桥梁横向分布系数截面几何性质计算2

1、看大家对横向力分布系数计算疑惑颇多，特在这里做一期横向力分布系数计算教程（本教程讲的比较粗浅，适用于新手）。总的来说，横向力分布系数计算归结为两大类（对于新手能够遇到的）：1、预制梁（板梁、T梁、箱梁）这一类也可分为简支梁和简支转连续2、现浇梁（主要是箱梁）首先我们来讲一下现浇箱梁（上次lee_2007兄弟问了，所以先讲这个吧）在计算之前，请大家先看一下截面这是一个单箱三室跨径27+34+27米的连续梁，梁高1.55米，桥宽12.95米！支点采用计算方法为为偏压法（刚性横梁法）mi=P/n±P×e×ai/(ai x ai)跨中采用计算方法为修正偏压法（大家注意两者

2、的公式，只不过多了一个）mi=P/n±P×e×ai×/(ai x ai)   -抗扭修正系数       =1/(1+L2×G×It/(12×E×ai2 Ii)                                  

3、                                    其中：It-全截面抗扭惯距                             &#

4、160;                                          Ii  -主梁抗弯惯距    Ii=K Ii K为抗弯刚度修正系数，见后            

5、                                                             L-计算跨径      &#

6、160;                                                                 G-剪切模量 G=0.4E 旧规

7、范为0.43EP-外荷载之合力e-P对桥轴线的偏心距ai-主梁I至桥轴线的距离在计算值的时候，用到了上次课程我们讲到的计算截面几何性质中的抗弯惯矩和抗扭惯矩，可以采用midas计算抗弯和抗扭，也可以采用桥博计算抗弯，或者采用简化截面计算界面的抗扭，下面就介绍一下这种大箱梁是如何简化截面的：简化后箱梁高度按边肋中线处截面高度(1.55m)计算，悬臂比拟为等厚度板。矩形部分(不计中肋):     计算公式:It1=4×b2×h12/(2×h/t+b/t1+b/t2)       其中：t,

8、t1,t2为各板厚度                h,b为板沿中心线长度                h为上下板中心线距离  It1= 4×(8.096+7.281)/2)2×1.342/(2×1.401/0.603+8.097/0.22+7.281/0.2)    =5.454 m4悬臂部分    计算

9、公式: It2=Cibiti3                    其中：ti,bi为单个矩形截面宽度、厚度                 Ci为矩形截面抗扭刚度系数,按下式计算:  Ci=1/3×(1-0.63×ti/bi + 0.052×(ti/bi)5)   

10、 =1/3×(1-0.63×0.26/2.2+0.052×(0.26/2.2)5)    =0.309   It2=2×0.309×2.2×0.263=0.0239 m4截面总的抗扭惯距   It= It1+ It2=5.454+0.0239=5.4779 m4大家可以用midas计算对比一下看看简化计算和实际能差多少？先计算一下全截面的抗弯和中性轴，下面拆分主梁需要用的到采用<<桥梁博士>>V2.9版中的截面设计模块计算全截面抗弯惯距，输出结果如下：

11、<<桥梁博士>>-截面设计系统输出文档文件: D: 27+34+27.sds文档描述: 桥梁博士截面设计调试任务标识: 组合截面几何特征任务类型: 截面几何特征计算-截面高度:      1.55 m-计算结果:基准材料:      JTJ023-85: 50号混凝土基准弹性模量:  3.5e+04 MPa换算面积:      7.37 m2换算惯矩:      2.24 m4中性轴高度:&#

12、160;   0.913 m沿截面高度方向 5 点换算静矩(自上而下):主截面:     点号:       高度(m):    静矩(m××3):       1           1.55            0.0    

13、60; 2           1.16           1.77       3          0.775           1.83       4      

14、60;   0.388           1.58       5            0.0            0.0-计算成功完成  结果：I全= 2.24 m4    中性轴高度H=0.913m下面来讲一下主梁拆分的原则：将截面划分为梁和I梁,保持将两截面

15、中性轴与全截面中性轴位置一致。梁和I梁顶板尺寸在两肋间平均划分。由于中性轴位置不变，可计算底板尺寸，具体尺寸见附件I梁和T梁对于I梁248.5×22×52.8+45×15×36.8+41.82/2×40=(2x+40)×20×81.2+20×15×66.2+71.22/2×40  解的                 x=49.9cm对于T梁x=785/2-

16、2×49.9-40=252.7cm采用<<桥梁博士>>V2.9版中的截面设计模块计算梁和I梁抗弯惯距 输出结果如下：I梁:<<桥梁博士>>-截面设计系统输出文档文件: C:Program FilesDBStudioDrBridgeToolDbDebug2.sds文档描述: 桥梁博士截面设计调试任务标识: 组合构件应力验算任务类型: 截面几何特征计算-截面高度:      1.55 m-计算结果:基准材料:      JTJ023-85: 50号混凝土基准弹性

17、模量:  3.5e+04 MPa换算面积:      1.43 m*2换算惯矩:      0.446 m*4中性轴高度:    0.897 m沿截面高度方向 5 点换算静矩(自上而下):主截面:     点号:       高度(m):    静矩(m*3):       1       

18、;    1.55            0.0       2           1.16          0.353       3          0.775    

19、     0.364       4          0.388          0.315       5            0.0            0.0-计算成功完成梁:<<桥梁

20、博士>>-截面设计系统输出文档文件: C:Program FilesDBStudioDrBridgeToolDbDebug2.sds文档描述: 桥梁博士截面设计调试任务标识: 组合构件应力验算任务类型: 截面几何特征计算-截面高度:      1.55 m-计算结果:基准材料:      JTJ023-85: 50号混凝土基准弹性模量:  3.5e+04 MPa换算面积:      2.31 m*2换算惯矩:    

21、;  0.713 m*4中性轴高度:    0.908 m沿截面高度方向 5 点换算静矩(自上而下):主截面:     点号:       高度(m):    静矩(m*3):       1           1.55            0.0  &#

22、160;    2           1.16          0.557       3          0.775          0.578       4        &#

23、160; 0.388          0.507       5            0.0            0.0-计算成功完成算得  I型梁 = 0.446 m4     T梁 = 0.713 m4在计算拆分后的I梁或者T梁的抗弯惯矩时，由于结构是多跨连续梁，所以应

24、该考虑抗弯刚度修正系数根据中跨：边跨=34 ：27= 1.259 : 1   查梁桥下册P204页   等截面连续梁等效简支梁刚度修正系数表：跨度比          二跨连续梁         三跨连续梁         四跨连续梁L21        边跨L1        中跨L2 

25、       边跨L1        中跨L2        边跨L1        中跨L20.8                                            &

26、#160;                               1.497         1.7891.0        1.392        1.392        1.429    

27、0;   1.818        1.432        1.861.1        1.366        1.417        1.404        1.876        1.404        1.891.2   

28、60;   1.343        1.442        1.382        1.831        1.381        1.9191.4        1.306        1.448        1.344   

29、60;   2.034        1.341        1.9741.5        1.29          1.51          1.328         2.079         1.324 

30、        21.6        1.276        1.529        1.314        2.125        1.309        2.0221.8        1.252        1

31、.567        1.289        2.209        1.282        2.0792.0        1.231        1.6        1.267        2.286        1.2

32、62        2.105内插 得项目        边跨        中跨K        1.371        1.891求取值中跨:=1/(1+L2×G×It/(12×E×ai2 Ii)  =1/(1+342×5.4779×0.43 E /( 12×E×2×(1.2452&

33、#215;0.446+3.8882×0.713) ×1.891)  =0.1605边跨:=1/(1+L2×G×It/(12×E×ai2 Ii)  =1/(1+272×5.4779×0.43 E /( 12×E×2×(1.2452×0.446+3.8882×0.713) ×1.371)  =0.1802这样通过上面计算出的结果就可以利用偏压法公式和修正偏压法公式计算横向力分布系数了，在这里就不再多多

34、的描述，大家可以看附件中的word文档，那里面有详细的过程！教程写的有点乱，不知道大家看的怎么样，希望大家有什么问题跟帖，欢迎大家批评指正！：）下面我们来讲一下预制梁的横向力分布系数计算从上面我能看出常见的预制梁包括板梁、小箱梁、T梁跨中横向力分布系数：对于板梁和小箱梁由于横向联系比较薄弱，所以采用铰接板梁法对于T梁有横隔板比较多，认为是刚接，所以采用刚接板梁法梁端横向力分布系数：通常采用杠杆法下面就讲一下30米简支转连续T梁横向力分布系数计算：主梁横断面见附件桥博计算横向力分布系数计算需要输入的数据见附件包括主梁宽、抗弯、抗扭、左板长、左板惯矩、右板长、右板惯矩、主梁跨度G/E等首先计算主梁

35、的抗弯抗扭惯矩（中梁、边梁断面尺寸见附件，梁高200cm）中梁：=            MIDAS SPC TEXT OUTPUT FILE            =            (Tue Jun 17 20:45:16 2008)            = 

36、;           - -            =UNIT: KN . M=* Section-P1 (PLANE)                               =*     A 

37、;  :                           0.856000000000*    Asx  :                           0.4009807274

38、09*    Asy  :                           0.354751134759*    Ixx  :                        &

39、#160;  0.422696666511 -            =UNIT: KN . M=* Section-P1 (PLANE)                               =*     A   :   

40、                        0.844000000000*    Asx  :                           0.391132635890*    Asy&#

41、160; :                           0.355302089507*    Ixx  :                           注意：上表中的左板惯

42、距和右板惯距由于时间匆忙忘记除以隔板中心距了，在此深表歉意！-桥面描述:人行道        分隔带        车行道        中央分隔带        车行道        分隔带        人行道0.500        0.000        11.750&

43、#160;       0.000 0.000        0.000        0.000        0.500左车道数 = 2, 右车道数 = 0, 自动计入车道折减汽车等级: 汽车超-20级挂车等级: 无挂车荷载人群集度: 0.000 KPa-影响线数值:        坐标X        1#梁       

44、 2#梁        3#梁        4#梁        5#梁        6#梁        0.000        0.563        0.408        0.246        0.085 

45、      -0.074        -0.227        1.000        0.497        0.369        0.233        0.099        -0.035        -0.164 

46、       2.075        0.432        0.330        0.221        0.112        0.004        -0.100        3.150        0.365  &

47、#160;     0.290        0.208        0.127        0.045        -0.034        4.225        0.298        0.249        0.195 

48、60;     0.141        0.086        0.032        5.300        0.231        0.208        0.182        0.155        0.127   

49、     0.098        6.375        0.164        0.167        0.168        0.168        0.167        0.164        7.450    &#

50、160;   0.098        0.127        0.155        0.182        0.208        0.231        8.525        0.032        0.086     

51、;   0.141        0.195        0.249        0.298        9.600        -0.034        0.045        0.127        0.208     

52、  0.290        0.365        10.675        -0.100        0.004        0.112        0.221        0.330        0.432      &

53、#160; 11.750        -0.164        -0.035        0.099        0.233        0.369        0.497        12.750        -0.227     

54、   -0.074        0.085        0.246        0.408        0.563-横向分布系数计算结果:梁号        汽车        挂车        人群        满人     

55、   特载        车列1        0.690        0.000        0.000        0.000        0.000        0.0002        0.555       

56、 0.000        0.000        0.000        0.000        0.0003        0.408        0.000        0.000        0.000        0

57、.000        0.0004        0.408        0.000        0.000        0.000        0.000        0.0005        0.555        0.

58、000        0.000        0.000        0.000        0.0006        0.690        0.000        0.000        0.000        0.00

59、0        0.000-计算成功完成下面来简单说一下杠杆法在结构描述中主梁间距为5*2.15桥面中线距首梁的距离为11.25（到梁位线处）这样就可以看结果了文档描述: 桥梁博士2.0横向分布调试任务标识: 2计算方法: 杠杆法-结构描述:主梁间距: 5*2.15 m-桥面描述:人行道        分隔带        车行道        中央分隔带        车行道  &#

60、160;     分隔带        人行道0.500        0.000        11.750        0.000 0.000        0.000        0.000        0.500左车道数 = 2, 右车道数 = 0, 自动计入车道折减汽车等级: 汽车超

61、-20级挂车等级: 无挂车荷载人群集度: 0.000 KPa-影响线数值:        坐标X        1#梁        2#梁        3#梁        4#梁        5#梁        6#梁        0.000   

62、     1.000        0.000        0.000        0.000        0.000        0.000        2.150        0.000        1.000    &#

63、160;   0.000        0.000        0.000        0.000        4.300        0.000        0.000        1.000        0.000     

64、;   0.000        0.000        6.450        0.000        0.000        0.000        1.000        0.000        0.000      &

65、#160; 8.600        0.000        0.000        0.000        0.000        1.000        0.000        10.750        0.000     

66、60; 0.000        0.000        0.000        0.000        1.000-横向分布系数计算结果:梁号        汽车        挂车        人群        满人      

67、0; 特载        车列1        0.579        0.000        0.000        0.000        0.000        0.0002        0.780        0.00

68、0        0.000        0.000        0.000        0.0003        0.780        0.000        0.000        0.000        0.000&

69、#160;       0.0004        0.779        0.000        0.000        0.000        0.000        0.0005        0.779        0.000&#

70、160;       0.000        0.000        0.000        0.0006        0.581        0.000        0.000        0.000        0.000

71、0;       0.000-计算成功完成总结：上面讲述的是简支转连续T梁的边跨横向力分布系数计算，中跨只是抗弯惯矩不同而已而对于简支梁就更简单了，不用考虑抗弯刚度修正系数。对于箱梁计算跨中横向力分布系数时需把铰接勾选上，其他相同，计算梁端横向力分布系数的时候只需把梁底宽范围都化成是1，而不像T梁直接两点相连！上述讲述的正桥横向力分布系数计算，而对于斜桥横向力分布计算，只是梁端横向力分布系数计算时需考虑与跨中横向力影响线混合，叠加部分取大值（这种方法叫做混合影响线法），跨中则是正常计算。这样横向力分布系数计算的课程就基本讲完了，不知道大家还有什么地方没有听懂，请跟

72、帖！仓促之间难免有错误和疏漏，欢迎大家批评指正，谢谢主梁横断面：输入数据：中横梁断面：抗扭简化：等刚度桥面板抗弯惯距：问：请教楼主一个问题关于计算横向力分布系数时连续箱梁引入的偏载系数：多梁结构的横向分布系数可以通过刚接，铰接等算法算出横向每一片梁的荷载分布系数，对于单梁，运用的偏载系数的概念，纵向折减系数，横向折减系数，车道数。这样算出的偏载系数是什么的荷载系数呢？多车道时，每一个车道的偏载系数都一样吗？在平面程序里，输入这个偏载系数，算的是横向什么位置的结果呢？望指教。谢谢。答：横向分布系数和偏载系数都是在单梁分析时所提出的概念，横向分布系数是针对由多片梁组成整个桥宽时提出的，偏载是真的单

73、个箱梁形成桥宽时提出的概念；横向分布系数：由于多片梁组成桥宽，而荷载在桥宽范围内几乎是可以随意布置的，故各片梁的受力是不均匀的，为了安全，我们要找到受力最不利的那片梁，用它来控制其他各片梁段设计。 偏载系数：由于上述原因，整体箱梁的各个腹板受力是不均匀的，有点受力大，有的受力小，但各个腹板是不能单独计算、单独设计的，整个箱梁是一个整体，而且单梁计算是不能考虑偏载效果的，各个腹板是一样来考虑到，故所有点腹板都按最不利的那个来计算。所以叫它偏载系数更形象，但它的本质是“荷载放大系数” 横向折减系数是当车道较多时，各个车道上的荷载很难同时达到设计荷载的数值，故需要折减，而且车道越多越难以同时达到，所

74、以折减的更多。和荷载的横向布置位置无关。问：楼主，能不能详细解释一下梁端混合影响线是怎么混合的？T梁杠杆法比较好理解，但是板梁和箱梁，到底是如何混合的？希望超版能够图文并茂的描述一下，呵呵答：我们在计算正桥梁端横向力分布系数的时候，通常采用杠杆法而对于斜桥，通常我们采用混合影响线法所谓混合影响线，就是杠杆法与跨中横向力分布系数计算方法的混合图中青色线就是混合后的影响线对于板梁，由于板都比较窄，所以可以象T梁一样板中间为1，绞缝中心线为0，这里就不再附图了对于杠杆法支点的取法：箱梁取的是梁肋中心线与主梁顶面交点（见附图）而对于板梁取的是绞缝中心线不知道这样大家了解了没有？桥博关于横向力分布系数讲

75、解： 一、进行桥梁的纵向计算时：a) 汽车荷载1对于整体箱梁、整体板梁等整体结构其分布调整系数就是其所承受的汽车总列数，考虑纵横向折减、偏载后的修正值。例如，对于一个跨度为230米的桥面4车道的整体箱梁验算时，其横向分布系数应为4 x 0.67（四车道的横向折减系数） x 1.15（经计算而得的偏载系数）x0.97（大跨径的纵向折减系数） = 2.990。汽车的横向分布系数已经包含了汽车车道数的影响。2多片梁取一片梁计算时按桥工书中的几种算法计算即可，也可用程序自带的横向分布计算工具来算。计算时中梁边梁分别建模计算，中梁取横向分布系数最大的那片中梁来建模计算。 b) 人群荷载1对于整体箱梁、整

76、体板梁等整体结构人群集度，人行道宽度，公路荷载填所建模型的人行道总宽度，横向分布系数填1 即可。因为在桥博中人群效应= 人群集度x人行道宽度x人群横向分布调整系数。城市荷载填所建模型的单侧人行道宽度，若为双侧人行道且宽度相等，横向分布系数填2，因为城市荷载的人群集度要根据人行道宽度计算。2多片梁取一片梁计算时人群集度按实际的填写，横向分布调整系数按求得的横向分布系数填写，一般算横向分布时，人行道宽度已经考虑了，所以人行道宽度填1。c) 满人荷载1对于整体箱梁、整体板梁等整体结构满人宽度填所建模型扣除所有护栏的宽度，横向分布调整系数填1。与人群荷载不同，城市荷载不对满人的人群集度折减。2多片梁取

77、一片梁计算时满人宽度填1，横向分布调整系数填求得的。注：1、 由于最终效应：人群效应= 人群集度x人行道宽度x人群横向分布调整系数。满人效应= 人群集度x满人总宽度x满人横向分布调整系数。所以，关于两项的一些参数，也并非一定按上述要求填写，只要保证几项参数乘积不变，也可按其他方式填写。2 、新规范对满人、特载、特列没作要求。所以程序对满人工况没做任何设计验算的处理，用户若需要对满人荷载进行验算的话，可以自定义组合。二、进行桥梁的横向计算时a) 车辆横向加载分三种：箱梁框架，横梁，盖梁。1计算箱形框架截面，实际是计算桥面板的同时考虑框架的影响，汽车横向分布系数轴重/顺桥向分布宽度；2横梁，盖梁，

78、汽车荷载横向分布调整系数可取纵向一列车的最大支反力(该值可由纵向计算时，使用阶段支撑反力汇总输出结果里面，汽车MaxQ对应下的最大值，除以纵向计算时汽车的横向分布调整系数来算得)，进行最不利加载。b) 对于人群（或满人）效应，在“横向加载有效区域”中已经填入了人行道分布区域，程序会据此进行影响线加载。人行道宽度填1。横梁、盖梁计算时，这里的人群横向分布系数与汽车的相似，是指单位横向人行道宽度（1m）的支反力。在计算支反力时，这个系数已经考虑人群集度的大小，所以此时窗口中的“人群集度”应该填1。c) 横向加载最终效应(假设汽车车道数输入为3)如果计入车道折减系数则折减系数=0.78(公路技术规范

79、)，不计入则=1.0。汽车效应=三辆汽车加载的效应(每辆汽车的总重为1，每轮重1/2)x汽车横向分布系数x车道折减系数。汽车冲击力=汽车效应x冲击系数。(此时用户应自己输入汽车冲击系数，因为横向加载不知道桥梁的实际纵向跨径，但冲击系数是根据纵向跨径计算的.问：能不能详细解释一下梁端混合影响线是怎么混合的？T梁杠杆法比较好理解，但是板梁和箱梁，到底是如何混合的？希望超版能够图文并茂的描述一下，呵呵答：我们在计算正桥梁端横向力分布系数的时候，通常采用杠杆法而对于斜桥，通常我们采用混合影响线法所谓混合影响线，就是杠杆法与跨中横向力分布系数计算方法的混合图中青色线就是混合后的影响线对于板梁，由于板都比

80、较窄，所以可以象T梁一样板中间为1，绞缝中心线为0，这里就不再附图了对于杠杆法支点的取法：箱梁取的是梁肋中心线与主梁顶面交点（见附图）而对于板梁取的是绞缝中心线不知道这样大家了解了没有？箱梁：箱梁支点：问:在采用桥梁博士计算连续梁的过程中，跨中和支点处的横向分配系数，如何分开输入呢？有知道的给讲解一下。答：这个在桥梁工程中有介绍，我们通常采用1/4跨径、3/4跨径之间采用跨中横向力分布系数，支点和1/4跨径、3/4跨径和支点之间是跨中横向力分布系数与支点横向力分布系数过度，支点与梁端之间采用支点横向力分布系数！问：经过仔细的阅读和翻阅了一些资料，结合到我们使用的软件，终于觉得自己能有些问题提出

81、来了(虽说可能很菜的问题） 第一个是有关桥博中三种计算横向分布系数的方法的的问题。其中杠杆法和偏压法及铰接法桥梁工程书中都有提到，但具体运用于哪些结构还是不太清楚。特别是偏压法，他是假想横梁刚度无穷大的情况，似乎只是适用于计算整体箱梁的情况。而T梁或者板梁比较适用于用刚接板梁法计算，至于勾选铰接好像只适用于空心板，不知道是否正确？ 第二个是关于桥博中直桥和斜弯桥活载输入调整系数的问题，直桥计算是其横向分布调整系数可以理解，但用斜弯桥计算时，我的理解一直是不用计算其横向分布系数。斜弯桥计算时，其活载输入中的调整系数是不是也要像桥博关于横向分布调整系数那个解释一样做呢？其横向分布系数的折线调整是否

82、也需要输入呢？还是那个解释只适用于计算直桥的情况。 以上问题有点多的涉及到桥博的运用问题，也是结合到LZ帖子里所讲的提出的一些问题。希望LZ能详细讲解一下，万分感谢。答：第一个是有关桥博中三种计算横向分布系数的方法的的问题。其中杠杆法和偏压法及铰接法桥梁工程书中都有提到，但具体运用于哪些结构还是不太清楚。特别是偏压法，他是假想横梁刚度无穷大的情况，似乎只是适用于计算整体箱梁的情况。而T梁或者板梁比较适用于用刚接板梁法计算，至于勾选铰接好像只适用于空心板，不知道是否正确？& 第一个问题理解的是正确的，偏压法（刚性横梁法）通常用于计算整体式箱梁，而杠杆法和刚接板梁法通常用于计算小箱梁、T梁、板梁等常规结构！至于到底是刚接还是铰接，主要看相邻主梁之间连接强弱！举例来说我们通常计算的简支转连续小箱梁由于主梁之间只有两道梁端横梁，所以认为连接较薄弱，属于铰接范畴；而T梁由于相邻主梁横隔板道数较多，横向连接较强，属于钢接范畴！第二个是