混凝土悬臂与连续体系梁桥的计算.pptx
《混凝土悬臂与连续体系梁桥的计算.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《混凝土悬臂与连续体系梁桥的计算.pptx(92页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第四章 混凝土悬臂与连续体系梁桥的计算4-1 结构恒载及活载内力计算4-2 结构次内力计算4-3 牛腿计算4-4 悬臂施工时挠度和预拱度计算-第1页/共92页第一节第一节 结构恒载及活载内力计算结构恒载及活载内力计算一、恒载内力计算u简支梁桥:是按照成桥以后的结构图式进行分析;u连续梁桥等超静定结构:应根据它所采用的施工方法来确定其计算图式。以连续梁为例,施工方法大体有以下几种:整体施工法;简支连续施工法逐孔施工法;悬臂施工法;顶推施工法等。1.1.计算特点计算特点可按照成桥状态,一次建可按照成桥状态,一次建立结构计算图式立结构计算图式按施工过程,分阶段建立结构受力图式第2页/共92页单跨固定
2、梁分别采用整体现浇和分段现浇的施工方法自重内力图第3页/共92页2.2.悬臂浇筑施工时连续梁的恒载内力计算悬臂浇筑施工时连续梁的恒载内力计算第4页/共92页第5页/共92页3.3.顶推法施工时连续梁桥的恒载内力计算顶推法施工时连续梁桥的恒载内力计算全桥每个截面的内力不断地从负弯矩一正弯矩一负弯矩呈反复性的变化。为了改善这种施工方法带来的负面影响,一般采用以下措施:在顶推梁的最前端设置临时钢导梁(又称鼻梁),长度约为主梁跨径L的0.60.7倍左右;当主梁跨径较大(一般60m)时,可设置临时墩,或增设三角形临时钢斜托;配置适量的临时预应力钢束。第6页/共92页第7页/共92页第8页/共92页台座上
3、梁段不参与计算,靠近台座的桥台处可取为完全铰;每个顶推阶段均按该阶段全桥实际跨径布置和荷载图式进行整体内力分析,而不是对不同阶段计算进行叠加,即截面内力是流动的、而不是叠加的。1)计算假定2)最大正弯矩截面的计算顶推连续梁计算图示第9页/共92页3)最大负弯矩截面计算导梁接近前方支点:前支点支承在导梁约一半长度处:第10页/共92页4)一般梁截向的内力计算各支点截面在端弯矩Md作用下的弯矩:各支点截面在主梁自重作用下的弯矩:各支点截面的总恒载弯矩Mi为:导梁完全处在悬臂状态,多跨连续梁可分解为下图所示的两种情况计算,然后叠加。对弯矩无影响第11页/共92页等截面等跨径连续梁在端弯矩作用下支点弯
4、矩系数跨跨数数各支点截面弯矩系数各支点截面弯矩系数1 1nM0M1M2M3M4M5M6M7M8M9M1010-1200.250000-130-0.0666670.266667-1400.017857-0.0714290.267857-150-0.0047850.019139-0.0717710.267943-1600.001282-0.0051280.019231-0.0717950.267949-170-0.0003440.001374-0.0051530.019237-0.0717970.267949-1800.000092-0.0003680.001381-0.0051550.01923
5、8-0.0717970.267949-190-0.0000250.000097-0.0003700.001381-0.0051550.019238-0.0717970.267949-11000.000007-0.0000260.000099-0.0003700.001381-0.0051550.019238-0.0717970.267949-1第12页/共92页等截面等跨径连续梁在自重作用下支点弯矩系数 跨跨数数各支点截面弯矩系数各支点截面弯矩系数2nM0M1M2M3M4M5M6M7M8M9M1010020-0.125000030-0.100000-0.100000040-0.107143-0
6、.071428-0.107143050-0.105263-0.078947-0.078947-0.105263060-0.105769-0.076923-0.086538-0.076923-0.105769070-0.105634-0.077465-0.084507-0.084507-0.077465-0.105634080-0.105670-0.077320-0.085052-0.082474-0.085052-0.077320-0.105670090-0.105660-0.077358-0.084906-0.083019-0.083019-0.084906-0.077358-0.10566
7、00100-0.105663-0.077348-0.084945-0.082873-0.083564-0.082873-0.084945-0.077348-0.1056630第13页/共92页【例2-4-1】如图所示,设主梁的荷载集度q自=10kN/m,导梁长度l导l=0.654026m,荷载集度q导=1kN/m(=0.1),导梁与主梁的刚度比E导I导/EI=0.15,试计算该主梁的最大和最小的弯矩值。方法1:按近似公式计算1)求主梁最大正弯矩值第14页/共92页方法2:4号结点的弯矩3号中支点截面的弯矩系数分别为:3号支点总弯矩为:最大正弯矩值为:第15页/共92页2)求主梁最大负弯矩值按导
8、粱接近前方支点的计算图式:按导梁中点支在3号墩顶的图式(d)计算:此值与有限元法程序的计算使-1958kNm十分吻合。经比较,以按此图式算得的负弯矩值最大,该截面距主梁前端的距离约为27m。第16页/共92页二、箱梁剪力滞效应及有效宽度1.剪力滞概念 由于箱梁腹板的存在,剪应力在顶、底板上的分布是不均匀的,腹板处最大、远离腹板逐渐减小,这种现象称之为“剪力滞后现象”。第17页/共92页2.有效宽度的实用计算法1)原 理 实际设计按精确剪力滞计算公式或空间有限元来分析截面应力不方便;往往采用偏安全的实用计算方法翼缘有效宽度法,其步骤:按平面杆系结构理论计算箱梁截面内力(弯矩)用有效宽度折减系数将
9、箱形截面翼缘宽度进行折减 按照折减后的截面尺寸进行配筋设计和应力计算。有效分布宽度定义:按初等梁理论公式算得的应力与实际应力峰值接近相等的那个翼缘折算宽度,称做有效宽度。第18页/共92页2)规范规定我国新公路桥规,对箱形截面梁在腹板两侧上、下翼缘的有效宽度bmi作如下规定:(1)简支梁、连续梁各跨中部梁段,悬臂梁中间跨中部梁段(2)简支梁支点,连续梁边、中支点,悬臂梁悬臂段箱形截面翼缘有效宽度第19页/共92页 简支梁和连续梁各跨中部梁段、悬臂梁中间跨中部梁段翼缘的有效宽度;简支梁支点、连续梁边支点和中间支点、悬臂梁悬臂段翼缘的有效宽度;取值:第20页/共92页 结结 构构 体体 系系简简支
10、支梁梁连连续续梁梁边边跨跨中中间间跨跨悬悬臂臂梁梁第21页/共92页(3)当梁高 hbi/0.3时,翼缘有效宽度采用翼缘实际宽度。(4)计算预加力引起混凝土应力时,由预加力作为轴向力产生的应力可按翼缘全宽计算;由预加力偏心引起的弯矩产生的应力可按翼缘有效宽度计算。(5)对超静定结构进行内力分析时,箱形截面梁翼缘宽度可取全宽。第22页/共92页三、活载内力计算与施工方法无关 非简支体系梁桥的荷载横向分布系数mi和内力影响线竖标yi,分别作一些补充介绍。1.荷载横向分布计算的等代简支梁法 将多室箱梁假想将多室箱梁假想地从各室顶、底板中地从各室顶、底板中点切开,使之变为由点切开,使之变为由n n片片
11、T T形梁形梁(或或I I字形梁字形梁)组成的桥跨结构。组成的桥跨结构。1)基本原理第23页/共92页 按照在同等集中荷载P=1作用下 跨中挠度W 相等的原理来反算抗弯惯矩换算系数Cw。即:同理:令实际梁与等代梁在集中扭矩T=1作用下扭转(自由扭转)角相等的条件来反求连续梁中跨的抗扭惯矩换算系数C,即:第24页/共92页各跨换算系数求出后,代入修正偏心压力法公式。修正偏心压力法公式:修正抗扭修正系数:同理,连续梁边跨也是在其中点施加P=1和T=1分别来反算该跨的换算系数Cw和 。第25页/共92页 CW表达式 图d中跨等代梁在P作用下,跨中挠度W代为:截面抗弯刚度为EIc的简支 梁跨中挠度为W
12、简为:两式比较,得:具有与实际梁跨中截面抗弯惯矩Ic相同的等截面简支梁跨中挠度非简支体系梁桥中某跨跨中挠度2)Cw的计算第26页/共92页 悬臂体系悬臂跨的CW计算a)悬臂梁桥有悬臂端,故等代简支梁的跨长应取悬臂跨长的两倍,且作用于跨中集中力P=2。b)变截面悬臂梁端部的挠度W非可用力学中的各种近似方法(图解解析法、纽玛克法等)或者平面杆系有限元法程序求解c)等代简支梁的跨中挠度W简可容易得出d)将W非和W简值代入式(4-3-3),便可确定出等代简支梁抗弯惯矩换算系数CW。第27页/共92页3)C的计算一般形式:一般形式:悬臂体系:悬臂体系:(变截面)(变截面)第28页/共92页4)荷载增大系
13、数 工程上为了计算的简化和偏安全取值起见,可假定图中每片梁均达到了边梁的荷载横向分布系数mmax,于是引入荷载增大系数的概念,它可表为:第29页/共92页【例2-4-2】图所示三跨变高度连续箱梁桥的跨径组合为40+60+40m,混凝土为C40,截面周边平均尺寸变化规律示于图b)及表中,试求边跨及中跨抗扭修正系数及边跨的荷载增大系数。第30页/共92页1)Cw的计算解:解:计算边跨和中跨的跨中截面抗弯惯矩Ic 分别计算该两跨的简支梁跨中挠度(单位为m):应用平面杆系有限元计算程序分别计算边跨和中跨跨中在集中力P作用下的跨中挠度:第31页/共92页 计算两跨的抗弯惯性矩换算系数Cw:2)C的计算
14、计算各截面抗扭惯矩ITi以图中0号截面为例进行计算:第32页/共92页 计算两跨的抗扭惯性矩换算系数C:3)抗扭修正系数计算边跨边跨中跨中跨第33页/共92页4)荷载增大系数计算 左侧1腹板的荷载横向分布影响线 左侧1腹板的荷载横向分布系数 按荷载横向分布影响线进行内插,可得两行车和三行车合力作用点所对应的竖标分别为0.5368和0.5163。对于两行车的荷载横向分布系数:对于三行车的荷载横向分布系数:第34页/共92页 求荷载增大系数对于二车道:对于三车道:经比较,对于边跨应取2.4163第35页/共92页2.非简支体系梁桥的内力影响线1)双悬臂梁桥属静定结构,主梁(等高、变高)的内力影响线
15、均呈线性变化。跨中截面除存在正弯矩影响线区段外,还存在负弯矩影响线区段,直至两侧挂梁的最外支点C和D。支点A存在负弯矩影响线区段,其受影响的范围仅局限在相邻的挂梁及悬臂段。第36页/共92页支点A内、外(左、右)侧的剪力影响线的分布规律是截然不同的,其左侧的影响线亦仅限于相邻的挂梁和悬臂段。支点A的反力影响线均受两侧悬臂及挂梁段的影响,但它们符号相反,影响线竖标值的大小也不同。第37页/共92页2)T形刚构T形刚构的控制截面主要是悬臂根部截面。与双悬臂梁的影响线相比的共同点:影响线均呈线性分布;每个T构受荷载影响的区段仅局限在两侧挂梁的外支点以内。二者的差异:T构上无正弯矩影响线区段T构的墩身
16、截面也受桥面荷载影响,其单侧影响线分布规律与T构根部截面相同。第38页/共92页3)连续梁桥属超静定结构,各种内力影响线的基本特点是呈曲线分布的形式;计算公式比悬臂梁桥复杂得多,尤其当跨径不等且截面呈变高度时,手算十分困难,只能应用计算机方法求数值解;等截面连续梁桥可直接从手册中查到欲算截面的内力影响线竖标值;不论等截面还是变截面,在跨径相同时,连续梁内力影响线的分布形式不论等截面还是变截面,在跨径相同时,连续梁内力影响线的分布形式是是相似相似的。用的。用机动法机动法,可很快得到各种内力影响线分布规律,据此考虑如,可很快得到各种内力影响线分布规律,据此考虑如何进行纵向布载,或用来判断计算机程序
17、的结果有何进行纵向布载,或用来判断计算机程序的结果有无差无差错。错。第39页/共92页4)连续刚构连续刚构桥内力影响线要比连续梁桥更复杂,是因墩与梁固结、共同受力,用机动法很难准确得到影响线示意图,故只能借助计算机程序来完成。其中有的影响线在同一跨内出现反号,这在相同跨径的连续梁桥中就不会出现。第40页/共92页第二节第二节 结构次内力的计算结构次内力的计算一、次内力的概念 超静定结构(连续梁和连续刚构等)因各种强迫变形(例如预应力、徐变、收缩、温度及基础沉降等)而在多余约束处产生的附加内力,统称次内力或二次内力。静定结构静定结构超静定结构超静定结构初预矩初预矩第41页/共92页二、预应力次内
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 混凝土 悬臂 连续 体系 计算
限制150内