桥梁工程荷载横向分布计算.pptx

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1、1一、荷载横向分布的基本概念1-1、研究横向分布的意义问题：结构力学纵向影响线及其应用？解决了纵向移动活载加载问题荷载横向分布解决活载横向移动问题；即：合理地计算各根主梁所分配到的车辆、人群等活荷载的效应（的比例）。第1页/共50页21-2、横向分布计算的两大类型1）铰接板桥和无内横梁的铰接梁桥；2）整体式板桥和刚接板（梁）桥；第2页/共50页31-3、荷载横向分布系数的概念导入对于简支梁桥弯距M（跨中）及剪力Q（支点），活载位置及主梁片数有关；右图：跨度l=6.0m，净宽2.7m 人行道桥，由两根预制钢筋混凝土梁上铺设预制钢筋混凝土板组成，人群荷载p=3kn/m2,求主梁所受人群荷载。设：a

2、1=1.0m,a2=1.5m;简支桥面板的支承力按杠杆原理分布：第3页/共50页41-3、荷载横向分布系数的概念导入（续）假定P=1kN依次作用在不同的位置，如：a1=0,1.0,2.5m,可得到1#梁受的荷载R1=1、0.6、0（kN）,就1#主梁的荷载横向分布影响线而言，任意荷载 P 对主梁的横向分布为：要使1#梁获得最大的人群荷载效应，则在横向分布影响线正值的桥宽范围内布载：maxR1=A p=1/2 1.04 2.6 p=1.3521.352 p人群荷载横向分布系数 m第4页/共50页51-4、梁桥荷载横向分布模型试验简介试验内容：有端横梁，但中间分无内横梁、一根跨中横梁、三根内横梁试

3、验弯距、挠度、支承力分布第5页/共50页6【属于1-4】试验结果无内横梁主梁弯距分布第6页/共50页7【属于1-4】试验结果三根内横梁主梁弯距分布第7页/共50页81-5、主梁内力横向分布计算横向分布计算原理：横向分布计算原理：整体桥梁结构必须采用影响面整体桥梁结构必须采用影响面加载计算最不利荷载加载计算最不利荷载;纵向影响线荷载横向分布影响线第8页/共50页9汽车人群忽略主梁间的横向结构的联系作用，把桥面板视作支承载主梁（肋）上的简支或悬臂梁；相邻主梁上分配到的荷载效应，服从杠杆原理。二、杠杆原理法第9页/共50页10三、刚性横梁法（偏心受压法）3-1 基本假定基本假定将多梁式桥梁简化为由纵

4、梁及横梁组成的梁格，计算各主梁在外荷载作用下分到的荷载；横梁刚度无限大；桥梁较窄时(B/L0.5)横梁基本不变形。适用条件：具有可靠联结的中间横隔梁且宽跨比小于或接近于0.5时B/l 0.5。第10页/共50页11【属于3-1】主梁变形示意图第11页/共50页123-2、变形的分解第12页/共50页133-2、变形的分解（续）1）纯竖向位移2）纯转动第13页/共50页143-3、各主梁位移与内力的关系第14页/共50页151）与竖向位移的关系（荷载与挠度关系）2）与转角的关系3-3、各主梁位移与内力的关系（续）第15页/共50页163-4、内外力平衡条件1）竖向位移时的平衡（竖向力平衡）2）转

5、动时的平衡（力矩平衡）第16页/共50页173-5、反力分布图与横向分布影响线反力分布图选定荷载位置，分别计算各主梁的反力横向分布影响线选定主梁，分别计算荷载作用在不同位置时的反力（两边梁）各主梁刚度相等第17页/共50页18【属于3-5】横向分布影响线第18页/共50页193-6、横向分布系数在横向分布影响线上用规范规定的车轮横向间距按最不利位置加载本方法的精度：边梁偏大，中梁偏小。第19页/共50页203-7、考虑主梁抗扭刚度的修正刚性横梁法修正刚性横梁法a3第20页/共50页21【属于3-7】竖向反力与扭矩的关系第21页/共50页22【属于3-7】转动时的扭矩平衡e、ai同侧取正号，异侧

6、取负号第22页/共50页23四、比拟正交异性板法（G-M法）对横向结构的联结刚性不同程度的假设B/L较大第23页/共50页244-1、计算原理适用条件：由主梁、连续的桥面板、多横隔梁组成的桥梁，且宽跨比较大时。尤其适用于密排主梁上多横梁的梁式结构。将由主梁、连续的桥面板和多横隔梁所组成的梁桥，比拟简化为一块矩形的平板；求解板在半波正弦荷载下的挠度利用挠度比与内力比、荷载比相同的关系计算横向分布影响线第24页/共50页25【属于4-1】比拟板示意图第25页/共50页26【属于4-1】比拟原理任何纵横梁格系结构比拟成的异性板，可以完全仿照真正的材料异性板来求解。第26页/共50页274-2、横向分

7、布计算根据荷载、挠度、内力的关系：第27页/共50页28根据内、外力的平衡：【属于4-2】第28页/共50页29位移互等定理引入Kki是欲计算的板条位置k、荷载位置i、扭弯参数以及纵、横向截面抗弯刚度之比 的函数，已经被制成图表。影响系数：荷载作用在任意位置i时的k点挠度值与同一荷载下的平均挠度之比制表人Guyon、Massonnet，本方法称G-M法【属于4-2】第29页/共50页30查表 表中只有9点值，必须通过内插计算实际位置值某主梁荷载横向影响线坐标主梁中距【属于4-2】第30页/共50页31【属于4-2】第31页/共50页32【属于4-2】第32页/共50页33查表值校对：【属于4-

8、2】第33页/共50页344-3、弯扭参数计算抗弯惯矩计算必须考虑受压翼板有效工作宽度第34页/共50页35【属于4-3】抗扭惯矩计算必须区分连续宽板与独立主梁翼板第35页/共50页361、计算几何特性：1）主梁、横梁的抗弯惯矩Ix、Iy，及比拟单宽抗弯惯矩Jx、Jy2）求主梁、横梁的抗扭惯矩ITx、ITy，及比拟单宽抗扭惯矩JTx、JTy；并求“JTx+JTy”计算扭弯参数 用2、计算、；3、计算各主梁横向影响线坐标1)（查表）K1、K02）求实际各梁位（必要时内插）处的K1、K03）用 值、公式 求K 4)用主梁数n除K，求得 4、绘影响线，“最不利”布载，计算跨中mc4-4、G-M 法的

9、实用计算步骤：第36页/共50页375-1 刚接梁法的基本假定与适用条件将多梁式桥梁简化为数根并列而相互间横向铰接的狭长板（梁）各主梁接缝间传递剪力、弯矩、水平压力、水平剪力用半波正弦荷载作用在某一板上，计算各板（梁）间的力分配关系。刚接梁法适用条件：1）相邻二片主梁的结合处可承受弯矩，or:2）桥面系虽未经处理，但有多片内横梁，or:3）桥面浇注成为一块整体板结构。五、刚（铰）接板（梁）法简介第37页/共50页38基本假定：基本假定：假定各主梁接缝间仅传递剪力g，求得传递剪力后，即可计算各板分配到的荷载5-2、铰接板法 简介第38页/共50页39【属于5-2】传递剪力根据板缝间的变形协调计算

10、第39页/共50页40【属于5-2】变位系数计算第40页/共50页41【属于5-2】图第41页/共50页42 各板块不相同时，必须将半波正弦荷载在不同的板条上移动计算。各板块相同时，根据位移互等定理，荷载作用在某一板条时的内力与该板条的横向分布影响线相同。位移互等定理板条相同【属于5-2】横向分布影响线第42页/共50页43在横向分布影响线上加栽【属于5-2】横向分布系数第43页/共50页44为计算方便，对于 不同梁数、不同几何尺寸的铰接板桥的计算结果可以列为表格，供设计时查用引入刚度参数【属于5-2】列表计算、刚度参数计算第44页/共50页45【属于5-2】半波正弦荷载引起的变形第45页/共

11、50页46六、横向分布系数沿桥纵向的变化 对于弯矩：由于跨中截面车轮加载值占总荷载的绝大多数，近似认为其它截面的横向分布系数与跨中相同简化计算。其它截面一般也可取不变的mc ，但中梁的mo、mc差距较大（尤其在横梁少于3根时），宜考虑沿跨径变化。在电算中纵桥向可以采用不同的横向分布系数第46页/共50页47【属于六】荷载横向分布系数沿桥跨的变化图第47页/共50页48六、横向分布系数沿桥纵向的变化（续）对于剪力从影响线看跨中与支点均占较大比例；从影响面看近似影响面与实际情况相差较大；第48页/共50页491）多横梁：从第1根内横梁起。2）横梁 1根时，从l/4起。【属于六】计算剪力时的简化处理第49页/共50页50感谢您的观看。第50页/共50页