桥梁6-构件计算ppt课件

1、六、桥梁根本构件计算六、桥梁根本构件计算 公路桥涵根本构件的计算，包括耐久情况下承载才干极限形状计算、耐久情况正常运用极限形状计算以及耐久情况和短暂情况构件的应力计算三大部分内容。 6. 1 耐久情况承载才干极限形状设计 按承载才干极限形状的要求，对构件进展承载才干及稳定计算，必要时髦应进展构造的倾覆和滑移的验算。是对应于桥涵构造或其构件到达最大承载才干或出现不适于继续承载的变形或变位的形状。根据桥涵破坏能够产生后果的严重程度，按下表划分平安等级及构造的重要性系数。 安全等级安全等级桥涵类别桥涵类别重要性系数重要性系数0一级一级特大桥、重要大桥特大桥、重要大桥1.1二级二级大桥、中桥、重要小桥

2、大桥、中桥、重要小桥1.0三级三级小桥、涵洞小桥、涵洞0.9 作用或荷载组合效应包括根本组合和偶尔组合。作用或荷载组合效应包括根本组合和偶尔组合。 根本组合思索构造重要性系数。永久作用的规范值和分项系根本组合思索构造重要性系数。永久作用的规范值和分项系数、汽车荷载效应的规范值和分项系数以及除汽车荷载以外的数、汽车荷载效应的规范值和分项系数以及除汽车荷载以外的其它可变作用的规范值和其它可变作用效应的组合系数。其它可变作用的规范值和其它可变作用效应的组合系数。 偶尔组合为永久作用规范值效应与可变作用某种代表值效应、偶尔组合为永久作用规范值效应与可变作用某种代表值效应、一种偶尔作用规范值效应相组合。

3、偶尔作用的效应分项系数取一种偶尔作用规范值效应相组合。偶尔作用的效应分项系数取1.0；与偶尔作用同时出现的可变作用，可按观测资料和工程阅；与偶尔作用同时出现的可变作用，可按观测资料和工程阅历取适当的代表值。地震作用规范值及其表达式按现行历取适当的代表值。地震作用规范值及其表达式按现行规定采用。规定采用。 6.2 耐久情况正常运用极限形状计算耐久情况正常运用极限形状计算 公路桥涵耐久情况设计按正常运用极限形状的要求，采用作用或荷公路桥涵耐久情况设计按正常运用极限形状的要求，采用作用或荷载的短期效应组合、长期效应组合或短期效应组合并思索长期效应组载的短期效应组合、长期效应组合或短期效应组合并思索长

4、期效应组合的影响，对构件的抗裂、裂痕宽度、和挠度进展验算。汽车荷载不计合的影响，对构件的抗裂、裂痕宽度、和挠度进展验算。汽车荷载不计冲击系数。冲击系数。 在预应力混凝土构件中，预应力应作为荷载思索，荷载分项系数取在预应力混凝土构件中，预应力应作为荷载思索，荷载分项系数取1.0。对于延续梁等超静定构造，尚应计入由预应力、温度作用等引起。对于延续梁等超静定构造，尚应计入由预应力、温度作用等引起的次效应。的次效应。 作用短期效应组合，是永久作用的规范值与可变作用效应的频遇值相作用短期效应组合，是永久作用的规范值与可变作用效应的频遇值相组合。组合。 作用长期效应组合，是永久作用的规范值与可变作用效应的

5、准永久值作用长期效应组合，是永久作用的规范值与可变作用效应的准永久值相组合。相组合。 6.3 耐久情况和短暂情况构件的应力计算 构造构件当需进展弹性阶段截面应力计算时，除特别指明外，各作用效应的分项系数及组合系数均取1.0。 按耐久情况设计的预应力混凝土受弯构件，应计算其运用阶段正截面混凝土的法向压应力、受拉区钢筋的拉应力和斜截面混凝土的主压应力，计算时作用或荷载取其规范值，汽车荷载应思索冲击系数。同时应思索预加力效应，预加力的分项系数取1.0。对于延续梁等超静定构造，尚应计及预加力、温度作用等引起的次效应。桥梁根本构件桥梁根本构件钢钢 结结 构构钢筋混凝土构造钢筋混凝土构造预应力混凝土构造预

6、应力混凝土构造混凝土与砌体构造混凝土与砌体构造受受压压构构件件受受拉拉构构件件受受弯弯构构件件受受压压构构件件受受拉拉构构件件受受弯弯构构件件应应力力变变形形裂裂缝缝受受压压构构件件受受拉拉构构件件受受弯弯构构件件偏偏压压构构件件应应力力变变形形裂裂缝缝受受压压构构件件图图78 78 混凝土混凝土cccc设计曲线设计曲线图图79 79 钢筋钢筋ssss设计曲设计曲线线e0=0.002ecu=0.0035 scs0ec0ABBC0eyeshesf sf yyystanfE nccdcf011 这两种资料共同任务的条件有：钢筋与混凝土之间有可靠的结合、两者温度膨胀系数大致一样和钢筋不被锈蚀。因此可

7、以确保钢筋和混凝土的有效粘结，从而耐久的共同任务。故设计时必需采取措施予以保证。 钢筋混凝土构件，在运用阶段，受拉混凝土已开裂，受压混凝土塑性特征不明显，钢筋处于弹性阶段；在临近破坏时，两种资料均表现出明显的塑性。因此，在应力验算和强度验算时，常采用不同的截面应力分布图示。 目前，公路和城市钢筋混凝土桥梁采用概率极限形状设计法。 要要 点点关注点关注点1、正截面承载才干根本假定、正截面承载才干根本假定1 钢筋混凝土受弯构件承载的过程中由开场加载至破坏，构件弯曲钢筋混凝土受弯构件承载的过程中由开场加载至破坏，构件弯曲后后,其截面仍坚持为平面。即正截面的平均应变符合平截面假定；其截面仍坚持为平面。

8、即正截面的平均应变符合平截面假定；2 截面受压混凝土的应力图形简化为矩形，其压力强度取混凝土的轴心截面受压混凝土的应力图形简化为矩形，其压力强度取混凝土的轴心抗压强度设计值抗压强度设计值fcd；截面受拉混凝土的抗拉强度不予思索；截面受拉混凝土的抗拉强度不予思索；3 极限形状计算时，受拉区钢筋应力取其抗拉强度设计值极限形状计算时，受拉区钢筋应力取其抗拉强度设计值fsd或或fpd小小偏心受压构件除外；受压区或受压较大边钢筋应力取其抗压强度设计值偏心受压构件除外；受压区或受压较大边钢筋应力取其抗压强度设计值f sd或或f pd。4 钢筋应力等于钢筋应变与其弹性模量的乘积，但不大于其强度设计值。钢筋应

9、力等于钢筋应变与其弹性模量的乘积，但不大于其强度设计值。 上述根本假定适用于各种外形截面的受弯构件和偏心受压构件。上述根本假定适用于各种外形截面的受弯构件和偏心受压构件。图图710 710 受弯构件的任务阶段受弯构件的任务阶段 受弯构件的任务阶段：受弯构件的任务阶段： 在弯矩由小而大的过程中，配筋量适当的钢筋混凝土受弯构件的正截在弯矩由小而大的过程中，配筋量适当的钢筋混凝土受弯构件的正截面任务形状阅历了三个阶段。见图面任务形状阅历了三个阶段。见图710710。 完全弹性工作阶段完全弹性工作阶段 受拉区混凝土进入塑性受拉区混凝土进入塑性出现裂缝临界阶段出现裂缝临界阶段开裂弯矩开裂弯矩带裂缝工作阶

10、段带裂缝工作阶段 施工阶段应力、裂缝施工阶段应力、裂缝宽度、竖向挠度、疲宽度、竖向挠度、疲劳应力劳应力正常使用极限状态正常使用极限状态 承载能力极限状态承载能力极限状态图710 受弯构件的任务阶段IIaIIIIIMIMIaMIIMIIIxIxIaxIIxIIIss fsksc fckst ftkss fsksc fckst =ftkss fsksc fckss= fsksc= fckcsccscsssEEEEE (742) 2、受弯构件、受弯构件 受弯构件正截面抗弯受弯构件正截面抗弯1适筋梁、超筋梁、少筋梁的破坏模型适筋梁、超筋梁、少筋梁的破坏模型2T型截面受弯构件位于受压区的翼缘计算宽度型截

11、面受弯构件位于受压区的翼缘计算宽度受压区受压翼缘的有受压区受压翼缘的有 效翼缘的任务宽度效翼缘的任务宽度3相对界限受压区高度相对界限受压区高度xb 受拉区钢筋和受压区混凝土同时到达其强受拉区钢筋和受压区混凝土同时到达其强 度设计值时，构件的正截面相对界限受压区高度。度设计值时，构件的正截面相对界限受压区高度。4最大配筋率和最小配筋率最大配筋率和最小配筋率适筋梁、超筋梁、少筋梁适筋梁、超筋梁、少筋梁5受压区高度与翼缘的高度受压区高度与翼缘的高度矩形截面、矩形截面、T形截面受压区面积形截面受压区面积6配筋计算和验算的平衡方程配筋计算和验算的平衡方程要要 点点T T形截面梁有效翼缘宽度形截面梁有效翼

12、缘宽度箱形截面在腹板两侧上、下翼缘的有效宽度箱形截面在腹板两侧上、下翼缘的有效宽度箱形截面剪力滞效应箱形截面剪力滞效应 根本步骤：根本步骤： 1 1按平面杆系构造实际计算箱梁个截面内力；按平面杆系构造实际计算箱梁个截面内力； 2 2对不同位置箱形截面，用不同的有效宽度这件系数将其翼板对不同位置箱形截面，用不同的有效宽度这件系数将其翼板 宽度进展折减；宽度进展折减； 3 3按折减后的截面尺寸进展配筋计算；按折减后的截面尺寸进展配筋计算；翼板有效宽度及正应力翼板有效宽度及正应力max01),(tdyyxtbce式中：式中： c c 腹板至截面中线的净宽；腹板至截面中线的净宽； t t 上翼缘厚度；

13、上翼缘厚度； x x 沿跨长方向的坐标；沿跨长方向的坐标； y y 沿横截面宽度方向的坐标；沿横截面宽度方向的坐标； z z 沿横截面高度方向的坐标；沿横截面高度方向的坐标；smax smax 翼板正应力分布函数。翼板正应力分布函数。箱形截面翼缘有效宽度箱形截面翼缘有效宽度1 1、简支梁和延续梁各跨中部梁段，悬臂梁中、简支梁和延续梁各跨中部梁段，悬臂梁中 间跨的中部梁段间跨的中部梁段 bmi=r f bi bmi=r f bi 2 2、简支梁支点和延续梁边支点及中间支点，、简支梁支点和延续梁边支点及中间支点， 悬臂梁悬臂段悬臂梁悬臂段 bmi=r sbi bmi=r sbi 式中：式中：bmi

14、 bmi 腹板两侧上、下各翼缘的有效宽腹板两侧上、下各翼缘的有效宽度。度。 b i b i 腹板两侧上、下各翼缘的实践宽度。腹板两侧上、下各翼缘的实践宽度。箱形梁有效翼缘宽度箱形梁有效翼缘宽度rr、 rf rf 曲线图曲线图 r r 有关简支梁、延续梁各跨中部位梁段和悬臂梁有关简支梁、延续梁各跨中部位梁段和悬臂梁中中 间跨的中部梁段翼缘有效跨度计算系数。间跨的中部梁段翼缘有效跨度计算系数。 rf rf 有关简支梁支点、延续梁边支点和中支点、悬臂有关简支梁支点、延续梁边支点和中支点、悬臂 梁悬臂段翼缘有效跨度计算系数。梁悬臂段翼缘有效跨度计算系数。bmi,f bmi,f 简支梁和延续梁各跨中部梁

15、段段和悬臂梁中间简支梁和延续梁各跨中部梁段段和悬臂梁中间跨跨 的中部梁段，当的中部梁段，当b i /l i b i /l i 0.7 0.7 时翼缘的有效宽度。时翼缘的有效宽度。bmi, bmi, 简支梁支点、延续梁边支点和中支点和悬臂梁简支梁支点、延续梁边支点和中支点和悬臂梁悬悬 臂段，当臂段，当b i /l i b i /l i 0.7 0.7 时翼缘的有效宽度。时翼缘的有效宽度。 l i l i 实际跨径，见下表实际跨径，见下表 3 3、当梁高、当梁高h h bi /0.3 bi /0.3 时，翼缘有效宽度采用翼缘实践宽度。时，翼缘有效宽度采用翼缘实践宽度。4 4、预应力混凝土梁在计算预

16、加力引起的混凝土应力时，由预加力作为轴向力产生的应力可按翼缘全宽、预应力混凝土梁在计算预加力引起的混凝土应力时，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。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 5、对于超静定构造进展内力计算分析时，箱形截面翼缘宽度可取全宽、对于超静定构造进展内力计算分析时，箱形截面翼缘宽度可取全宽rr、 rf rf 的运用位置和实际跨径的运用位置和实际跨径lili实际跨径实际跨径l l i i结结 构构 体体 系系简简 支支 梁梁悬悬 臂臂 梁梁连连 续续 梁梁边边 跨跨中中 跨跨l i =

17、l边支点或跨边支点或跨中部分梁段中部分梁段l i = 0.8l跨中部分梁段跨中部分梁段l i = 0.6ll i = 0.6l中间支点中间支点l i l i 取取0.20.2倍两相倍两相邻跨径之和邻跨径之和l i = 1.5l右表中：右表中： 1 1a a为寓所求得翼缘有效宽度为寓所求得翼缘有效宽度bmibmi相应的翼缘相应的翼缘 实践宽度实践宽度 bi bi ，但，但 a a不应大于不应大于0.25l ;0.25l ; 2 2l l 为梁的计算跨径；为梁的计算跨径； 3 3c = 0.1l c = 0.1l ； 4 4在长度在长度a a或或c c的梁段内，翼缘有效宽度的梁段内，翼缘有效宽度

18、可用直线内插法在可用直线内插法在r s b ir s b i与与r f r f bi bi 之间求取。之间求取。 四跨等截面箱形延续梁，跨径组合及截面尺寸见右图，试按四跨等截面箱形延续梁，跨径组合及截面尺寸见右图，试按 计算边跨及中跨中计算边跨及中跨中部以及中支点处的翼缘有效宽度。部以及中支点处的翼缘有效宽度。构造尺寸表示图单位：构造尺寸表示图单位：m m解：解： 1) 1)按上表规定计算欲求截面位置处的按上表规定计算欲求截面位置处的实际计算跨径实际计算跨径边边 跨：跨：中中 跨：跨：中支点：中支点：mlls28358 . 08 . 01mlls24406 . 06 . 02mlllms15)

19、4035(2 . 0)(2 . 03 2)计算翼缘实践宽度与实际跨径之比计算翼缘实践宽度与实际跨径之比bi / li114. 0282 . 3,125. 0285 . 31211lblb133. 0242 . 3,146. 0245 . 32221lblb213. 0152 . 3,233. 0155 . 33231lblb边边 跨：跨：中中 跨：跨：中支点：中支点：3) 按计算得到按计算得到b i /l i 值和曲线图查对应的值和曲线图查对应的r f 和和r s 值，计算所求截面有效翼缘宽度值，计算所求截面有效翼缘宽度bmimblb06. 35 . 3875. 0875. 0125. 01m

20、f11rmblb88. 22 . 39 . 0900. 0114. 02mf12rmblb94. 25 . 384. 0840. 0146. 01mf21rmblb72. 22 . 385. 0850. 0133. 02mf22rmblb47. 15 . 342. 0420. 0233. 01ms31rmblb44. 12 . 345. 0450. 0213. 02ms32r边边 跨：当跨：当当当中中 跨：当跨：当当当中支点：当中支点：当当当由于由于b 3 =b 2 b 3 =b 2 因此因此b m3=b m2 b m3=b m2 受弯构件斜截面抗剪受弯构件斜截面抗剪1满足受弯构件斜截面抗剪才

21、干的最小构造尺寸满足受弯构件斜截面抗剪才干的最小构造尺寸b、h0要求的情况要求的情况截面抗剪才干上限截面抗剪才干上限2可不进展斜截面抗剪承载才干验算，仅按构造要求配置箍筋的情况可不进展斜截面抗剪承载才干验算，仅按构造要求配置箍筋的情况截面抗剪才干下限截面抗剪才干下限3受弯构件斜截面抗剪承载才干验算的位置受弯构件斜截面抗剪承载才干验算的位置4受弯构件斜截面抗弯才干验算受弯构件斜截面抗弯才干验算)(kNbhf.Vk ,cud03010510 )(kNbhf.Vtdd023010500 要要 点点受弯构件例题受弯构件例题3 3、受压构件、受压构件1 1轴心受压构件轴心受压构件1 1、配置间接钢筋的、

22、配置间接钢筋的“套箍作用与轴心受压承载才干套箍作用与轴心受压承载才干2 2、 “ “套箍作用的限制条件套箍作用的限制条件不应大于按普通箍筋配置间接钢筋承载不应大于按普通箍筋配置间接钢筋承载 才干的才干的1.51.5倍倍要要 点点2 2偏心受压构件偏心受压构件要要 点点受压构件例题受压构件例题要要 点点耐久情况正常运用极限形状耐久情况正常运用极限形状1、裂痕宽度验算、裂痕宽度验算 1作用或荷载组合作用或荷载组合短期效应组合并思索长期效应的影响短期效应组合并思索长期效应的影响 与构件裂痕宽度相关的内容与构件裂痕宽度相关的内容纵向受拉钢筋种类、直径、配筋率、纵向受拉钢筋种类、直径、配筋率、 长期效应

23、影响、构件的受力性质、长期效应影响、构件的受力性质、 钢筋应力、混凝土弹性模量。钢筋应力、混凝土弹性模量。 2不同环境类别的裂痕宽度要求不同环境类别的裂痕宽度要求 I类和类和II类类 0.20mm III类和类和IV类类 0.15mm 3纵向受拉钢筋不同直径时的换算纵向受拉钢筋不同直径时的换算 4纵向受拉钢筋的配筋率对裂痕宽度的影响和取值。纵向受拉钢筋的配筋率对裂痕宽度的影响和取值。桥梁预应力混凝土构件要点桥梁预应力混凝土构件要点1、预应力混凝土构件定义、预应力混凝土构件定义 全预应力混凝土构件、部分预应力混凝土构件全预应力混凝土构件、部分预应力混凝土构件A类、类、B类类 1全预应力混凝土构件

24、：在作用或荷载短期效应组合下，正截面的全预应力混凝土构件：在作用或荷载短期效应组合下，正截面的 受拉边缘不允许出现拉应力；受拉边缘不允许出现拉应力；2部分预应力部分预应力A类构件：在作用或荷载短期效应组合下，正截面的类构件：在作用或荷载短期效应组合下，正截面的 受拉边缘允许出现拉应力，但拉应力加以限制；受拉边缘允许出现拉应力，但拉应力加以限制；3部分预应力部分预应力B类构件：在作用或荷载短期效应组合下，正截面的类构件：在作用或荷载短期效应组合下，正截面的 受拉边缘拉应力超越限值，但进展裂痕控制；受拉边缘拉应力超越限值，但进展裂痕控制； 跨径大于跨径大于100m桥梁的主要受力构件，不宜采用部分预

25、应力混凝土设计；桥梁的主要受力构件，不宜采用部分预应力混凝土设计； 4预应力施加方法预应力施加方法先张法、后张法先张法、后张法2、预应力、预应力6种损失计算种损失计算3、净截面、换算截面、毛截面、净截面、换算截面、毛截面与构造受力过程相关与构造受力过程相关 4、 耐久情况承载才干极限形状耐久情况承载才干极限形状弹塑性阶段弹塑性阶段 同钢筋混凝土耐久情况承载才干极限形状，留意受压区预应力钢筋的应力同钢筋混凝土耐久情况承载才干极限形状，留意受压区预应力钢筋的应力取值取值 ；作用或荷载的效应采用组合设计值。；作用或荷载的效应采用组合设计值。5、 耐久情况正常运用极限形状耐久情况正常运用极限形状弹性阶

26、段弹性阶段 采用作用或荷载的短期效应组合、长期效应组合或短期效应组合并思采用作用或荷载的短期效应组合、长期效应组合或短期效应组合并思索长期效应组合的影响，汽车荷载效应可不计冲击系数。索长期效应组合的影响，汽车荷载效应可不计冲击系数。1预应力钢材张拉控制应力预应力钢材张拉控制应力2 弹性阶段，构件的截面性质弹性阶段，构件的截面性质3混凝土、预应力钢筋应力计算混凝土、预应力钢筋应力计算按资料力学方法按资料力学方法4抗裂验算控制条件抗裂验算控制条件 计算预应力混凝土构件配筋的设计根据。正应力、主应力、混凝土预压计算预应力混凝土构件配筋的设计根据。正应力、主应力、混凝土预压应力、作用短期效应组合下的混

27、凝土边缘的法向应力、作用长期效应组合下应力、作用短期效应组合下的混凝土边缘的法向应力、作用长期效应组合下的混凝土边缘的法向应力、作用短期效应组合和预加力产生的混凝土主拉应的混凝土边缘的法向应力、作用短期效应组合和预加力产生的混凝土主拉应力。力。6、裂痕验算、裂痕验算 对于预应力混凝土对于预应力混凝土B类构件进展验算类构件进展验算 7、挠度验算、挠度验算1计算方法：给定构件刚度按构造力学的方法。计算方法：给定构件刚度按构造力学的方法。2预应力混凝土构件刚度的计算预应力混凝土构件刚度的计算 全预应力混凝土构件、部分预应力混凝土全预应力混凝土构件、部分预应力混凝土A类构件类构件B0=0.95EcI0

28、, 全截面部分预应力混凝土全截面部分预应力混凝土B类构件类构件 在开裂弯矩在开裂弯矩Mcr作用下：作用下： B0=0.95EcI0 在在( MsMcr)作用下：作用下： Bcr=EcIcr3在消除构造自重产生的长期挠度后梁式桥的最大挠度限值在消除构造自重产生的长期挠度后梁式桥的最大挠度限值4预拱度设置预拱度设置8、耐久情况和短暂情况构件应力的计算、耐久情况和短暂情况构件应力的计算1预应力混凝土受弯构件，计算运用阶段正截面混凝土的法向压应力，受预应力混凝土受弯构件，计算运用阶段正截面混凝土的法向压应力，受拉区钢筋的拉应力和斜截面混凝土的主压应力。拉区钢筋的拉应力和斜截面混凝土的主压应力。2作用或荷载取其规范值，汽车荷载思索冲击系数。作