 T 梁桥，试求荷载位于支点处时 1 号梁和2 号梁相应于汽车荷载和

5、人群荷载的横向分布系数。第13页/共56页第十四页，共57页。5011180180一、杠杆原理(n n yun l)法解：1、绘制荷载(hzi)横向分布影响线；2、按最不利位置布载（汽车荷载(hzi)、人群荷载(hzi)）；第14页/共56页第十五页，共57页。一、杠杆原理(n n yun l)法3、求相应(xingyng)的影响线竖标值；4、计算荷载横向分布系数：50111801801号梁：2号梁：第15页/共56页第十六页，共57页。一、杠杆原理(n n yun l)法练习：求上述3号梁的荷载横向(hn xin)分布系数。1801801300.5940.594第16页/共56页第十七页，共

6、57页。二、偏心(pinxn)压力法（刚性横梁法）基本(jbn)假定：1 1）车辆荷载作用下，中间）车辆荷载作用下，中间(zhngjin)(zhngjin)横隔梁可近似地看做一根刚度为无穷大的刚性梁，保持直线的形状。横隔梁可近似地看做一根刚度为无穷大的刚性梁，保持直线的形状。2）忽略主梁的抗扭刚度，即不计入主梁对横隔梁抵抗扭矩。在上述前提假定下，桥面在偏心荷载作用下的变形为一直线，且靠近活载一侧的边梁受载最大。第17页/共56页第十八页，共57页。二、偏心(pinxn)压力法（刚性横梁法）适用(shyng)条件：具有可靠的横向(hn xin)联结，且宽跨比 B/l 小于或接近 0.5 时（窄桥

7、），跨中。第18页/共56页第十九页，共57页。二、偏心压力(yl)法（刚性横梁法）计算(j sun)原理：偏心(pinxn)荷载P作用下各主梁所分担的荷载将偏心力P分解为通过扭转中心的P及M=Pe 只要求出两种荷载作用下对于各主梁的作用力，并将其叠加，便可得到偏心荷载P=1对各根主梁的荷载横向分布。第19页/共56页第二十页，共57页。二、偏心压力法（刚性(n xn)横梁法）i）中心荷载(hzi)P=1的作用由于(yuy)各梁挠度相等，故或根据力学原理其中：根据静力平衡有得：第20页/共56页第二十一页，共57页。二、偏心压力(yl)法（刚性横梁法）i）中心(zhngxn)荷载P=1的作用

8、通过扭转中心(zhngxn)的P=1作用下，各片主梁挠度相等，可求得中心(zhngxn)荷载P=1在各片主梁间的荷载分布为：如果(rgu)各主梁截面相同第21页/共56页第二十二页，共57页。二、偏心压力法（刚性(n xn)横梁法）ii）偏心(pinxn)力矩M=1e的作用根据(gnj)荷载与挠度的关系：其中：根据力矩平衡条件：得：第22页/共56页第二十三页，共57页。二、偏心压力法（刚性(n xn)横梁法）ii）偏心力矩(l j)M=1e的作用 的正负：ai与e在中心线同侧时为正，异侧时为负。第23页/共56页第二十四页，共57页。二、偏心(pinxn)压力法（刚性横梁法）则偏心力P作用(

9、zuyng)下，每片主梁分配的荷载为：当各主梁截面(jimin)相同时：第24页/共56页第二十五页，共57页。例单位荷载作用(zuyng)在1号梁上时，1号梁与5号梁分配到的荷载。解：1号梁：如果各主梁截面(jimin)相同：第25页/共56页第二十六页，共57页。例单位荷载(hzi)作用在1号梁上时，1号梁与5号梁分配到的荷载(hzi)。解：5号梁：如果各主梁截面(jimin)相同：第26页/共56页第二十七页，共57页。二、偏心(pinxn)压力法（刚性横梁法）荷载横向分布影响(yngxing)线的绘制如果(rgu)绘制1号梁影响线，需要的竖标是：和存在什么关系？第27页/共56页第二十

10、八页，共57页。二、偏心(pinxn)压力法（刚性横梁法）第28页/共56页第二十九页，共57页。二、偏心压力法（刚性(n xn)横梁法）如果(rgu)各梁截面相同，则：第29页/共56页第三十页，共57页。二、偏心压力(yl)法（刚性横梁法）典型例题分析：一座计算跨径为19.5m的钢筋混凝土简支梁桥，跨度内设有 5 道横隔梁，横截面布置如图所示，试求荷载(hzi)位于跨中时，1 号边梁相对应于汽车荷载(hzi)和人群荷载(hzi)的横向分布系数。第30页/共56页第三十一页，共57页。二、偏心压力法（刚性(n xn)横梁法）解：此桥具有很大的横向连接刚性，且长宽比大于2，故可按偏心压力(yl

11、)法绘制荷载横向分布影响线。第31页/共56页第三十二页，共57页。二、偏心压力(yl)法（刚性横梁法）绘制荷载横向分布影响线按最不利(bl)位置布载计算各荷载对应位置的影响线竖标第32页/共56页第三十三页，共57页。二、偏心压力法（刚性(n xn)横梁法）计算荷载横向(hn xin)分布系数汽车(qch)荷载：人群荷载：练习：用偏心压力法计算题中2号、3号梁汽车荷载和人群荷载作用下的的荷载横向分布系数。第33页/共56页第三十四页，共57页。三、铰接(jioji)板法基本(jbn)假定：1.竖向荷载作用下，结合(jih)缝内只传递竖向剪力 g(x)；第34页/共56页第三十五页，共57页。

12、三、铰接(jioji)板法基本(jbn)假定：2.采用半波正弦荷载分析跨中荷载横向(hn xin)分布的规律 使荷载、挠度、内力三者变化规律统一 第35页/共56页第三十六页，共57页。三、铰接(jioji)板法荷载、挠度、内力(nil)三者变化规律统一把代入上式，并令各板EI相同，则有：集中荷载和均布荷载都不能满足上式，而峰值为 p0的半波正弦荷载 能满足上式。第36页/共56页第三十七页，共57页。三、铰接(jioji)板法适用(shyng)条件：1.用现浇企口缝连接的装配式板桥 2.翼板间用焊接(hnji)钢板或伸出交叉钢筋连接，无中间横隔梁的装配式梁桥。第37页/共56页第三十八页，共

13、57页。三、铰接(jioji)板法计算(j sun)原理：在半波正弦荷载作用下产生缝间铰接力分析时，取跨中单位(dnwi)长度的截割段，并用峰值 gi 表示。第38页/共56页第三十九页，共57页。三、铰接(jioji)板法P=1作用(zuyng)于1#板，一般，n条板梁，（n-1）条铰缝，（n-1）个 gi 求得gi后，即可用平衡(pnghng)原理求得Pi1 第39页/共56页第四十页，共57页。三、铰接(jioji)板法“力法”求解：由变形协调(xitio)条件，得正则方程：铰缝k内作用单位正弦铰接力，在铰缝 i处引起的竖向相对位移；外荷载p在铰接缝i处引起的竖向位移。第40页/共56页

14、第四十一页，共57页。三、铰接(jioji)板法变位系数(xsh)计算：第41页/共56页第四十二页，共57页。三、铰接(jioji)板法第42页/共56页第四十三页，共57页。三、铰接(jioji)板法将常系数代入变形协调方程，并令：第43页/共56页第四十四页，共57页。三、铰接(jioji)板法各板块相同(xin tn)时，根据位移互等定理，荷载作用在某一板条时的荷载与该板条的横向分布影响线竖标相同(xin tn)第44页/共56页第四十五页，共57页。三、铰接(jioji)板法横向分布(fnb)系数 为计算方便，在实际设计中，横向分布(fnb)影响线竖标值的计算结果可以列为表格，供设计

15、时查用=0.002.00）。非表列 值可利用直线内插求得（见附录表）第45页/共56页第四十六页，共57页。三、铰接(jioji)板法刚度参数(cnsh)的计算第46页/共56页第四十七页，共57页。三、铰接(jioji)板法主梁抗扭惯性矩的计算(j sun)：（1）实体矩形(jxng)截面P96第47页/共56页第四十八页，共57页。三、铰接(jioji)板法主梁抗扭惯性矩的计算(j sun)：（2）矩形(jxng)组合截面P96第48页/共56页第四十九页，共57页。三、铰接(jioji)板法主梁抗扭惯性矩的计算(j sun)：（3）薄壁闭合(b h)截面P102第49页/共56页第五十页

16、，共57页。三、铰接(jioji)板法主梁抗扭惯性矩的计算(j sun)：（4）带翼翅的薄壁闭合(b h)截面P102第50页/共56页第五十一页，共57页。三、铰接(jioji)板法例：箱型截面(jimin)抗扭惯性矩计算第51页/共56页第五十二页，共57页。三、铰接(jioji)板法例 如图所示为跨径的铰接空心板桥的横截面布置，桥面净空为净7+20.75m 人行道。全桥由9块预应力混凝土空心板组成，欲求1、3 和 5 号板汽车和人群(rnqn)荷载作用的跨中荷载横向分布系数。练习(linx)：求2、4号梁的m值。第52页/共56页第五十三页，共57页。五、荷载横向分布系数(xsh)沿桥跨

17、的变化（a a）无中间横隔）无中间横隔(hn)(hn)梁或仅有一根中横隔梁或仅有一根中横隔(hn)(hn)梁梁荷载在桥跨纵向(zn xin)的位置不同，对某一主梁产生的横向分布系数也不同。第53页/共56页第五十四页，共57页。（b b）多根内横隔）多根内横隔(hn)(hn)梁梁五、荷载横向分布(fnb)系数沿桥跨的变化第54页/共56页第五十五页，共57页。习题(xt)为什么要计算荷载横向分布(fnb)？荷载横向分布(fnb)的概念。杠杆原理法、刚性横梁法、铰接板法的基本假定、适用条件及计算方法。荷载横向分布(fnb)系数沿桥跨是怎样变化的？第55页/共56页第五十六页，共57页。感谢您的观看(gunkn)。第56页/共56页第五十七页，共57页。