桥梁计算专题空间梁格法PPT课件

1、空间梁格法空间梁格法 适用范围 宽梁 斜梁 人字形异形梁 空间复杂结构 求解方法 简化成平面杆系 空间杆系第1页/共25页空间梁格简化成平面杆系空间梁格简化成平面杆系 计算荷载横向分布系数 方法 杠杆法 刚性横梁法（偏心受压法） 修正刚性横梁法 铰接板（梁）法 刚接梁法 比拟正交异性板法 优点 取单片梁进行分析，概念清晰，易于手算 缺点 以变量分离为前提，存在一定的误差 适用范围小第2页/共25页杠杆法杠杆法 适用条件 主梁间的横向联系很弱 桥面板在主梁梁肋上断开 双主梁桥 靠近主梁支点的荷载横向分布影响线 第3页/共25页刚性横梁法（偏心压力法）刚性横梁法（偏心压力法） 适用条件 桥的宽跨比

2、B/L小于或接近于0.5 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 基本假设基本假设 所有横梁的刚度为无穷大所有横梁的刚度为无穷大 不考虑纵梁的抗扭刚度不考虑纵梁的抗扭刚度 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第4页/共25页刚性横梁法（偏心压力法）刚性横梁法（偏心压力法） 横向影响线的计算方法横向影响线的计算方法 横向影响线为直线横向影响线为直线 计算公式计算公式:第5页/共25页铰接板（梁）法铰接板（梁）法 适用条件 横向连接刚度较弱 装配式板桥（用现浇混凝土纵向企口缝连接） 装配式梁桥（在翼板间用焊接钢板或伸出交叉钢筋连接且无

3、中间横隔梁） 横向连接只传递剪力，不传递弯矩第6页/共25页刚接梁法刚接梁法 适用条件 翼缘板刚性连接的肋梁桥 横向连接不仅可以传递剪力，而且可以传递弯矩第7页/共25页比拟正交异性板法（比拟正交异性板法（G-MG-M法）法） 计算步骤 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。 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 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 编制实用图表第8页/共25页空间梁格法空间梁格法 等效原则 将分散的板式或箱梁每一段内的弯曲刚度和抗扭刚度

4、集中于最邻近的等效梁格内 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 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 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 优点 可以借助于电算手段直接计算结构内力 计算精度相对较高 缺点 若刚度等效、荷载等效有误，则计算误差较大第9页/共25页空间梁格体系空间梁格体系-实心板结构实心板结构 梁格网格划分 等宽正交板 纵梁 纵梁间距一般为23倍板厚至1/4计算跨径之间 边梁位置一般设在距板边缘0.3倍板厚处 横梁 横梁间距应尽量与纵向梁格间距离一致 横梁间距约小于计算跨径的1/4 在受力较大处或内力突变

5、处通常应加密梁格网格 横梁与纵梁应正交第10页/共25页空间梁格体系空间梁格体系-实心板结构实心板结构 梁格网格划分 斜交板 特点 靠近钝角处出现上拱弯矩 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 承受扭转较大 网格划分原则 尽量与力的作用方向或结构的配筋方向一致 梁格间距参考正交板 当斜交角较小于20 当桥面较窄且斜交角较大(大于20) 当桥面较宽且斜交角较大(大于20)第11页/共25页空间梁格体系空间梁格体系-实心板结构实心板结构 梁格截面特性梁格截面特性第12页/共25页空间梁格体系空间梁格体系-梁板或梁结构梁板或梁结构 梁格网格划分 纵梁 纵梁与原纵梁

6、中心线重合 虚拟横梁 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 若支点处有横梁,则必须在该处设置一根横梁第13页/共25页空间梁格体系空间梁格体系-梁板或梁结构梁板或梁结构 梁格构件的截面特性 纵梁 对于装配式空心板可取实际纵梁的刚度； 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； 横梁 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； 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。第14页/共25页空间梁格体系

7、空间梁格体系-梁板或梁结构梁板或梁结构 若有横隔板，且间距较大时，须加虚拟横梁 若为铰接板，横梁间须设铰 虚拟横梁只考虑对结构刚度的贡献，不计质量的贡献 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: 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的板来模拟第15页/共25页空间梁格体系空间梁格体系-宽箱梁宽箱梁 梁格网格划分 纵梁 纵梁位置与纵向腹板重合 在悬臂边缘处设一虚拟纵梁，以便于计算悬臂处的荷载 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 横梁 若横隔板相当多，横梁位置应与横隔板重心重合 若横隔板间

8、距较大，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。第16页/共25页空间梁格体系空间梁格体系-宽箱梁宽箱梁 空间梁格截面特性空间梁格截面特性 纵梁纵梁 整体抗弯惯性矩整体抗弯惯性矩Iz 单片纵梁弯惯性矩单片纵梁弯惯性矩I/nz 单片纵梁扭惯性矩单片纵梁扭惯性矩It/（nz-1） nz为腹板数为腹板数 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 虚拟横梁虚拟横梁 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 箱体处的单片横梁抗弯惯性矩箱体处的单片横梁抗弯惯

9、性矩为为IHX/nH 若有横隔板或横梁，则按若有横隔板或横梁，则按T梁梁来计算其真实刚度来计算其真实刚度箱梁处虚拟横梁计算截面第17页/共25页空间梁格体系空间梁格体系-如何将板梁结构等效成板如何将板梁结构等效成板 肋板结构肋板结构第18页/共25页空间梁格体系空间梁格体系-如何将板梁结构等效成板如何将板梁结构等效成板 具有横隔梁的多室结构具有横隔梁的多室结构第19页/共25页空间梁格体系空间梁格体系-如何将板梁结构等效成板如何将板梁结构等效成板 空心板空心板第20页/共25页空间梁格体系空间梁格体系-如何将板梁结构等效成板如何将板梁结构等效成板 没有横梁的多室板结构没有横梁的多室板结构第21

10、页/共25页空间梁格体系空间梁格体系-荷载施加方法荷载施加方法 梁格体系设计活载加载缺点梁格体系设计活载加载缺点 对于大部分商业程序只能做到对于大部分商业程序只能做到纵向动态规划加载，横向加载纵向动态规划加载，横向加载只能通过人为定义车道，找到只能通过人为定义车道，找到最不利位置。最不利位置。 大部分商业程序在进行动态规大部分商业程序在进行动态规划加载时，不考虑车轴的横向划加载时，不考虑车轴的横向位置，仅仅是将横向车轴的合位置，仅仅是将横向车轴的合力施加于所定义好的车道。当力施加于所定义好的车道。当横向联系很刚时，这种处理方横向联系很刚时，这种处理方法误差不大；但横向联系较弱法误差不大；但横向联系较弱时，会导致部分梁计算内力偏时，会导致部分梁计算内力偏大，部分梁内力又偏小。大，部分梁内力又偏小。第22页/共25页空间梁格体系空间梁格体系-荷载施加方法荷载施加方法 梁格体系加载技巧梁格体系加载技巧 根据荷载横向分布影响线，手动调整车轴的横向位置，必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行修正。要时对计算设计活