混凝土简支梁的设计计算.优秀PPT.ppt
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1、 一、概述一、概述一、概述一、概述三、马路桥面板(行车道板)的计算三、马路桥面板(行车道板)的计算三、马路桥面板(行车道板)的计算三、马路桥面板(行车道板)的计算 四、铁路桥面板(道碴槽板)的计算四、铁路桥面板(道碴槽板)的计算四、铁路桥面板(道碴槽板)的计算四、铁路桥面板(道碴槽板)的计算五、马路桥梁荷载横向分布计算五、马路桥梁荷载横向分布计算五、马路桥梁荷载横向分布计算五、马路桥梁荷载横向分布计算 第三节第三节第三节第三节 混凝土简支梁桥的设计计算混凝土简支梁桥的设计计算混凝土简支梁桥的设计计算混凝土简支梁桥的设计计算二、结构尺寸的拟定二、结构尺寸的拟定二、结构尺寸的拟定二、结构尺寸的拟定
2、 七、横隔梁内力计算七、横隔梁内力计算七、横隔梁内力计算七、横隔梁内力计算六、马路和铁路主梁内力计算六、马路和铁路主梁内力计算六、马路和铁路主梁内力计算六、马路和铁路主梁内力计算 八、挠度、预拱度的计算八、挠度、预拱度的计算八、挠度、预拱度的计算八、挠度、预拱度的计算 一、概述一、概述 在桥梁设计中,一般总是先依据运用要求、跨径大小、桥面净空、在桥梁设计中,一般总是先依据运用要求、跨径大小、桥面净空、在桥梁设计中,一般总是先依据运用要求、跨径大小、桥面净空、在桥梁设计中,一般总是先依据运用要求、跨径大小、桥面净空、荷载等级、施工条件等基本资料,运用对结构的构造学问,并参考已有荷载等级、施工条件
3、等基本资料,运用对结构的构造学问,并参考已有荷载等级、施工条件等基本资料,运用对结构的构造学问,并参考已有荷载等级、施工条件等基本资料,运用对结构的构造学问,并参考已有桥梁的设计阅历,来拟定结构物各构件的截面形式和细部尺寸,估算结桥梁的设计阅历,来拟定结构物各构件的截面形式和细部尺寸,估算结桥梁的设计阅历,来拟定结构物各构件的截面形式和细部尺寸,估算结桥梁的设计阅历,来拟定结构物各构件的截面形式和细部尺寸,估算结构的自重;然后依据作用在结构上的荷载,用熟知的数学力学方法计算构的自重;然后依据作用在结构上的荷载,用熟知的数学力学方法计算构的自重;然后依据作用在结构上的荷载,用熟知的数学力学方法计
4、算构的自重;然后依据作用在结构上的荷载,用熟知的数学力学方法计算出结构各部分可能产生的最不利的内力;再由已求得的内力进行强度、出结构各部分可能产生的最不利的内力;再由已求得的内力进行强度、出结构各部分可能产生的最不利的内力;再由已求得的内力进行强度、出结构各部分可能产生的最不利的内力;再由已求得的内力进行强度、刚度和稳定性的验算,依此来推断原先拟定的尺寸是否符合要求。如不刚度和稳定性的验算,依此来推断原先拟定的尺寸是否符合要求。如不刚度和稳定性的验算,依此来推断原先拟定的尺寸是否符合要求。如不刚度和稳定性的验算,依此来推断原先拟定的尺寸是否符合要求。如不满足则重新修正原来的尺寸再进行验算,直到
5、满足为止。满足则重新修正原来的尺寸再进行验算,直到满足为止。满足则重新修正原来的尺寸再进行验算,直到满足为止。满足则重新修正原来的尺寸再进行验算,直到满足为止。在简支梁设计计算中的项目一般有主梁、横隔梁、桥面板和支在简支梁设计计算中的项目一般有主梁、横隔梁、桥面板和支在简支梁设计计算中的项目一般有主梁、横隔梁、桥面板和支在简支梁设计计算中的项目一般有主梁、横隔梁、桥面板和支座等。座等。座等。座等。计算的一般步骤为:主梁、横隔梁、桥面板、支座。计算的一般步骤为:主梁、横隔梁、桥面板、支座。计算的一般步骤为:主梁、横隔梁、桥面板、支座。计算的一般步骤为:主梁、横隔梁、桥面板、支座。二、结构尺寸的拟
6、定二、结构尺寸的拟定二、结构尺寸的拟定二、结构尺寸的拟定 1 1 1 1、尺寸的拟定的原则、尺寸的拟定的原则、尺寸的拟定的原则、尺寸的拟定的原则2 2 2 2、尺寸的拟定的内容、尺寸的拟定的内容、尺寸的拟定的内容、尺寸的拟定的内容1 1 1 1、尺寸的拟定的原则、尺寸的拟定的原则、尺寸的拟定的原则、尺寸的拟定的原则(1 1 1 1)每片梁的重量应当满足当地现有的运输工具和架梁设备)每片梁的重量应当满足当地现有的运输工具和架梁设备)每片梁的重量应当满足当地现有的运输工具和架梁设备)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实力,梁的平面尺寸必需满足装载限界的要求。的起吊实力,梁的平面
7、尺寸必需满足装载限界的要求。的起吊实力,梁的平面尺寸必需满足装载限界的要求。的起吊实力,梁的平面尺寸必需满足装载限界的要求。(2 2 2 2)结构应当是经济的)结构应当是经济的)结构应当是经济的)结构应当是经济的(3 3 3 3)结构的构造应当简洁,接头少。接头必需有耐久性,具有)结构的构造应当简洁,接头少。接头必需有耐久性,具有)结构的构造应当简洁,接头少。接头必需有耐久性,具有)结构的构造应当简洁,接头少。接头必需有耐久性,具有足够的刚度以保证结构的整体性足够的刚度以保证结构的整体性足够的刚度以保证结构的整体性足够的刚度以保证结构的整体性(4 4 4 4)为便于制造及更换,截面尺寸应力求标
8、准化。)为便于制造及更换,截面尺寸应力求标准化。)为便于制造及更换,截面尺寸应力求标准化。)为便于制造及更换,截面尺寸应力求标准化。(1 1)主梁梁高)主梁梁高(2 2)梁肋厚度)梁肋厚度(4 4)下翼缘板尺寸)下翼缘板尺寸(3 3)上翼缘板尺寸)上翼缘板尺寸2 2 2 2、尺寸的拟定的内容、尺寸的拟定的内容、尺寸的拟定的内容、尺寸的拟定的内容 梁高的确定应通过多方面的比较,它取决于经济、梁重、建筑梁高的确定应通过多方面的比较,它取决于经济、梁重、建筑高度以及运输净空等因素,标准设计还要考虑梁的标准化。高度以及运输净空等因素,标准设计还要考虑梁的标准化。铁路一般高度钢筋混凝土梁设计中,梁高与跨
9、度之比,约为铁路一般高度钢筋混凝土梁设计中,梁高与跨度之比,约为1/61/91/61/9,而预应力混凝土梁的高跨比为,而预应力混凝土梁的高跨比为1/101/111/101/11,跨度越大,比,跨度越大,比值越小。马路一般钢筋混凝土梁高跨比的经济范围约为值越小。马路一般钢筋混凝土梁高跨比的经济范围约为1/111/161/111/16;预应力混凝土梁的高跨比为;预应力混凝土梁的高跨比为1/151/251/151/25,通常随跨度增大而取较,通常随跨度增大而取较小值。小值。(1 1)主梁梁高)主梁梁高 梁肋厚度取决于最大主拉应力和主筋布置要求。因支座处剪力比梁肋厚度取决于最大主拉应力和主筋布置要求。
10、因支座处剪力比跨中大,故主拉应力确定梁肋厚度时,跨中区段可以减薄。梁肋变截跨中大,故主拉应力确定梁肋厚度时,跨中区段可以减薄。梁肋变截面位置可由主拉应力小于容许应力值及斜筋布置要求加以确定。为了面位置可由主拉应力小于容许应力值及斜筋布置要求加以确定。为了减轻构件重量,在满足受力要求的状况下,梁肋应尽量做的薄一些但减轻构件重量,在满足受力要求的状况下,梁肋应尽量做的薄一些但须要保证梁肋屈曲稳定条件,也不能使混凝土发生捣固困难。须要保证梁肋屈曲稳定条件,也不能使混凝土发生捣固困难。铁路钢筋混凝土简支梁的梁肋厚度,一般可接受铁路钢筋混凝土简支梁的梁肋厚度,一般可接受20cm20cm(跨中)(跨中)6
11、0cm60cm(端部)。(端部)。预应力混凝土梁的梁肋厚度一般不小于预应力混凝土梁的梁肋厚度一般不小于14cm14cm,并且当腹板内有预,并且当腹板内有预应力箍筋时,腹板厚度不得小于上下翼板梗腋之间腹板高度的应力箍筋时,腹板厚度不得小于上下翼板梗腋之间腹板高度的1/201/20,当无预应力箍筋时,则不得小于当无预应力箍筋时,则不得小于1/151/15。马路混凝土桥常用的梁肋厚度为马路混凝土桥常用的梁肋厚度为1518cm1518cm,视梁内主筋的直径和,视梁内主筋的直径和钢筋骨架的片数而定。钢筋骨架的片数而定。(2 2)梁肋厚度)梁肋厚度 上翼缘板宽度视主梁间距而定,在实际预制马路上翼缘板宽度视
12、主梁间距而定,在实际预制马路T T梁时,上翼缘板梁时,上翼缘板宽度应比主梁中距小宽度应比主梁中距小2cm2cm左右,以便在安装过程中调整位置和制作上的左右,以便在安装过程中调整位置和制作上的误差。误差。铁路桥梁道碴槽顶宽不应小于铁路桥梁道碴槽顶宽不应小于3.9cm3.9cm,以此确定上翼缘板宽度。,以此确定上翼缘板宽度。翼缘板厚度应满足强度和构造最小尺寸的要求。翼缘板厚度应满足强度和构造最小尺寸的要求。依据受力特点,翼缘板通常都做成变厚度的,即端部较薄。向根依据受力特点,翼缘板通常都做成变厚度的,即端部较薄。向根部渐渐加厚。部渐渐加厚。为了保证翼缘板与梁肋联结的整体性,翼缘板与梁肋连接处的厚为
13、了保证翼缘板与梁肋联结的整体性,翼缘板与梁肋连接处的厚度不应小于主梁高度的度不应小于主梁高度的1/121/12。对铁路桥梁,板与梗腋相交处不得小于。对铁路桥梁,板与梗腋相交处不得小于梁高的梁高的1/101/10(当梗腋斜坡不大于(当梗腋斜坡不大于1 1:3 3时)时)(3 3)上翼缘板尺寸)上翼缘板尺寸 下翼缘板尺寸依据主筋数量、类型、排列及规定的钢下翼缘板尺寸依据主筋数量、类型、排列及规定的钢筋净距和爱护层厚度加以确定。对预应力混凝土梁,则筋净距和爱护层厚度加以确定。对预应力混凝土梁,则主要取决预预应力钢筋的布置。为了获得最大偏心距,主要取决预预应力钢筋的布置。为了获得最大偏心距,预应力钢筋
14、应尽量排列在下翼缘板内,要求紧凑而且对预应力钢筋应尽量排列在下翼缘板内,要求紧凑而且对称于梁截面竖轴,混凝土爱护层和钢丝束管道净距应符称于梁截面竖轴,混凝土爱护层和钢丝束管道净距应符合有关规定。同时还应考虑到张拉端锚头的布置以及在合有关规定。同时还应考虑到张拉端锚头的布置以及在运输和架设过程中移梁的稳定性要求。运输和架设过程中移梁的稳定性要求。(4 4)下翼缘板尺寸)下翼缘板尺寸1.1.1.1.计算模型计算模型计算模型计算模型2.2.2.2.车辆荷载在板上的分布车辆荷载在板上的分布车辆荷载在板上的分布车辆荷载在板上的分布3.3.3.3.板的有效工作宽度板的有效工作宽度板的有效工作宽度板的有效工
15、作宽度 4.4.4.4.行车道板的内力计算行车道板的内力计算行车道板的内力计算行车道板的内力计算 三、马路桥面板(行车道板)的计算三、马路桥面板(行车道板)的计算三、马路桥面板(行车道板)的计算三、马路桥面板(行车道板)的计算 1.1.1.1.计算模型计算模型计算模型计算模型(1 1 1 1)概述)概述)概述)概述(2 2 2 2)行车道板的分类)行车道板的分类)行车道板的分类)行车道板的分类(1 1 1 1)概述)概述)概述)概述 混凝土肋梁桥的桥面板是干脆承受车辆轮压的混凝混凝土肋梁桥的桥面板是干脆承受车辆轮压的混凝混凝土肋梁桥的桥面板是干脆承受车辆轮压的混凝混凝土肋梁桥的桥面板是干脆承受
16、车辆轮压的混凝土板,它与主梁梁肋和横隔梁联接在一起,既保证梁土板,它与主梁梁肋和横隔梁联接在一起,既保证梁土板,它与主梁梁肋和横隔梁联接在一起,既保证梁土板,它与主梁梁肋和横隔梁联接在一起,既保证梁的整体作用,又将活载传递于主梁。的整体作用,又将活载传递于主梁。的整体作用,又将活载传递于主梁。的整体作用,又将活载传递于主梁。混凝土肋板式梁桥的行车道板在构造上与主梁和横隔梁联结混凝土肋板式梁桥的行车道板在构造上与主梁和横隔梁联结混凝土肋板式梁桥的行车道板在构造上与主梁和横隔梁联结混凝土肋板式梁桥的行车道板在构造上与主梁和横隔梁联结在一起,形成困难的梁格体系图在一起,形成困难的梁格体系图在一起,形
17、成困难的梁格体系图在一起,形成困难的梁格体系图6.3.16.3.16.3.16.3.1。按其支状况可分为:。按其支状况可分为:。按其支状况可分为:。按其支状况可分为:(一)单边支承(一)单边支承(一)单边支承(一)单边支承(二)两边支承(二)两边支承(二)两边支承(二)两边支承(三)三边支承(三)三边支承(三)三边支承(三)三边支承(四)四边支承(四)四边支承(四)四边支承(四)四边支承(2 2 2 2)行车道板的分类)行车道板的分类)行车道板的分类)行车道板的分类 依据探讨,对四边支承的板只要板的长边与短边之比依据探讨,对四边支承的板只要板的长边与短边之比依据探讨,对四边支承的板只要板的长边
18、与短边之比依据探讨,对四边支承的板只要板的长边与短边之比2222,则荷载,则荷载,则荷载,则荷载的绝大部分会沿短边方向传递,而沿长边方向传递的荷载将不足的绝大部分会沿短边方向传递,而沿长边方向传递的荷载将不足的绝大部分会沿短边方向传递,而沿长边方向传递的荷载将不足的绝大部分会沿短边方向传递,而沿长边方向传递的荷载将不足6%6%6%6%。比。比。比。比值越大沿长边方向传递的荷载越小。值越大沿长边方向传递的荷载越小。值越大沿长边方向传递的荷载越小。值越大沿长边方向传递的荷载越小。2222的周边支承板当作仅由短跨承受荷载的单向板来设计的周边支承板当作仅由短跨承受荷载的单向板来设计的周边支承板当作仅由
19、短跨承受荷载的单向板来设计的周边支承板当作仅由短跨承受荷载的单向板来设计计算,而在长跨方向只布置一些构造钢筋。计算,而在长跨方向只布置一些构造钢筋。计算,而在长跨方向只布置一些构造钢筋。计算,而在长跨方向只布置一些构造钢筋。2222的板,则称为双向板,须要按两个方向分别配置受力钢的板,则称为双向板,须要按两个方向分别配置受力钢的板,则称为双向板,须要按两个方向分别配置受力钢的板,则称为双向板,须要按两个方向分别配置受力钢筋。筋。筋。筋。2 2 2 2 的装配式的装配式的装配式的装配式T T T T梁,板的支承有两种状况:梁,板的支承有两种状况:梁,板的支承有两种状况:梁,板的支承有两种状况:(
20、A A A A)对翼缘板的端边是自由边,另三边由主梁及横隔梁支承的板,)对翼缘板的端边是自由边,另三边由主梁及横隔梁支承的板,)对翼缘板的端边是自由边,另三边由主梁及横隔梁支承的板,)对翼缘板的端边是自由边,另三边由主梁及横隔梁支承的板,可以像边梁外侧的翼缘板一样视为沿短跨一端嵌固而另一端为自由的悬可以像边梁外侧的翼缘板一样视为沿短跨一端嵌固而另一端为自由的悬可以像边梁外侧的翼缘板一样视为沿短跨一端嵌固而另一端为自由的悬可以像边梁外侧的翼缘板一样视为沿短跨一端嵌固而另一端为自由的悬臂板来分析。臂板来分析。臂板来分析。臂板来分析。(B B B B)对相邻翼缘板在端部相互形成铰接缝的状况,则行车道
21、板应按)对相邻翼缘板在端部相互形成铰接缝的状况,则行车道板应按)对相邻翼缘板在端部相互形成铰接缝的状况,则行车道板应按)对相邻翼缘板在端部相互形成铰接缝的状况,则行车道板应按一端嵌固另一端铰接的悬臂板进行计算。一端嵌固另一端铰接的悬臂板进行计算。一端嵌固另一端铰接的悬臂板进行计算。一端嵌固另一端铰接的悬臂板进行计算。总之,按受力状况,实际工程中最常见的行车道板可以分为:单总之,按受力状况,实际工程中最常见的行车道板可以分为:单总之,按受力状况,实际工程中最常见的行车道板可以分为:单总之,按受力状况,实际工程中最常见的行车道板可以分为:单向板、悬臂板、铰结板和双向板向板、悬臂板、铰结板和双向板向
22、板、悬臂板、铰结板和双向板向板、悬臂板、铰结板和双向板.梁格构造和桥面板的支承方式梁格构造和桥面板的支承方式梁格构造和桥面板的支承方式梁格构造和桥面板的支承方式2.2.2.2.车辆荷载在板上的分布车辆荷载在板上的分布车辆荷载在板上的分布车辆荷载在板上的分布(1 1 1 1)概述)概述)概述)概述(2 2 2 2)车辆荷载在板上的分布面积车辆荷载在板上的分布面积车辆荷载在板上的分布面积车辆荷载在板上的分布面积 马路汽车车轮压力通过桥面铺状层扩散到钢筋混凝土路桥面板,马路汽车车轮压力通过桥面铺状层扩散到钢筋混凝土路桥面板,马路汽车车轮压力通过桥面铺状层扩散到钢筋混凝土路桥面板,马路汽车车轮压力通过
23、桥面铺状层扩散到钢筋混凝土路桥面板,由于板的计算跨径相对于轮压分布宽度不是很大,故在计算中将轮由于板的计算跨径相对于轮压分布宽度不是很大,故在计算中将轮由于板的计算跨径相对于轮压分布宽度不是很大,故在计算中将轮由于板的计算跨径相对于轮压分布宽度不是很大,故在计算中将轮压作为分布荷载来处理。压作为分布荷载来处理。压作为分布荷载来处理。压作为分布荷载来处理。为了便利计算,通常可近似的把车轮与桥面的接触面看作是矩形为了便利计算,通常可近似的把车轮与桥面的接触面看作是矩形为了便利计算,通常可近似的把车轮与桥面的接触面看作是矩形为了便利计算,通常可近似的把车轮与桥面的接触面看作是矩形面积。面积。面积。面
24、积。荷载在铺状层内的扩散分布,依据试验探讨,对混凝土或沥青面荷载在铺状层内的扩散分布,依据试验探讨,对混凝土或沥青面荷载在铺状层内的扩散分布,依据试验探讨,对混凝土或沥青面荷载在铺状层内的扩散分布,依据试验探讨,对混凝土或沥青面层,可以偏平安的假定呈层,可以偏平安的假定呈层,可以偏平安的假定呈层,可以偏平安的假定呈45454545角扩散。因此作用在钢筋混凝土桥面板角扩散。因此作用在钢筋混凝土桥面板角扩散。因此作用在钢筋混凝土桥面板角扩散。因此作用在钢筋混凝土桥面板顶面的矩形荷载压力面的边长为:顶面的矩形荷载压力面的边长为:顶面的矩形荷载压力面的边长为:顶面的矩形荷载压力面的边长为:(1 1 1
25、 1)概述)概述)概述)概述沿行车方向沿行车方向沿行车方向沿行车方向 a a a a1 1 1 1=a=a=a=a2 2 2 2+2H+2H+2H+2H沿横向沿横向沿横向沿横向 b b b b1 1 1 1=b=b=b=b2 2 2 2+2H+2H+2H+2HH H H H 为铺装层厚度为铺装层厚度为铺装层厚度为铺装层厚度 当车辆荷载作用于桥面板上时作用于板面上的局部分布荷载为:当车辆荷载作用于桥面板上时作用于板面上的局部分布荷载为:当车辆荷载作用于桥面板上时作用于板面上的局部分布荷载为:当车辆荷载作用于桥面板上时作用于板面上的局部分布荷载为:轮重,汽车轴重轮重,汽车轴重轮重,汽车轴重轮重,汽
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