桥梁工程荷载横向分布计算简介PPT课件.ppt

荷载横向分布计算 1 一 概述荷载 恒载 均布荷载 比重 截面积 活载 荷载横向分布 1 活载作用下 梁式桥内力计算特点 1 单梁 平面问题 S P 1 x 2 2 梁式板桥或由多片主梁组成的梁桥 空间问题 S x 实际中广泛使用方法 将空间问题转化成平面问题 3 2 横向分布系数 m 的概念 说明 1 近似计算方法 但对直线梁桥 误差不大2 不同梁 不同荷载类型 不同荷载纵向位置 不同横向连接刚度 m不同 多片式梁桥 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 4 3 横向连结刚度对荷载横向分布的影响 5 4 目前常用的荷载横向分布计算方法 1 梁格系模型 杠杆原理法 偏心压力法 横向铰接梁 板 法 横向刚接梁法 2 平板模型 比拟正交异性板法 简称G M法 各计算方法的共同点 1 横向分布计算得m 2 按单梁求主梁活载内力值 6 二 杠杆原理法 一 计算原理1 基本假定 忽略主梁间横向结构的联系作用 假设桥面板在主梁上断开 当作沿横向支承在主梁上的简支梁或悬臂梁来考虑 纵向水平缝 7 2 计算方法 1 反力R用简支板静力平衡条件求出 即杠杆原理 R R1 R2 2 主梁最大荷载 可用反力影响线 即横向影响线 8 二 适用场合 1 双主梁桥 跨中和支点 2 多梁式桥的支点 不考虑支座弹性压缩 刚性支座 9 三 计算举例例2 5 2 钢筋砼T梁桥 五梁式桥面净空 净 7 2 0 75m 荷载 位于支点 公路 II级荷载和人群荷载求 1 2号梁横向分布系数 10 1 确定计算方法 荷载位于支点 杠杆原理法 2 绘制荷载横向影响线 3 据 桥规 确定荷载沿横向最不利位置 4 求相应的影响线竖标值 5 求得最不利荷载横向分布系数 求解步骤 11 基本假定 1 假定中间横隔梁无限刚性 受力变形后仍保持一直线 2 忽略主梁抗扭刚度 适用条件 具有可靠的横向联结 且宽跨比B l小于或接近0 5时 窄桥 三 偏心压力法 刚性横梁法 12 荷载对各主梁的横向分布分析 一 偏心荷载P对各主梁的荷载分布 结论 在中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 靠近活载一侧的边梁受载最大 13 为求1号梁的荷载假设 a P 1作用于1号梁梁轴 跨中 偏心距为e b 各主梁惯性矩Ii不相等 c 横隔梁刚度无穷大 则由刚体力学 偏心力P 1中心荷载P 1 偏心力矩M 1 e 14 1 中心荷载P 1作用中间横隔梁刚性 横截面对称 故 15 从而 中心荷载P l在各主梁间的荷载分布 2 5 17 2 偏心力矩M 1 e的作用M 1 e 使横截面绕o转角 由力矩平衡 16 偏心力矩M 1 e作用下各主梁所分配的荷载为 注 e ai是有共同原点o的横坐标值 应记入正 负号 3 偏心荷载P 1对主梁的总作用任意i号主梁荷载分布的一般公式为 荷载作用于第k号梁 17 二 利用荷载横向影响线求主梁的横向分布系数 P 1作用于任意梁轴线上时 分布到K号梁的荷载 即K号主梁的荷载横向影响线在各梁位处的竖标值 ki 若各梁截面尺寸相同 根据反力互等定理 18 三 计算举例例2 5 3 已知 l 19 50m 荷载位于跨中试求 边梁 2 中梁的mcq mcr 19 20 作业已知 l 29 16m 38 88m 荷载位于跨中时试求 2 中梁的mcq mcr 21 四 考虑主梁抗扭刚度的修正偏心压力法 22 23 五 铰接板 梁 法和刚接梁法 1 基本假定 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 24 25 2 铰接板法 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 26 横向分布系数 27 横向分布系数 在横向分布影响线上加载 28 3 铰接梁法 假定各主梁除刚体位移外 还存在截面本身的变形 与铰接板法的区别 变位系数中增加桥面板变形项 29 4 刚接梁法 假定各主梁间除传递剪力外 还传递弯矩 与铰接板 梁的区别 未知数增加一倍 力法方程数增加一倍 30 5 铰接板桥计算m举例 如图所示 l 12 60m的铰接空心板桥横截面布置 桥面净空为净 7 2x0 75m人行道 全桥由9块预应力混凝土空心板组成 欲求1 3 5号板的公路 I级和人群荷载作用的跨中横向分布系数 31 分析 荷载横向分布影响线竖标值与刚度参数 板块数n以及荷载作用位置有关 32 采用查表法求荷载横向影响线竖标值 附录I P404 n 9 0 0214 33 1号板荷载横向分布影响线 3号板荷载横向分布影响线 5号板荷载横向分布影响线 公路 I级 公路 I级 公路 I级 34 六 比拟正交异性板法 G M法 1 计算原理将由主梁 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 35 36 37 根据荷载 挠度 内力的关系 3 横向分布计算 38 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 已经被制成图表制表人Guyon Massonnet 本方法称G M法 39 表中只有9点值 必须通过内插计算实际位置值 查表 40 荷载横向影响线的计算 41 抗弯惯矩计算必须考虑受压翼板有效工作宽度 4 弯扭参数计算 42 抗扭惯矩计算必须区分连续宽板与独立主梁翼板 43 5 G M法计算m举例 如图l 19 5m 主梁翼缘板刚性连接 求公路 I级汽车荷载mcq和人群荷载的mr 44 1 计算几何特性 1 主梁抗弯惯矩Ix 6626x103cm4主梁比拟单宽抗弯惯矩Jx Ix b 6626x103cm4 160 41410cm4 cm 2 横隔梁抗弯惯矩先求翼板的有效作用宽度 由表2 5 4查得c l 235 4x160 0 368 c 0 547 0 547x235 128cmIy 3220 x103cm4主梁比拟单宽抗弯惯矩Jy Iy a 3220 x103cm4 485 6440cm4 cm 3 主梁和横隔梁的抗扭惯矩I Tx 208000cm4 I Ty 88610cm4因为主梁翼缘板刚性连接 所以按式 2 5 74 JTx JTy 1 3h13 I Tx b I Ty a 113 3 208000 160 88610 485 1828cm4 cm 计算步骤 横隔梁截面 45 2 计算抗弯刚度参数 和扭弯参数 B为桥梁承重结构的半宽B 5x160 2 400cm 46 3 计算各主梁横向影响线坐标 0 324 由附录 IIG M法可查得影响系数K1和k0 P409 校核公式 47 由内插法求实际梁位处的K1和K0 实际梁和表列梁位关系如图 梁位关系图 对于1号梁 对于2号梁 对于3号梁 K0指梁位在0点的K值 48 横向影响线坐标值列表计算 49 4 计算各梁的mc 公