第六章下混凝土简支梁桥..ppt

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1、桥梁工程by rkang桥梁工程Bridge E139813122142009-4-12桥梁工程by rkang 桥桥梁梁工工程程 第第6章章混凝土简支梁桥混凝土简支梁桥6.3.1 结构尺寸的拟定结构尺寸的拟定6.3.2 公路桥面板（行车道板）的计算公路桥面板（行车道板）的计算6.3.3 铁路桥面板（道碴槽板）的计算铁路桥面板（道碴槽板）的计算6.3混凝土简支梁桥的设计与计算混凝土简支梁桥的设计与计算6.3.4 公路梁桥荷载横向分布计算公路梁桥荷载横向分布计算6.3.5 公路和铁路主梁内力计算公路和铁路主梁内力计算6.3.6 横隔梁内力计算横隔梁内力计算6.3.7 挠度、预拱度的计算挠度、预拱

2、度的计算2009-4-12桥梁工程by rkang 桥桥梁梁工工程程 第第6章章混凝土简支梁桥混凝土简支梁桥6.3混凝土简支梁桥的设计与计算混凝土简支梁桥的设计与计算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2009-4-12桥梁工程by rkang 混混凝凝土土简简支支梁梁桥桥 6.3混凝土简支梁桥的设计与计算混凝土简支梁桥的设计与计算6.3.1 结构尺寸的拟定结构尺寸的拟定a.每片梁的重量应当满足当地现有的运输工具和架梁设备的每片梁的重量应当满足当地现有的运输工具和架梁设备的起吊能力起吊能力，梁的截面尺寸必须梁的截面尺寸必须满足装载限界满足装载限界的要求。的要求。b.包括施工费等

3、在内，结构应该是包括施工费等在内，结构应该是经济的经济的。c.结构的构造应当结构的构造应当简单简单，接头数量少接头数量少。接头必须耐久可靠，并具有足够。接头必须耐久可靠，并具有足够的刚度以保证结构的整体性。的刚度以保证结构的整体性。d.为便于制造及更换，截面形状和尺寸应力求为便于制造及更换，截面形状和尺寸应力求标准化标准化。拟定原则拟定原则2009-4-12桥梁工程by rkang 混混凝凝土土简简支支梁梁桥桥 6.3混凝土简支梁桥的设计与计算混凝土简支梁桥的设计与计算6.3.1 结构尺寸的拟定结构尺寸的拟定(1)主梁高度主梁高度截面尺寸的拟定内容截面尺寸的拟定内容主梁高度是主梁尺寸主梁高度是

4、主梁尺寸最主要的一项最主要的一项，它取决于使用条件和经济条件。，它取决于使用条件和经济条件。在满足容许建筑高度和起吊能力的前提下，采用在满足容许建筑高度和起吊能力的前提下，采用较大梁高较大梁高是适宜的。是适宜的。(2)梁肋厚度（腹板厚度）梁肋厚度（腹板厚度）梁肋的厚度取决于梁内梁肋的厚度取决于梁内最大主拉应力最大主拉应力和和主筋布置构造主筋布置构造的要求。的要求。梁肋可以梁肋可以变厚度变厚度，一般采用分段等厚，设置厚度变化过渡度。，一般采用分段等厚，设置厚度变化过渡度。2009-4-12桥梁工程by rkang 混混凝凝土土简简支支梁梁桥桥 6.3混凝土简支梁桥的设计与计算混凝土简支梁桥的设计

5、与计算6.3.1 结构尺寸的拟定结构尺寸的拟定(3)梁肋间距梁肋间距截面尺寸的拟定内容截面尺寸的拟定内容u公路公路T梁的梁肋间距主要取决于起吊设备的能力以及预制安装的方梁的梁肋间距主要取决于起吊设备的能力以及预制安装的方便。便。加大梁肋间距，减小梁数加大梁肋间距，减小梁数，从设计角度一般是经济合理的。，从设计角度一般是经济合理的。u铁路铁路梁的梁肋间距是根据使用梁肋两侧内外道碴槽板的悬臂弯矩大梁的梁肋间距是根据使用梁肋两侧内外道碴槽板的悬臂弯矩大致相近，有利板内钢筋布置确定。致相近，有利板内钢筋布置确定。(4)桥面板桥面板桥面板的厚度由桥面板的厚度由构造要求构造要求及及受力条件受力条件确定。确

6、定。规范规定板小板厚为规范规定板小板厚为12cm。2009-4-12桥梁工程by rkang 混混凝凝土土简简支支梁梁桥桥 6.3混凝土简支梁桥的设计与计算混凝土简支梁桥的设计与计算6.3.1 结构尺寸的拟定结构尺寸的拟定一座桥梁在拟定出初步尺寸后，应对其各一座桥梁在拟定出初步尺寸后，应对其各主要部件进行计算主要部件进行计算，得，得出最不利内力，以便出最不利内力，以便进行应力、强度、刚度和稳定性的验算进行应力、强度、刚度和稳定性的验算。混凝土简支梁的计算项目一般有主梁、横隔板和桥面板三个部分。混凝土简支梁的计算项目一般有主梁、横隔板和桥面板三个部分。2009-4-12桥梁工程by rkang

7、混混凝凝土土简简支支梁梁桥桥 6.3混凝土简支梁桥的设计与计算混凝土简支梁桥的设计与计算6.3.2 公路桥面板（行车道板）的计算公路桥面板（行车道板）的计算6.3.2.1计算模型计算模型l整体现浇整体现浇T形梁形梁单向板单向板双向板双向板l装配式装配式T形梁形梁悬臂板悬臂板铰接悬臂板铰接悬臂板2009-4-12桥梁工程by rkang 混混凝凝土土简简支支梁梁桥桥 6.3混凝土简支梁桥的设计与计算混凝土简支梁桥的设计与计算6.3.2 公路桥面板（行车道板）的计算公路桥面板（行车道板）的计算6.3.2.2车辆荷载在板上的分布车辆荷载在板上的分布n轮压一般作为分布荷载处理，以力求精确轮压一般作为分

8、布荷载处理，以力求精确n车轮着地面积：车轮着地面积：a2b2n桥面板荷载压力面：桥面板荷载压力面：a1b1n荷载在铺装层内按荷载在铺装层内按45扩散。扩散。n沿纵向：沿纵向：a1a2+2H沿横向：沿横向：b1=b2+2Hn桥面板的轮压局部分布荷载：桥面板的轮压局部分布荷载：2009-4-12桥梁工程by rkang 混混凝凝土土简简支支梁梁桥桥 6.3混凝土简支梁桥的设计与计算混凝土简支梁桥的设计与计算6.3.2 公路桥面板（行车道板）的计算公路桥面板（行车道板）的计算6.3.2.3有效工作宽度有效工作宽度板有效工作宽度（荷载有效板有效工作宽度（荷载有效分布宽度）：分布宽度）：除轮压局部分除轮

9、压局部分布荷载直接作用板带外，其布荷载直接作用板带外，其邻近板也参与共同分担荷载。邻近板也参与共同分担荷载。2009-4-12桥梁工程by rkang 混混凝凝土土简简支支梁梁桥桥 6.3混凝土简支梁桥的设计与计算混凝土简支梁桥的设计与计算6.3.2 公路桥面板（行车道板）的计算公路桥面板（行车道板）的计算6.3.2.3有效工作宽度有效工作宽度假设假设保证了两点：保证了两点：1）总体荷载与外荷载相同。）总体荷载与外荷载相同。2）局部最大弯矩与实际分布相同。）局部最大弯矩与实际分布相同。2009-4-12桥梁工程by rkang 混混凝凝土土简简支支梁梁桥桥 6.3混凝土简支梁桥的设计与计算混凝

10、土简支梁桥的设计与计算6.3.2 公路桥面板（行车道板）的计算公路桥面板（行车道板）的计算6.3.2.3有效工作宽度有效工作宽度影响有效分布宽度的因素影响有效分布宽度的因素：1）不同支承条件不同支承条件：两边固结的板的有效工作宽度要比简支：两边固结的板的有效工作宽度要比简支的小的小3040左右左右。2）不同荷载性质不同荷载性质：全跨满布的条形荷载的有效分布宽度也：全跨满布的条形荷载的有效分布宽度也比局部分布荷载的小些。比局部分布荷载的小些。3）不同荷载位置不同荷载位置情况：荷载愈靠近支承边时，其有效工作情况：荷载愈靠近支承边时，其有效工作宽度也愈小。宽度也愈小。2009-4-12桥梁工程by

11、rkang 混混凝凝土土简简支支梁梁桥桥 6.3混凝土简支梁桥的设计与计算混凝土简支梁桥的设计与计算6.3.2 公路桥面板（行车道板）的计算公路桥面板（行车道板）的计算6.3.2.3有效工作宽度有效工作宽度1.单向板单向板的荷载有效分布宽度的荷载有效分布宽度(1)荷载在荷载在跨径中间跨径中间单个荷载：单个荷载：多个荷载：多个荷载：2009-4-12桥梁工程by rkang 混混凝凝土土简简支支梁梁桥桥 6.3混凝土简支梁桥的设计与计算混凝土简支梁桥的设计与计算6.3.2 公路桥面板（行车道板）的计算公路桥面板（行车道板）的计算6.3.2.3有效工作宽度有效工作宽度1.单向板单向板的荷载有效分布

12、宽度的荷载有效分布宽度(2)荷载在荷载在板的支承处板的支承处(3)荷载在荷载在靠近板的支承处靠近板的支承处2009-4-12桥梁工程by rkang 混混凝凝土土简简支支梁梁桥桥 6.3混凝土简支梁桥的设计与计算混凝土简支梁桥的设计与计算6.3.2 公路桥面板（行车道板）的计算公路桥面板（行车道板）的计算6.3.2.3有效工作宽度有效工作宽度2.悬臂板悬臂板的荷载有效分布宽度的荷载有效分布宽度2009-4-12桥梁工程by rkang 混混凝凝土土简简支支梁梁桥桥 6.3混凝土简支梁桥的设计与计算混凝土简支梁桥的设计与计算6.3.2 公路桥面板（行车道板）的计算公路桥面板（行车道板）的计算6.

13、3.2.3有效工作宽度有效工作宽度2.悬臂板悬臂板的荷载有效分布宽度的荷载有效分布宽度2009-4-12桥梁工程by rkang 混混凝凝土土简简支支梁梁桥桥 6.3混凝土简支梁桥的设计与计算混凝土简支梁桥的设计与计算6.3.2 公路桥面板（行车道板）的计算公路桥面板（行车道板）的计算6.3.2.3有效工作宽度有效工作宽度3.有效分布宽度的应用有效分布宽度的应用2009-4-12桥梁工程by rkang 混混凝凝土土简简支支梁梁桥桥 6.3混凝土简支梁桥的设计与计算混凝土简支梁桥的设计与计算6.3.2 公路桥面板（行车道板）的计算公路桥面板（行车道板）的计算6.3.2.4内力计算内力计算1.多

14、跨连续多跨连续单向板单向板的内力的内力l(1)弯矩计算模式假定弯矩计算模式假定实际受力状态实际受力状态支承在一系列弹性支承上的多跨连续板。支承在一系列弹性支承上的多跨连续板。先算出一个跨度相同的先算出一个跨度相同的简支板简支板在恒载和活载作用下的在恒载和活载作用下的跨中弯矩跨中弯矩，再乘以偏安全的再乘以偏安全的经验系数加以修正经验系数加以修正。2009-4-12桥梁工程by rkang 混混凝凝土土简简支支梁梁桥桥 6.3混凝土简支梁桥的设计与计算混凝土简支梁桥的设计与计算6.3.2 公路桥面板（行车道板）的计算公路桥面板（行车道板）的计算6.3.2.4内力计算内力计算1.多跨连续多跨连续单向

15、板单向板的内力的内力l(2)跨中弯矩计算跨中弯矩计算活载弯矩：活载弯矩：恒载弯矩：恒载弯矩：2009-4-12桥梁工程by rkang 混混凝凝土土简简支支梁梁桥桥 6.3混凝土简支梁桥的设计与计算混凝土简支梁桥的设计与计算6.3.2 公路桥面板（行车道板）的计算公路桥面板（行车道板）的计算6.3.2.4内力计算内力计算1.多跨连续多跨连续单向板单向板的内力的内力l(3)弯矩计算弯矩计算2009-4-12桥梁工程by rkang 混混凝凝土土简简支支梁梁桥桥 6.3混凝土简支梁桥的设计与计算混凝土简支梁桥的设计与计算6.3.2 公路桥面板（行车道板）的计算公路桥面板（行车道板）的计算6.3.2

16、.4内力计算内力计算1.多跨连续多跨连续单向板单向板的内力的内力l(4)支点剪力计算支点剪力计算2009-4-12桥梁工程by rkang 混混凝凝土土简简支支梁梁桥桥 6.3混凝土简支梁桥的设计与计算混凝土简支梁桥的设计与计算6.3.2 公路桥面板（行车道板）的计算公路桥面板（行车道板）的计算6.3.2.4内力计算内力计算2.悬臂板悬臂板的内力的内力l计算模式假定计算模式假定铰接铰接悬臂板悬臂板车轮作用在铰车轮作用在铰缝上缝上悬臂板悬臂板车轮作用在悬臂端车轮作用在悬臂端2009-4-12桥梁工程by rkang 混混凝凝土土简简支支梁梁桥桥 6.3混凝土简支梁桥的设计与计算混凝土简支梁桥的设

17、计与计算6.3.2 公路桥面板（行车道板）的计算公路桥面板（行车道板）的计算6.3.2.4内力计算内力计算2.悬臂板悬臂板的内力的内力l铰接悬臂板铰接悬臂板的内力的内力2009-4-12桥梁工程by rkang 混混凝凝土土简简支支梁梁桥桥 6.3混凝土简支梁桥的设计与计算混凝土简支梁桥的设计与计算6.3.2 公路桥面板（行车道板）的计算公路桥面板（行车道板）的计算6.3.2.4内力计算内力计算3.悬臂板悬臂板的内力的内力l活载活载l恒载恒载2009-4-12桥梁工程by rkang 混混凝凝土土简简支支梁梁桥桥 6.3混凝土简支梁桥的设计与计算混凝土简支梁桥的设计与计算6.3.2 公路桥面板

18、（行车道板）的计算公路桥面板（行车道板）的计算6.3.2.5内力组合内力组合 桥梁在施工和运营期间要承受多种类型的荷载作用，按我桥梁在施工和运营期间要承受多种类型的荷载作用，按我国现行国现行公路桥涵设计通用规范公路桥涵设计通用规范规定，荷载的组合分为六类。规定，荷载的组合分为六类。应当注意的是，规范给出的荷载组合有一定的灵活性，设计人应当注意的是，规范给出的荷载组合有一定的灵活性，设计人员必须针对桥梁结构所处的实际情况，决定必须考虑那几类组员必须针对桥梁结构所处的实际情况，决定必须考虑那几类组合和每类组合中应该考虑那几种荷载。合和每类组合中应该考虑那几种荷载。荷载组合时，规范对不同的极限状态给

19、出不同的荷载安全荷载组合时，规范对不同的极限状态给出不同的荷载安全系数。我国桥梁规范将极限状态分成两类，一类是承载能力极系数。我国桥梁规范将极限状态分成两类，一类是承载能力极限状态；另一类为正常使用极限状态。当按承载力极限状态设限状态；另一类为正常使用极限状态。当按承载力极限状态设计时，荷载组合和安全系数按下列规定采用。计时，荷载组合和安全系数按下列规定采用。2009-4-12桥梁工程by rkang 混混凝凝土土简简支支梁梁桥桥 6.3混凝土简支梁桥的设计与计算混凝土简支梁桥的设计与计算6.3.3 铁路桥面板（道碴槽板）的计算铁路桥面板（道碴槽板）的计算6.3.3.1计算图式与荷载计算图式与

20、荷载列车荷载列车荷载2009-4-12桥梁工程by rkang 混混凝凝土土简简支支梁梁桥桥 6.3混凝土简支梁桥的设计与计算混凝土简支梁桥的设计与计算6.3.3 铁路桥面板（道碴槽板）的计算铁路桥面板（道碴槽板）的计算6.3.3.2内力计算内力计算若对梁采用若对梁采用空间有限元方法空间有限元方法分析，就分析，就不必不必对道碴槽板另做内力分析。对道碴槽板另做内力分析。若是采用若是采用平面分析法平面分析法，可用下述，可用下述简化方法简化方法对道碴槽板进行对道碴槽板进行近似计算近似计算。2009-4-12桥梁工程by rkang 混混凝凝土土简简支支梁梁桥桥 6.3混凝土简支梁桥的设计与计算混凝土

21、简支梁桥的设计与计算6.3.3 铁路桥面板（道碴槽板）的计算铁路桥面板（道碴槽板）的计算6.3.3.2内力计算内力计算1.双向板计算双向板计算2009-4-12桥梁工程by rkang 混混凝凝土土简简支支梁梁桥桥 6.3混凝土简支梁桥的设计与计算混凝土简支梁桥的设计与计算6.3.3 铁路桥面板（道碴槽板）的计算铁路桥面板（道碴槽板）的计算6.3.3.2内力计算内力计算2.单向板计算单向板计算支点处支点处按固定端按固定端板跨中处板跨中处按弹性半固定端按弹性半固定端2009-4-12桥梁工程by rkang 混混凝凝土土简简支支梁梁桥桥 6.3混凝土简支梁桥的设计与计算混凝土简支梁桥的设计与计算

22、6.3.3 铁路桥面板（道碴槽板）的计算铁路桥面板（道碴槽板）的计算6.3.3.2内力计算内力计算3.横梁和纵梁设计横梁和纵梁设计横梁横梁的受力较复杂，为安全计，通常按简支梁计算其跨中弯矩，的受力较复杂，为安全计，通常按简支梁计算其跨中弯矩，横梁和梁肋连接处按跨中弯矩的一半计。最大剪力按简支计。横梁和梁肋连接处按跨中弯矩的一半计。最大剪力按简支计。在下承式桥中，若有纵梁的话，则可按照支承在横梁上的连续梁在下承式桥中，若有纵梁的话，则可按照支承在横梁上的连续梁来计算。来计算。2009-4-12桥梁工程by rkang 混混凝凝土土简简支支梁梁桥桥 6.3混凝土简支梁桥的设计与计算混凝土简支梁桥的

23、设计与计算6.3.4 公路桥梁荷载横向分布计算公路桥梁荷载横向分布计算对多主梁桥，对多主梁桥，荷载横向分布荷载横向分布指作用在桥上的车辆荷载如何在各主指作用在桥上的车辆荷载如何在各主梁间进行分配，或者说各主梁如何共同分担车辆活载。梁间进行分配，或者说各主梁如何共同分担车辆活载。铁路简支梁铁路简支梁通常两两片主梁组成，线路轨道对称于桥中心线布置，通常两两片主梁组成，线路轨道对称于桥中心线布置，桥上恒载也对称于桥中心，因此，在主梁内力计算中，可以将桥梁恒桥上恒载也对称于桥中心，因此，在主梁内力计算中，可以将桥梁恒载和桥上列车活载平均载和桥上列车活载平均分摊给两片主梁来承受分摊给两片主梁来承受。在计

24、算主梁最大内力。在计算主梁最大内力时，只需考虑活载沿跨度方向的最不利位置，主梁的内力计算可以简时，只需考虑活载沿跨度方向的最不利位置，主梁的内力计算可以简化成平面问题。化成平面问题。在在公路梁桥公路梁桥结构中，由于桥面较宽，主梁片数往往较多并与桥面结构中，由于桥面较宽，主梁片数往往较多并与桥面板和横隔梁联结在一起。当桥上车队处于横向不同位置时，板和横隔梁联结在一起。当桥上车队处于横向不同位置时，各主梁参各主梁参与受力的程度不同与受力的程度不同，由于结构受力和变形的空间性，精确求解这种结，由于结构受力和变形的空间性，精确求解这种结构的内力需借助空间计算理论。构的内力需借助空间计算理论。由于实际结

25、构的复杂性，对这种空间计算问题进行精确求解是很由于实际结构的复杂性，对这种空间计算问题进行精确求解是很困难的。目前广泛采用的方法是将复杂的空间问题合理地简化成简单困难的。目前广泛采用的方法是将复杂的空间问题合理地简化成简单的平面问题来求解。的平面问题来求解。2009-4-12桥梁工程by rkang 混混凝凝土土简简支支梁梁桥桥 6.3混凝土简支梁桥的设计与计算混凝土简支梁桥的设计与计算6.3.4 公路桥梁荷载横向分布计算公路桥梁荷载横向分布计算2009-4-12桥梁工程by rkang 混混凝凝土土简简支支梁梁桥桥 6.3混凝土简支梁桥的设计与计算混凝土简支梁桥的设计与计算6.3.4 公路桥

26、梁荷载横向分布计算公路桥梁荷载横向分布计算2009-4-12桥梁工程by rkang 混混凝凝土土简简支支梁梁桥桥 6.3混凝土简支梁桥的设计与计算混凝土简支梁桥的设计与计算6.3.4 公路桥梁荷载横向分布计算公路桥梁荷载横向分布计算根据各种梁式桥不同的横向联结构造根据各种梁式桥不同的横向联结构造建立计算模型，有以下几种荷建立计算模型，有以下几种荷载横向分布计算方式：载横向分布计算方式：（1）杠杆原理法杠杆原理法：把横向结构（桥面板和横隔梁）视为作在主梁上断开而：把横向结构（桥面板和横隔梁）视为作在主梁上断开而简支在其上的简支梁。简支在其上的简支梁。（2）偏心压力法偏心压力法（刚性横梁法）（刚

27、性横梁法）：把横隔梁视为作用刚性极大的梁。：把横隔梁视为作用刚性极大的梁。（3）横向铰接板（梁）法横向铰接板（梁）法：把相邻板（梁）之间视作铰接，只传递剪力。：把相邻板（梁）之间视作铰接，只传递剪力。（4）横向刚接梁法横向刚接梁法：把相邻主梁之间视为刚性连接，即传递剪力和弯矩。：把相邻主梁之间视为刚性连接，即传递剪力和弯矩。（5）比拟正交异性板法比拟正交异性板法：将主梁和横隔梁的刚度换算成正交两个方向刚度：将主梁和横隔梁的刚度换算成正交两个方向刚度不同的比拟弹性平板来求解。不同的比拟弹性平板来求解。2009-4-12桥梁工程by rkang 混混凝凝土土简简支支梁梁桥桥 6.3混凝土简支梁桥的

28、设计与计算混凝土简支梁桥的设计与计算6.3.4 公路桥梁荷载横向分布计算公路桥梁荷载横向分布计算（1）杠杆原理法杠杆原理法：把横向结构（桥面板和横隔梁）视为作在主梁上断开而：把横向结构（桥面板和横隔梁）视为作在主梁上断开而简支在其上的简支梁。简支在其上的简支梁。2009-4-12桥梁工程by rkang 混混凝凝土土简简支支梁梁桥桥 6.3混凝土简支梁桥的设计与计算混凝土简支梁桥的设计与计算6.3.4 公路桥梁荷载横向分布计算公路桥梁荷载横向分布计算（2）偏心压力法偏心压力法（刚性横梁法）（刚性横梁法）：把横隔梁视为作用刚性极大的梁。：把横隔梁视为作用刚性极大的梁。2009-4-12桥梁工程by rkang 混混凝凝土土简简支支梁梁桥桥 6.3混凝土简支梁桥的设计与计算混凝土简支梁桥的设计与计算6.3.4 公路桥梁荷载横向分布计算公路桥梁荷载横向分布计算6.3.4.3荷载横向分布系数荷载横向分布系数2009-4-12