桥梁工程总复习

桥梁工程总复习 Bridge Engineering 第一章 总论 Introduction 1 2 1 桥梁的组成 桥台 洪水位 路堤 通航水位 低水位 桥跨结构 支座 桥墩 基础 锥体 护坡 1 图1 2 1 桥梁的基本组成 桥梁由四个基本部分组成 上部结构 下部结构 支座 附属设施 桥跨结构 上部结构 superstructure 路线中断时跨越障碍的 主要承载结构 桥墩 桥台 下部结构 substructure 支承桥跨结构并将恒载和车辆荷载传至地基的建筑物 基础 foundation 桥墩 台 中使全部荷载传至地基的底部奠基部分 桥梁的基本附属设施包括 桥面系 伸缩缝 桥头搭板 锥形护坡 支座支座 bearingbearing 在桥跨结构和桥墩 台 的支承处设置的传力装置在桥跨结构和桥墩 台 的支承处设置的传力装置 护坡护坡 路堤与桥台衔接处 在桥台两侧设置的石路堤与桥台衔接处 在桥台两侧设置的石 砌锥形体 保证边坡稳定砌锥形体 保证边坡稳定 河流中的水位 低水位 高水位 设计水位 按规定的设计洪水频率计算所得的高水位 通航水位 净跨径 l0 设计洪水位上相邻两个桥墩 或桥台 之间的净距 梁桥 拱跨两个拱脚 截面最低点之间的水平距离 拱桥 计算跨径 L0 桥跨结构相邻两个支座中心距离 梁桥 两相邻拱脚截面形心点之间 的水平距离 拱桥 标准跨径 相邻桥墩中线之间的距离 梁桥 总跨径 各孔净跨径之和 泄洪 桥梁全长 L 两个桥台的侧墙或八字墙后端点之间的距离 桥梁总长 L1 两桥台台背前缘距离 桥下净空 H 设计洪水位或计算通航至桥跨结构最下缘的距离 桥梁高度 桥面与低水位的高差 或为桥面与跨越的线路路面的距离 桥梁建筑高度 h 桥面 或轨顶 与桥跨结构最低边缘的高差 按桥面的位置分类 position of deck 桥面与桥跨结构的相对位置来分 上承式 中承式 下承式 按结构体系分类 梁式桥 拱桥 刚架桥 吊桥 斜拉桥 组合体系桥 桥梁设计基本原则 适用 经济 安全 美观 公桥通规 中将桥梁作用分为三大类 永久作用 可变作用 偶然作用 编号作 用 分 类作 用 名 称 1 结构重力 包括结构附加重 力 2 预加力 3 土的重力 4 土侧压力 5 混凝土收缩及徐变作用 6 水的浮力 7 永久作用 基础变位作用 8 汽车荷载 9 汽车冲击力 10 汽车离心力 11 汽车引起的土侧压力 12 人群荷载 13 汽车制动力 14 风荷载 15 流水压力 16 可变作用 冰压力 17 温度 均匀温度和梯度温度 作用 18 支座摩阻力 19 地震作用 20 船只或漂浮物撞击力 21 偶然作用 汽车撞击作用 桥梁所受作用一览表 汽车荷载分类及其适用范围 为了满足不同结构位置的荷载效应组合和计算 将汽车荷载分为车道荷载和车辆荷载 车道荷载不考虑车的尺寸及车的排列方式 将车辆荷载等效为均布荷载和一个可以作 用在任何位置的集中荷载形式 桥梁结构的整体加载 主梁 主拱和主桁架等计算采 用车道荷载 车辆荷载考虑车的尺寸及车的排列方式 以集中荷载的形式作用于车轴位置 局部加 载 涵洞 桥台和挡土墙压力等的计算采用车辆荷载 两种荷载的作用不得叠加 车道荷载形式 由均布荷载和集中荷载组成 1 公路一 I 级车道荷载的均布荷载标准值为 qx 10 5kN m 集中荷载标准值按以下规定选取 桥梁计算跨径小于或等于 5m 时 PK 180kN 桥梁计算跨径等于或大于 50m 时 PK 360kN 桥梁计算跨径在 5m 一 50m 之间时 PK 值采用直线内插求得 计算剪力效应时 上述集中荷载标准值 PK 应乘以 l 2 的系数 2 公路一 级车道荷载的均布荷载标准值 qx 和集中荷载标准值 PK 按公路一 I 级车道荷 载的 0 75 倍采用 3 车道荷载的均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利 效应的同号影响线上 集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线峰值处 公 路 一 I 级 和 公 路 一 级 汽 车 荷 载 采 用 相 同 的车辆荷载标准值 140 140 车辆荷载横向布置 车道荷载横向分布系数应按设计车道数布置车辆荷载进行计算 桥面板内力计算用车辆荷载进行计算 主梁内力计算用车道荷载 桥涵设计车道数应符合规定 多车道桥梁上的汽车荷载应考虑多车道折减 当桥涵设计车 道数等于或大于 2 时 由汽车荷载产生的效应应按规定的多车道折减系数折减 但折减后 的效应不得小于两设计车道的荷载效应 六 人群荷载 当桥梁计算跨径小于或等于 50m 时 人群荷载标准值为 3 0kN 当桥梁计算跨径 等于或大于 150m 时 人群荷载标准值为 2 5kN 当桥梁计算跨径在 50m 150m 之间时 可由线性内插得到人群荷载标准值 对跨径不等的连续结构 以最大计算跨 径为准 城镇郊区行人密集地区的公路桥梁 人群荷载标准值取上述规定值的 1 15 倍 专用人行桥梁 人群荷载标准值为 3 5kN 第二章 桥面系与支座 2 1 4 伸缩缝 伸缩缝的作用 保证桥跨结构在气温变化 活载作用 砼收 缩徐变等影响下按静力图式自由变形 使车辆平顺通过 防止雨水 垃圾泥土等阻塞 减小车辆通过的噪音 伸缩缝的选择 主要问题是伸缩装置安装后的伸 缩量计算 1 由温度变化引起的伸缩量 2 由混凝土收缩引起的梁体缩短量 3 由混凝土徐变引起的梁体缩短量 4 由制动力引起的板式橡胶支座剪切变形而导致的伸缩缝开口量或闭口量 5 按照梁体的伸缩量选用伸缩装置的型号 第二章 桥面系与支座 支座的作用 把上部结构的各种荷载传递到墩台上 适应活载 温度变化 混凝土收缩与徐变等因素所 产 生的变位 位移和转角 使上 下部结构的实际受力情况符合设计的计算图式 常见的支座有哪些 板式橡胶支座 加劲板式橡胶支座 坡型板式橡胶支座 球冠圆板式橡胶支座 盆式橡胶支座 球面支座 减隔震支座 第 2 章 桥面系与支座 单向板 把边长或长宽比大于等于 2 的周边支承板看作单由短跨 承受荷载的单向受力板来设计 在长跨方向仅布置分布钢筋 双向板 边长或长宽比小于 2 的周边支承板 需按两个方向的内 力分别配置受力钢筋 工程实践中最常见的桥面板受力图式 单向板 悬臂板 铰接悬 臂板 双向板 将轮压作为均布荷载将轮压作为均布荷载 a2a2 车轮沿行车方向的着地长度车轮沿行车方向的着地长度 b2b2 车轮的宽度车轮的宽度 矩形荷载压力面的边长矩形荷载压力面的边长 沿纵向 a1 a2 2H 沿横向 b1 b2 2H 一个加重车后轮 轴重为 P 作用于桥面板上的局部 分布荷载为 桥面板的有效工作宽度 解释 桥面板在局部分布荷载作用下 不仅直接承压部分的板带参加工作 与其相邻 的部分板带也会分担一部分荷载共同参与工作 即为有效工作宽度 规定 根据板的形式做分析 大约是沿 45 向两边扩散 对于悬臂板 接近二倍悬臂 长 对于单向板按照 45 向边缘扩散 荷载在板的支承处 荷载靠近板的支承处 ax a 2 x T 形梁翼缘板常用铰接悬臂方式连接时 1 0 1 44 SP bP Ml a 2 0 1 2 Sg Mgl SSpSg MMM 第四章 简支梁 板 桥主梁内力计算 P135 137 荷载横向分布计算 P144 P147 横隔梁内力计算 P164 荷载横向分布系数 m 如果某梁的结构一定 轮重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 常用一个表征荷载分布程度的系数 m 与轴重的乘积来表示该定值 m 即 为 荷 载 横 向 分 布 系 数 它表示某根梁所承担的最大荷载是各个轴重的倍数 简支梁 板 桥设计计算 常用几种荷载横向分布计算方法 杠杆原理法 把横向结构 桥面板和横隔梁 视作在主梁上断开而简支在 其上的简支梁 刚性横梁法 把横隔梁视作刚度极大的梁 也称偏心压力法 当计及主梁 抗扭刚度影响时 此法又称为修正刚性横梁法 修正偏心压力法 铰接板 梁 法 把相邻板 梁 之间视为铰接 只传递剪力 刚接梁法 把相邻主梁之间视为刚性连接 即传递剪力和弯矩 比拟正交异性板法 将主梁和横隔梁的刚度换算成两向刚度不同的比拟弹 性平板来求解 并由实用的曲线图表进行荷载横向分布计算 2 杠杆原理法 计算原理 忽略主梁之间横向结构的联系 假设桥面板在主梁上断开 当作横向支承在主梁上的简支 梁或悬臂梁 基本假定 适用场合 计算荷载靠近主梁支点时的 m 如求剪力 支点负弯矩等 横向联系很弱的无 中横梁的桥梁箱形梁桥的 m 1 2 3 刚性横梁法 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 保持直线的形状 各主梁的变形类似于杆件偏心受压的情况 又称为偏心压力法 适 用 情 况 具 有 可 靠 横 向 联 结 且 B L 0 5 窄桥 荷载横向分布系数沿桥跨的变化 荷载位于支点处的横向分布系数 m0 杠杆法 荷载位于跨中处的横向分布系数 mc 其它方法 桥跨其它位置的处理方法 如图示 无中横梁 或仅一根 跨中采用 mc 支点采用 m0 支点到 l 4 处直线过渡 多根横梁 mc 从第一根横梁向 m0 直线过渡 简支梁求跨中最大弯矩 mc 不变化 简支梁梁端截面最大剪力时考虑 m0 mc 的变化 4 3 横梁内力计算 P164 按刚性横梁法计算 力学模型 将桥梁中的横隔梁近似地看作竖向支承在多根弹性主梁上的多跨弹性支承 连续梁 预拱度 指跨中的反向挠度 为了消除恒载挠度而设置 其值取等于全部恒载和一 半静活载所产生的竖向挠度值 在常遇荷载情况下桥梁基本上接近直线状态 公路桥规 规定 钢筋混凝土及预应力混凝土梁式桥 汽车荷载 不计冲击力 计算的上部结构跨中最大竖向挠度 不应超过 l 600 平板挂车或履带荷载验算时 允许的竖向挠度尚可增加 20 即为 l 500 一般小跨径的钢筋混凝土梁桥 当恒载和静活载所计算的挠度不过 l 1600 可 以不设预拱度 第七章拱桥构造与施工 第八章 拱桥的设计与计算 一 确定桥梁的设计标高和矢跨比 桥面标高 由两岸线路的纵断面设计来控制 要保证 桥下净空能满足泄洪或通航的要求 拱顶底面标高 由桥面标高推算 第八章 拱桥的设计与计算 三 拱轴线选择 三铰拱在任意荷载作用下任意截面的弯矩为 若令 M x 0 即在某种荷载作用下任意截面的弯矩均为零 拱则为纯压拱 对于一 些特殊的分布荷载 可以求出与荷载分布规律有关的拱轴线 称这条拱轴线为合理拱轴线 4 拱轴线应用 均布荷载作用下的合理拱轴线 二次抛物线 荷载集度随拱轴线高度变化而变化的合理拱轴线 悬链线 实腹式拱桥 悬链线 空腹式拱桥 悬链线 5 拱轴系数 样题 一 判断题 1 为了消除恒载挠度而设置的预拱度 其值通常取等于全部恒载和一半静活载所产生的竖 向挠度值 2 在设计四车道桥涵时 考虑到四行车队单向并行通过的机率较小 计算荷载可折减 但 折减后不得小于用两行车队计算的结果 3 连续体系属于超静定结构 对温度变化和支座变位不敏感 4 计算主梁的弯矩和剪力时 可在全跨内取用相同