桥梁计算专题-空间梁格法[教育知识]

1、桥梁计算专题桥梁计算专题- -空间梁格法空间梁格法 1教书育人 空间梁格法 n适用范围 n宽梁 n斜梁 n人字形异形梁 n空间复杂结构 n求解方法 n简化成平面杆系 n空间杆系 2教书育人 空间梁格简化成平面杆系 n计算荷载横向分布系数 n方法 n杠杆法 n刚性横梁法（偏心受压法） n修正刚性横梁法 n铰接板（梁）法 n刚接梁法 n比拟正交异性板法 n优点 n取单片梁进行分析，概念清晰，易于手算 n缺点 n以变量分离为前提，存在一定的误差 n适用范围小 3教书育人 杠杆法 n适用条件 n主梁间的横向联系很弱 n桥面板在主梁梁肋上断开 n双主梁桥 n靠近主梁支点的荷载横向分布影响线 4教书育人

2、刚性横梁法（偏心压力法） n适用条件 n桥的宽跨比B/L小于或接近于0.5 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基本假设基本假设 n所有横梁的刚度为无穷大所有横梁的刚度为无穷大 n不考虑纵梁的抗扭刚度不考虑纵梁的抗扭刚度 n若考虑纵梁的抗扭刚度则为修正刚性横梁法若考虑纵梁的抗扭刚度则为修正刚性横梁法 5教书育人 刚性横梁法（偏心压力法） n横向影响线的计算方法横向影响线的计算方法 n横向影响线为直线横向影响线为直线 n计算公式计算公式: 6教书育人 铰接板（梁）法 n适用条件 n横向连接刚度较弱 n装配式板桥（用现浇混凝土纵向企口缝连接） n装配式梁桥（在翼板

3、间用焊接钢板或伸出交叉钢 筋连接且无中间横隔梁） n横向连接只传递剪力，不传递弯矩 7教书育人 刚接梁法 n适用条件 n翼缘板刚性连接的肋梁桥 n横向连接不仅可以传递剪力，而且可以传递 弯矩 8教书育人 比拟正交异性板法（G-M法） n计算步骤 n将纵梁的抗弯惯矩和抗扭惯矩分别除以纵梁宽b， 将横梁的抗弯惯矩和抗扭惯矩分别除以横梁宽度a， 得到比拟正交异性板。 n按弹性力学理论，求得跨中单位荷载P=1作用于某 一片梁跨中截面的横向挠度曲线 n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 n编制实用图表 9教书育人 空间梁格法 n等效原则 n将分散的板式或箱梁每一段内的弯

4、曲刚度和抗扭刚 度集中于最邻近的等效梁格内 n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 n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 n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 n优点 n可以借助于电算手段直接计算结构内力 n计算精度相对较高 n缺点 n若刚度等效、荷载等效有误，则计算误差较大 10教书育人 空间梁格体系-实心板结构 n梁格网格划分 n等宽正交板 n纵梁 n纵梁间距一般为23倍板厚至1/4计算跨径之间 n边梁位置一般设在距板边缘0.3倍板厚处 n横梁 n横梁间距应尽量与纵向梁格间距离一致 n横梁间距约小于计算跨

5、径的1/4 n在受力较大处或内力突变处通常应加密梁格网 格 n横梁与纵梁应正交 11教书育人 空间梁格体系-实心板结构 n梁格网格划分 n斜交板 n特点 n靠近钝角处出现上拱弯矩 n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 反力,还可能出现翘起 n承受扭转较大 n网格划分原则 n尽量与力的作用方向或结构的配筋方向一致 n梁格间距参考正交板 n当斜交角较小于20 n当桥面较窄且斜交角较大(大于20) n当桥面较宽且斜交角较大(大于20) 12教书育人 空间梁格体系-实心板结构 n梁格截面特性梁格截面特性 13教书育人 空间梁格体系-梁板或梁结构 n梁格网格划分 n纵梁 n纵梁与原纵梁

6、中心线重合 n虚拟横梁 n若实际结构无横梁，则须设虚拟横梁，虚拟 横梁的选择理论上具有任意性,但一般约取 计算跨径的1/41/8 n若支点处有横梁,则必须在该处设置一根横 梁 14教书育人 空间梁格体系-梁板或梁结构 n 梁格构件的截面特性 n纵梁 n对于装配式空心板可取实际纵梁的刚度； n对于T梁或“工”字型梁，若纵梁间距大于计算跨径的1/6，或悬臂长 度超过计算跨径的1/12，由于剪力滞的影响，要考虑翼缘的有效宽度； n横梁 n若结构无横隔板，对于T梁虚拟横梁可用宽度为a，高度h的板的刚度来 等效； n若有横隔板，且间距不大时，可不加虚拟横梁，横梁刚度按T梁来计算。 15教书育人 空间梁格

7、体系-梁板或梁结构 n若有横隔板，且间距较大时，须加虚拟横梁 n若为铰接板，横梁间须设铰 n虚拟横梁只考虑对结构刚度的贡献，不计质量的贡献 n对于具有圆形孔的空心板，挖空率d/h=0.470.81时,虚拟横梁刚 度为: n若截面挖空率增大,空心部分形状一般为矩形,空心板则为多室结构, 虚拟横梁的刚度按两片宽为b的板来模拟 16教书育人 空间梁格体系-宽箱梁 n梁格网格划分 n纵梁 n纵梁位置与纵向腹板重合 n在悬臂边缘处设一虚拟纵梁，以便 于计算悬臂处的荷载 n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中心处 n横梁 n若横隔板相当多，横梁位置应与横 隔板重心重合 n若横隔板间距较

8、大，则必须增加虚 拟横梁，间距一般为反弯点之间距 离的1/4，较密的间距可使结构模型 具有连续性。 17教书育人 空间梁格体系-宽箱梁 n空间梁格截面特性空间梁格截面特性 n纵梁纵梁 n整体抗弯惯性矩整体抗弯惯性矩Iz n单片纵梁弯惯性矩单片纵梁弯惯性矩I/nz n单片纵梁扭惯性矩单片纵梁扭惯性矩It/（nz-1） nnz为腹板数为腹板数 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 弯刚度取弯刚度取1/2翼板的抗弯刚度翼板的抗弯刚度 n虚拟横梁虚拟横梁 n翼板处的单片虚拟横梁的抗弯翼板处的单片虚拟横梁的抗弯 惯性矩为惯性矩为IHY/nH n箱体处的单片横梁抗弯惯性矩箱体处的单片横梁

9、抗弯惯性矩 为为IHX/nH n若有横隔板或横梁，则按若有横隔板或横梁，则按T梁来梁来 计算其真实刚度计算其真实刚度 箱梁处虚拟横梁 计算截面 18教书育人 空间梁格体系-如何将板梁结构等效成板 n肋板结构肋板结构 19教书育人 空间梁格体系-如何将板梁结构等效成板 n具有横隔梁的多室结构具有横隔梁的多室结构 20教书育人 空间梁格体系-如何将板梁结构等效成板 n空心板空心板 21教书育人 空间梁格体系-如何将板梁结构等效成板 n没有横梁的多室板结构没有横梁的多室板结构 22教书育人 空间梁格体系-荷载施加方法 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 n对于大部分商业程序只能做到纵

10、对于大部分商业程序只能做到纵 向动态规划加载，横向加载只能向动态规划加载，横向加载只能 通过人为定义车道，找到最不利通过人为定义车道，找到最不利 位置。位置。 n大部分商业程序在进行动态规划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，加载时，不考虑车轴的横向位置， 仅仅是将横向车轴的合力施加于仅仅是将横向车轴的合力施加于 所定义好的车道。当横向联系很所定义好的车道。当横向联系很 刚时，这种处理方法误差不大；刚时，这种处理方法误差不大； 但横向联系较弱时，会导致部分但横向联系较弱时，会导致部分 梁计算内力偏大，部分梁内力又梁计算内力偏大，部分梁内力又 偏小。偏小。 23教书育人 空间梁格体系-荷载施加方法 n梁格体系加载技巧梁格体系加载技巧 n根据荷载横向分布影响线，手动调整车轴的横向位置，必要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