桥梁工程课件:4第四章 简支梁(板)桥设计计算(1).pptx
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- 桥梁工程 课件 第四 简支梁 设计 计算
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1、福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ n.2 .2 主梁内力与变形计算主梁内力与变形计算n.3.3横梁内力计算横梁内力计算1福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 荷载横向分布计算原理 荷载横向分布计算所针对的荷载主要是活载,荷载横向分布计算所针对的荷载主要是活载,因此又叫做活载横向分布(因此又叫做活载横向分布(distribution of distribution of live loadlive load)计算。)计算。 2福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ http:/ m
2、 n如果某梁的结构一定,荷载在桥上的位置也确定,如果某梁的结构一定,荷载在桥上的位置也确定,则分布给某根梁的荷载也是定值。在桥梁设计中,则分布给某根梁的荷载也是定值。在桥梁设计中,常用一个表征荷载分布程度的系数常用一个表征荷载分布程度的系数m m与轴重的乘积与轴重的乘积来表示该定值。来表示该定值。 4福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 梁桥作用荷载梁桥作用荷载P P时,结构的刚性使时,结构的刚性使P P在在x x、y y方方向内同时传布,所有主梁都以不同程度参与向内同时传布,所有主梁都以不同程度参与工作。可类似单梁计算内力影响线的方法,工作。可类似单梁计
3、算内力影响线的方法,截面的内力值用内力影响面双值函数表示,截面的内力值用内力影响面双值函数表示,即即),(yxPS5福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ (x)1(x)S=P 1(x)y (x,y)xPP(x,y)1(x)6福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 复杂的空间问题复杂的空间问题 简单的平面问题简单的平面问题n 影响面影响面 两个单值函数的乘积两个单值函数的乘积)()(),(12xyPyxPS11n 1 1(x)(x)单梁某一截面的内力影响线单梁某一截面的内力影响线n 2 2(y)(y)单位荷载沿横向作用在不
4、同位置时,对某梁所分配的单位荷载沿横向作用在不同位置时,对某梁所分配的荷载比值变化曲线(荷载横向分布影响线)荷载比值变化曲线(荷载横向分布影响线)nP.P. 2 2(y)(y)荷载作用于某点时沿横向分布荷载作用于某点时沿横向分布n给某梁的荷载给某梁的荷载7福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ )( )( )( )8福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ )(,)(EIxQEIxM常数)()()()()()()()(21 2 1 2 121xPxPxxxxxx常数)()()()()()()()(21212121xPxPxQ
5、xQxMxMxx9福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 2 3 4 5 61X=l2a)xgi(x)=gisinx(左 侧 的 铰 接 力 未 示出 )1xb)lxpxpsin)(0n采用采用半波正弦荷载半波正弦荷载分析跨中荷载横向分布规律分析跨中荷载横向分布规律10福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 作用下,作用下, 铰缝产生正弦分布的铰接力铰缝产生正弦分布的铰接力n取跨中单位长度分析,铰接力取跨中单位长度分析,铰接力n用峰值用峰值gi 表示:表示:lxpxpsin)(lxgxgiisin)(p(x)=psinx1
6、 2 3 4 5 61X=l2a)xgi(x)=gisinx(左 侧 的 铰 接 力 未 示出 )1xb)11福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 铰接板(梁)法 预制板用现浇混凝土铰缝连结成整体,铰缝预制板用现浇混凝土铰缝连结成整体,铰缝以传递剪力为主,抗弯刚度很弱,结构受力以传递剪力为主,抗弯刚度很弱,结构受力状态,接近于数根并列而相互间横向铰接的状态,接近于数根并列而相互间横向铰接的狭长板(梁)。狭长板(梁)。12福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 13P(a)123456(b)(c)12P( )( )( )(
7、 )福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 、法向力、法向力n(x)极小,横向弯极小,横向弯矩矩m(x)也很小,也很小,故故假定竖向荷载作用下假定竖向荷载作用下结合缝内只传递竖向结合缝内只传递竖向剪力剪力g(x)g(x)14福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ )(,)(EIxQEIxM常数)()()()()()()()(21 2 1 2 121xPxPxxxxxx常数)()()()()()()()(21212121xPxPxQxQxMxMxx15福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/
8、 1铰接板桥的荷载横向分布铰接板桥的荷载横向分布lxpxpsin)(0p(x)=psinx1 2 3 4 5 61X=l2a)xgi(x)=gisinx(左 侧 的 铰 接 力 未 示出 )1xb)16福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 作用下,作用下, 铰缝产生正弦分布的铰接力铰缝产生正弦分布的铰接力n取跨中单位长度分析,铰接力用峰取跨中单位长度分析,铰接力用峰n值值gi 表示:表示:lxpxpsin)(lxgxgiisin)(p(x)=psinx1 2 3 4 5 61X=l2a)xgi(x)=gisinx(左 侧 的 铰 接 力 未 示出 )1xb
9、)17福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ bbbbbP=1a)b)P=1g1g1g2g4g2g3g3g418福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ p11=1-g12号板 p21=g1-g23号板 p31=g2-g34号板 p41=g3-g45号板 p51=g4bbbbbP=1a)b)P=1g1g1g2g4g2g3g3g419福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 铰缝k内作用单位正弦铰接力,在铰缝i处引起 的竖向相对位移 外荷载p在铰缝i处引起的竖向位移ikip20福州大学福州大学
10、桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ xl.sinla)b)bc)=1gig (x)=iig=1mi=l.b2wb2bbbbbP=1a)b)P=1g1g1g2g4g2g3g3g421福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ http:/ 2 铰接板的荷载横向影响线和横向分布系数铰接板的荷载横向影响线和横向分布系数n荷载作用在1号板梁上,各块板梁的挠度和所分配的荷载图式如图所示n弹性板梁,荷载挠度呈正比WWWWW112131415111112131415211q222q233q244q25Pq22PqPq22Pq0 . 5 00 . 2 5
11、1 . 8 01 . 3 01 . 8 0a )b )C )pPPPPP1 12 13 14 15 1iiiipp12111123福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 表示 。ii112111iipp i124福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 11= p11=1-g1 12= p21=g1-g2 13= p31=g2-g3 14= p41=g3-g4 15= p51=g4WWWWW112131415111112131415211q222q233q244q25Pq22PqPq22Pq0 . 5 00 . 2 51 .
12、 8 01 . 3 01 . 8 0a )b )C )pPPPPP1 12 13 14 15 125福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ ,(板块数目为(板块数目为n=110n=110,刚度参数,刚度参数=0.002.00=0.002.00)26福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 3 刚度参数刚度参数值值n刚度参数刚度参数值值抗扭惯矩抗扭惯矩I IT Tn矩形截面、多个矩形的开口截面矩形截面、多个矩形的开口截面222)(17. 64lbIIlbGIEITTmiiiiTtbcI13对于混凝土取用G=0.4E 27福州大
13、学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ http:/ 欲求欲求1、3和和5号板的车辆号板的车辆 荷载和人群荷载作用下的荷载和人群荷载作用下的 跨中荷载横向分布系数。跨中荷载横向分布系数。 1251251251251251251280124286828125612512512510090010029福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 8068 5652906679951574.296 101212Icm 86. 416170459136281280212)28124(2128028124422TI461017. 8cm30n1
14、)3)计算刚度参数)计算刚度参数 n4)计算跨中荷载横向分布影响线)计算跨中荷载横向分布影响线将代入式(将代入式(47),解方程组得),解方程组得g1,g2, g3和和 g4,再代入式(,再代入式(48),即可求得到),即可求得到1号板梁的影响线纵坐标值。号板梁的影响线纵坐标值。 0121011210112111124343232121ggggggggggn1号板梁横向影响线的竖标为: 11= p11=1-g1 12= p21=g1-g2 13= p31=g2-g3 14= p41=g3-g4 15= p51=g40217. 0152812510817010429617. 617. 62332
15、lbIIT福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 姚玲森主编,桥梁工程(第二版),北京:人民交通出版社,姚玲森主编,桥梁工程(第二版),北京:人民交通出版社,2008 附表附表“铰接板荷载横向分布影响线计算用表铰接板荷载横向分布影响线计算用表”。 对于本例题可以在对于本例题可以在0.02与与0.04之间按直线内插法求得的影之间按直线内插法求得的影响线竖标值和。计算见表响线竖标值和。计算见表4-2(表中的数值为实际的小数点(表中的数值为实际的小数点后后3位数字)。位数字)。32福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 铰接板荷
16、载横向分布影响线坐标铰接板荷载横向分布影响线坐标 表表4-233福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 人群荷载:人群荷载: 1234567891801300.2060.1380.1040.1600.1640.1340.0920.1160.1420.1420.1161号板3号板5号板0.10.20.10.1公路-级公路-级公路-级图4-22 1、3、5号板的荷载横向分布影响线 a)b)c)d)10090010018013018018013018013018018013018013018050500.0860.2420.0440.0460.0580.0720.
17、1480.0550.0590.0730.0860.0920.092046. 0058. 0072. 0104. 0138. 0206. 021cqm286. 0044. 0242. 0crm34福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ .1.3 刚性横梁法刚性横梁法 n基本假定:横隔梁无限刚性。车辆荷载作用下,中间基本假定:横隔梁无限刚性。车辆荷载作用下,中间横隔梁象一根刚度无穷大的刚性梁一样,保持直线的横隔梁象一根刚度无穷大的刚性梁一样,保持直线的形状,各主梁的变形类似于形状,各主梁的变形类似于杆件偏心受压杆件偏心受压的情况。的情况。(又称为偏心压力法)。(
18、又称为偏心压力法)。n适用情况:具有可靠横向联结,适用情况:具有可靠横向联结,且且B/L=0.5B/L=0.5(窄桥)。(窄桥)。35福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 36福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 在中间横隔梁刚度相当大的窄桥上,在沿横向偏心布在中间横隔梁刚度相当大的窄桥上,在沿横向偏心布置的活载作用下,总是靠近活载一侧的边梁受载最大。置的活载作用下,总是靠近活载一侧的边梁受载最大。n考察对象考察对象 跨中有单位荷载跨中有单位荷载P=1P=1作用在作用在1 1# #边梁上(偏心距为边梁上(偏心距为e e
19、)时的荷)时的荷载分布情况载分布情况n计算方法计算方法 偏心荷载可以用作用于桥轴线的中心荷载偏心荷载可以用作用于桥轴线的中心荷载P=1P=1和偏心力矩和偏心力矩M=1.e M=1.e 来替代来替代37福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 偏心荷载偏心荷载P对各主梁的荷载分布对各主梁的荷载分布 348lE38福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 则:niniiiiIR111niiiI11niiiiIIR1nRRRn12139福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ n各主梁产生的竖向挠度
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