桥梁计算专题空间梁格法学习教案.pptx

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1、会计学1桥梁计算专题空间梁格法桥梁计算专题空间梁格法第一页，编辑于星期二：点 三十六分。空间梁格法空间梁格法空间梁格法空间梁格法n n适用范围适用范围n n宽梁宽梁n n斜梁斜梁n n人字形异形梁人字形异形梁n n空间复杂结构空间复杂结构n n求解方法求解方法n n简化成平面杆系简化成平面杆系n n空间杆系空间杆系第1页/共25页第二页，编辑于星期二：点 三十六分。空间梁格简化成平面杆系空间梁格简化成平面杆系空间梁格简化成平面杆系空间梁格简化成平面杆系n n计算荷载横向分布系数计算荷载横向分布系数n n方法方法n n杠杆法杠杆法n n刚性横梁法（偏心受压法）刚性横梁法（偏心受压法）n n修正刚

2、性横梁法修正刚性横梁法n n铰接板（梁）法铰接板（梁）法n n刚接梁法刚接梁法n n比拟正交异性板法比拟正交异性板法n n优点优点n n取单片梁进行分析，概念清晰，易于手算取单片梁进行分析，概念清晰，易于手算n n缺点缺点n n以变量分离为前提，存在一定的误差以变量分离为前提，存在一定的误差n n适用范围小适用范围小第2页/共25页第三页，编辑于星期二：点 三十六分。杠杆法杠杆法杠杆法杠杆法n n适用条件n n主梁间的横向联系很弱n n桥面板在主梁梁肋上断开n n双主梁桥n n靠近主梁支点的荷载横向分布影响线 第3页/共25页第四页，编辑于星期二：点 三十六分。刚性横梁法（偏心压力法）刚性横梁

3、法（偏心压力法）刚性横梁法（偏心压力法）刚性横梁法（偏心压力法）n n适用条件n n桥的宽跨比B/L小于或接近于0.5n n在梁的两端、跨中或四分点处设置中间横梁，横梁刚度相对纵梁大得多n n基本假设基本假设n n所有横梁的刚度为无穷大所有横梁的刚度为无穷大n n不考虑纵梁的抗扭刚度不考虑纵梁的抗扭刚度n n若考虑纵梁的抗扭刚度则为修若考虑纵梁的抗扭刚度则为修正刚性横梁法正刚性横梁法第4页/共25页第五页，编辑于星期二：点 三十六分。刚性横梁法（偏心压力法）刚性横梁法（偏心压力法）刚性横梁法（偏心压力法）刚性横梁法（偏心压力法）n n横向影响线的计算方法横向影响线的计算方法n n横向影响线为直

4、线横向影响线为直线n n计算公式计算公式:第5页/共25页第六页，编辑于星期二：点 三十六分。铰接板（梁）法铰接板（梁）法铰接板（梁）法铰接板（梁）法n n适用条件n n横向连接刚度较弱n n装配式板桥（用现浇混凝土纵向装配式板桥（用现浇混凝土纵向企口缝连接）企口缝连接）n n装配式梁桥（在翼板间用焊接钢装配式梁桥（在翼板间用焊接钢板或伸出交叉钢筋连接且无中间板或伸出交叉钢筋连接且无中间横隔梁）横隔梁）n n横向连接只传递剪力，不传递弯横向连接只传递剪力，不传递弯矩矩第6页/共25页第七页，编辑于星期二：点 三十六分。刚接梁法刚接梁法刚接梁法刚接梁法n n适用条件n n翼缘板刚性连接的肋梁桥n

5、 n横向连接不仅可以传递剪力，而且可以传递弯矩第7页/共25页第八页，编辑于星期二：点 三十六分。比拟正交异性板法（比拟正交异性板法（比拟正交异性板法（比拟正交异性板法（G-MG-MG-MG-M法）法）法）法）n n计算步骤计算步骤n n将纵梁的抗弯惯矩和抗扭惯矩分别除以纵梁宽将纵梁的抗弯惯矩和抗扭惯矩分别除以纵梁宽b b，将横梁，将横梁的抗弯惯矩和抗扭惯矩分别除以横梁宽度的抗弯惯矩和抗扭惯矩分别除以横梁宽度a a，得到，得到比拟正交异性板。比拟正交异性板。n n按弹性力学理论，求得跨中单位荷载按弹性力学理论，求得跨中单位荷载P=1P=1作用于某一作用于某一片梁跨中截面的横向挠度曲线片梁跨中截

6、面的横向挠度曲线n n每根主梁覆盖的部分挠曲线面积与挠曲线总面积每根主梁覆盖的部分挠曲线面积与挠曲线总面积之比就是该梁分配到的荷载之比就是该梁分配到的荷载n n编制实用图表编制实用图表第8页/共25页第九页，编辑于星期二：点 三十六分。空间梁格法空间梁格法空间梁格法空间梁格法n n等效原则等效原则n n将分散的板式或箱梁每一段内的弯曲刚度和抗扭刚度集中将分散的板式或箱梁每一段内的弯曲刚度和抗扭刚度集中于最邻近的等效梁格内于最邻近的等效梁格内n n实际结构纵向刚度集中于纵向梁格内，横向刚度集实际结构纵向刚度集中于纵向梁格内，横向刚度集中于横向梁格中于横向梁格n n原型实际结构和对应的等效梁格承受

7、相同荷载时，原型实际结构和对应的等效梁格承受相同荷载时，两者的挠曲是恒等的两者的挠曲是恒等的n n任一梁格内的弯矩、剪力和扭矩应等于该梁格所代表的任一梁格内的弯矩、剪力和扭矩应等于该梁格所代表的实际结构部分的内力实际结构部分的内力n n优点优点n n可以借助于电算手段直接计算结构内力可以借助于电算手段直接计算结构内力n n计算精度相对较高计算精度相对较高n n缺点缺点n n若刚度等效、荷载等效有误，则计算误差较大若刚度等效、荷载等效有误，则计算误差较大第9页/共25页第十页，编辑于星期二：点 三十六分。空间梁格体系空间梁格体系空间梁格体系空间梁格体系-实心板结构实心板结构实心板结构实心板结构n

8、 n梁格网格划分梁格网格划分n n等宽正交板等宽正交板n n纵梁纵梁n n纵梁间距一般为纵梁间距一般为2323倍板厚至倍板厚至1/41/4计算跨径之间计算跨径之间n n边梁位置一般设在距板边缘边梁位置一般设在距板边缘0.30.3倍板厚处倍板厚处n n横梁横梁n n横梁间距应尽量与纵向梁格间距离一致横梁间距应尽量与纵向梁格间距离一致n n横梁间距约小于计算跨径的横梁间距约小于计算跨径的1/41/4n n在受力较大处或内力突变处通常应加密梁格网格在受力较大处或内力突变处通常应加密梁格网格n n横梁与纵梁应正交横梁与纵梁应正交第10页/共25页第十一页，编辑于星期二：点 三十六分。空间梁格体系空间梁

9、格体系空间梁格体系空间梁格体系-实心板结构实心板结构实心板结构实心板结构n n梁格网格划分梁格网格划分n n斜交板斜交板n n特点特点n n靠近钝角处出现上拱弯矩靠近钝角处出现上拱弯矩n n在钝角处出现较大的反力和剪力在钝角处出现较大的反力和剪力,在锐角角隅处出现较小的反在锐角角隅处出现较小的反力力,还可能出现翘起还可能出现翘起n n承受扭转较大承受扭转较大n n网格划分原则网格划分原则n n尽量与力的作用方向或结构的配筋方向一致尽量与力的作用方向或结构的配筋方向一致n n梁格间距参考正交板梁格间距参考正交板n n当斜交角较小于当斜交角较小于2020n n当桥面较窄且斜交角较大当桥面较窄且斜交

10、角较大(大于大于20)20)n n当桥面较宽且斜交角较大当桥面较宽且斜交角较大(大于大于20)20)第11页/共25页第十二页，编辑于星期二：点 三十六分。空间梁格体系空间梁格体系空间梁格体系空间梁格体系-实心板结构实心板结构实心板结构实心板结构n n梁格截面特梁格截面特性性第12页/共25页第十三页，编辑于星期二：点 三十六分。空间梁格体系空间梁格体系空间梁格体系空间梁格体系-梁板或梁结构梁板或梁结构梁板或梁结构梁板或梁结构n n梁格网格划分梁格网格划分n n纵梁纵梁n n纵梁与原纵梁中心线重合纵梁与原纵梁中心线重合n n虚拟横梁虚拟横梁n n若实际结构无横梁，则须设虚拟横梁，虚若实际结构无

11、横梁，则须设虚拟横梁，虚拟横梁的选择理论上具有任意性拟横梁的选择理论上具有任意性,但一般约但一般约取计算跨径的取计算跨径的1/41/81/41/8n n若支点处有横梁若支点处有横梁,则必须在该处设置一根横梁则必须在该处设置一根横梁第13页/共25页第十四页，编辑于星期二：点 三十六分。空间梁格体系空间梁格体系空间梁格体系空间梁格体系-梁板或梁结构梁板或梁结构梁板或梁结构梁板或梁结构n n 梁格构件的截面特性梁格构件的截面特性n n纵梁纵梁n n对于装配式空心板可取实际纵梁的刚度；对于装配式空心板可取实际纵梁的刚度；n n对于对于T T梁或梁或“工工”字型梁，若纵梁间距大于计算跨径的字型梁，若纵

12、梁间距大于计算跨径的1/61/6，或悬臂长度超过计，或悬臂长度超过计算跨径的算跨径的1/121/12，由于剪力滞的影响，要考虑翼缘的有效宽度；，由于剪力滞的影响，要考虑翼缘的有效宽度；n n横梁横梁n n若结构无横隔板，对于若结构无横隔板，对于T T梁虚拟横梁可用宽度为梁虚拟横梁可用宽度为a a，高度，高度h h的板的刚度来等效；的板的刚度来等效；n n若有横隔板，且间距不大时，可不加虚拟横梁，横梁刚度按若有横隔板，且间距不大时，可不加虚拟横梁，横梁刚度按T T梁来计算。梁来计算。第14页/共25页第十五页，编辑于星期二：点 三十六分。空间梁格体系空间梁格体系空间梁格体系空间梁格体系-梁板或梁

13、结构梁板或梁结构梁板或梁结构梁板或梁结构n n若有横隔板，且间距较大时，须加虚拟横梁若有横隔板，且间距较大时，须加虚拟横梁n n若为铰接板，横梁间须设铰若为铰接板，横梁间须设铰n n虚拟横梁只考虑对结构刚度的贡献，不计质量的贡献虚拟横梁只考虑对结构刚度的贡献，不计质量的贡献n n对于具有圆形孔的空心板，挖空率对于具有圆形孔的空心板，挖空率d/h=0.470.81d/h=0.470.81时时,虚拟横梁刚度为虚拟横梁刚度为:n n若截面挖空率增大若截面挖空率增大,空心部分形状一般为矩形空心部分形状一般为矩形,空心板则为多室结空心板则为多室结构构,虚拟横梁的刚度按两片宽为虚拟横梁的刚度按两片宽为b

14、b的板来模拟的板来模拟第15页/共25页第十六页，编辑于星期二：点 三十六分。空间梁格体系空间梁格体系空间梁格体系空间梁格体系-宽箱梁宽箱梁宽箱梁宽箱梁n n梁格网格划分梁格网格划分n n纵梁纵梁n n纵梁位置与纵向腹板重合纵梁位置与纵向腹板重合n n在悬臂边缘处设一虚拟纵梁，以便在悬臂边缘处设一虚拟纵梁，以便于计算悬臂处的荷载于计算悬臂处的荷载n n对于具有斜腹板的箱梁，斜腹对于具有斜腹板的箱梁，斜腹板对应的纵梁设在水平投影的板对应的纵梁设在水平投影的中心处中心处n n横梁横梁n n若横隔板相当多，横梁位置应与横隔板若横隔板相当多，横梁位置应与横隔板重心重合重心重合n n若横隔板间距较大，则

15、必须增加虚若横隔板间距较大，则必须增加虚拟横梁，间距一般为反弯点之间距拟横梁，间距一般为反弯点之间距离的离的1/41/4，较密的间距可使结构模型具，较密的间距可使结构模型具有连续性。有连续性。第16页/共25页第十七页，编辑于星期二：点 三十六分。空间梁格体系空间梁格体系空间梁格体系空间梁格体系-宽箱梁宽箱梁宽箱梁宽箱梁n n空间梁格截面特性空间梁格截面特性空间梁格截面特性空间梁格截面特性n n纵梁纵梁纵梁纵梁n n整体抗弯惯性矩整体抗弯惯性矩整体抗弯惯性矩整体抗弯惯性矩IzIzn n单片纵梁弯惯性矩单片纵梁弯惯性矩单片纵梁弯惯性矩单片纵梁弯惯性矩I/nzI/nzn n单片纵梁扭惯性矩单片纵梁

16、扭惯性矩单片纵梁扭惯性矩单片纵梁扭惯性矩I It t/（nz-1nz-1）n nnznz为腹板数为腹板数为腹板数为腹板数n n在翼板端部设虚拟纵梁，其抗在翼板端部设虚拟纵梁，其抗在翼板端部设虚拟纵梁，其抗在翼板端部设虚拟纵梁，其抗弯刚度取弯刚度取弯刚度取弯刚度取1/21/2翼板的抗弯刚度翼板的抗弯刚度翼板的抗弯刚度翼板的抗弯刚度n n虚拟横梁虚拟横梁虚拟横梁虚拟横梁n n翼板处的单片虚拟横梁的抗弯惯翼板处的单片虚拟横梁的抗弯惯翼板处的单片虚拟横梁的抗弯惯翼板处的单片虚拟横梁的抗弯惯性矩为性矩为性矩为性矩为I IHYHY/n/nHHn n箱体处的单片横梁抗弯惯性矩为箱体处的单片横梁抗弯惯性矩为箱

17、体处的单片横梁抗弯惯性矩为箱体处的单片横梁抗弯惯性矩为I IHXHX/n/nHHn n若有横隔板或横梁，则按若有横隔板或横梁，则按若有横隔板或横梁，则按若有横隔板或横梁，则按T T梁来计梁来计梁来计梁来计算其真实刚度算其真实刚度算其真实刚度算其真实刚度箱梁处虚拟横梁计算截面第17页/共25页第十八页，编辑于星期二：点 三十六分。空间梁格体系空间梁格体系空间梁格体系空间梁格体系-如何将板梁结构等效成板如何将板梁结构等效成板如何将板梁结构等效成板如何将板梁结构等效成板n n肋板结构肋板结构肋板结构肋板结构第18页/共25页第十九页，编辑于星期二：点 三十六分。空间梁格体系空间梁格体系空间梁格体系空

18、间梁格体系-如何将板梁结构等效成板如何将板梁结构等效成板如何将板梁结构等效成板如何将板梁结构等效成板n n具有横隔梁的多室结构具有横隔梁的多室结构具有横隔梁的多室结构具有横隔梁的多室结构第19页/共25页第二十页，编辑于星期二：点 三十六分。空间梁格体系空间梁格体系空间梁格体系空间梁格体系-如何将板梁结构等效成板如何将板梁结构等效成板如何将板梁结构等效成板如何将板梁结构等效成板n n空心板空心板空心板空心板第20页/共25页第二十一页，编辑于星期二：点 三十六分。空间梁格体系空间梁格体系空间梁格体系空间梁格体系-如何将板梁结构等效成板如何将板梁结构等效成板如何将板梁结构等效成板如何将板梁结构等

19、效成板n n没有横梁的多室板结构没有横梁的多室板结构没有横梁的多室板结构没有横梁的多室板结构第21页/共25页第二十二页，编辑于星期二：点 三十六分。空间梁格体系空间梁格体系空间梁格体系空间梁格体系-荷载施加方法荷载施加方法荷载施加方法荷载施加方法n n梁格体系设计活载加载缺点梁格体系设计活载加载缺点梁格体系设计活载加载缺点梁格体系设计活载加载缺点n n对于大部分商业程序只能做到对于大部分商业程序只能做到对于大部分商业程序只能做到对于大部分商业程序只能做到纵向动态规划加载，横向加载纵向动态规划加载，横向加载纵向动态规划加载，横向加载纵向动态规划加载，横向加载只能通过人为定义车道，找到只能通过人

20、为定义车道，找到只能通过人为定义车道，找到只能通过人为定义车道，找到最不利位置。最不利位置。最不利位置。最不利位置。n n大部分商业程序在进行动态规划加大部分商业程序在进行动态规划加大部分商业程序在进行动态规划加大部分商业程序在进行动态规划加载时，不考虑车轴的横向位置，仅载时，不考虑车轴的横向位置，仅载时，不考虑车轴的横向位置，仅载时，不考虑车轴的横向位置，仅仅是将横向车轴的合力施加于所定仅是将横向车轴的合力施加于所定仅是将横向车轴的合力施加于所定仅是将横向车轴的合力施加于所定义好的车道。当横向联系很刚时，义好的车道。当横向联系很刚时，义好的车道。当横向联系很刚时，义好的车道。当横向联系很刚时

21、，这种处理方法误差不大；但横向联这种处理方法误差不大；但横向联这种处理方法误差不大；但横向联这种处理方法误差不大；但横向联系较弱时，会导致部分梁计算内力系较弱时，会导致部分梁计算内力系较弱时，会导致部分梁计算内力系较弱时，会导致部分梁计算内力偏大，部分梁内力又偏小。偏大，部分梁内力又偏小。偏大，部分梁内力又偏小。偏大，部分梁内力又偏小。第22页/共25页第二十三页，编辑于星期二：点 三十六分。空间梁格体系空间梁格体系空间梁格体系空间梁格体系-荷载施加方法荷载施加方法荷载施加方法荷载施加方法n n梁格体系加载技巧梁格体系加载技巧梁格体系加载技巧梁格体系加载技巧n n根据荷载横向分布影响线，手动调

22、整车轴的横向位置，必要时对计算设计根据荷载横向分布影响线，手动调整车轴的横向位置，必要时对计算设计根据荷载横向分布影响线，手动调整车轴的横向位置，必要时对计算设计根据荷载横向分布影响线，手动调整车轴的横向位置，必要时对计算设计活载内力进行修正。活载内力进行修正。活载内力进行修正。活载内力进行修正。n n若所施加荷载位置正好没有梁单元或节点，可简单利用杠杆原理将若所施加荷载位置正好没有梁单元或节点，可简单利用杠杆原理将若所施加荷载位置正好没有梁单元或节点，可简单利用杠杆原理将若所施加荷载位置正好没有梁单元或节点，可简单利用杠杆原理将荷载等效到相邻位置；也可以将荷载施加于虚拟梁或虚拟板壳。荷载等效到相邻位置；也可以将荷载施加于虚拟梁或虚拟板壳。荷载等效到相邻位置；也可以将荷载施加于虚拟梁或虚拟板壳。荷载等效到相邻位置；也可以将荷载施加于虚拟梁或虚拟板壳。第23页/共25页第二十四页，编辑于星期二：点 三十六分。Thank you 第24页/共25页第二十五页，编辑于星期二：点 三十六分。