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文档简介
关于正交异性钢桥面板计算1.桥面系和桥面板桥面系—由桥面板和桥道梁组成的直接承受交通荷载的行车系统,还包括桥面铺装,人行道板;桥面板—钢桥面板、钢筋混凝土桥面板、木桥面板;桥道梁—纵、横梁组成的连接系,纵横梁体系;公路桥上的桥面板—钢筋混凝土桥面,钢桥面板;铁路桥上的桥面板—过去很少采用钢桥面板,常用明桥面或混凝土板的道碴桥面,现在高速大跨度桥梁较多采用。第2页,共30页,2024年2月25日,星期天第3页,共30页,2024年2月25日,星期天高铁箱型主梁正交异性钢桥面板第4页,共30页,2024年2月25日,星期天2.钢桥面板构造与特性
构造:
盖板、纵肋、横肋。
纵肋种类:闭口纵肋、开口纵肋。
优点:
重量轻,极限承载能力高,适用范围广,但是桥面铺装层要求很高。
结构特性:
(1)构造性的正交异性板;(2)荷载纵向传递,符合刚度分配原则;(3)既作为主梁一部分发挥作用,又做为桥面系单独部分承受荷载。
思考问题:
(1)正交异性钢桥面板与各向同性板传力的区别。(2)桥面板强度计算如何进行。第5页,共30页,2024年2月25日,星期天第6页,共30页,2024年2月25日,星期天桥面板强度分析三个结构体系的考虑
第一体系:主梁体系,桥面板作为主梁的一部分,为主梁的上翼缘;第二体系:桥面体系,由桥面盖板、纵肋、横梁组成桥面体系,板作为单独部分;第三体系:盖板体系,考虑连续支撑盖板部分的计算;(横向力部分)叠加原理:考虑受力方向和计算模型的选取第7页,共30页,2024年2月25日,星期天钢桥面板计算内容主要进行第二体系内力的计算:1主要纵肋的弯曲内力和应力,包括跨中和支点的弯矩和应力;2桥面板的横向应力。第8页,共30页,2024年2月25日,星期天3.钢桥面板的计算方法
正交异性板弯曲微分方程
该方程是正交异性桥面板计算的理论基础第9页,共30页,2024年2月25日,星期天正交异性钢桥面板计算的P.E法1P.E(Pelikan-Esslinger)法简介。2P.E法计算步骤:
确定正交异性钢桥面板的顺、横桥方向的弯曲刚度Kx、Ky和抗扭刚度H;3
将纵肋的刚度平均分摊 到整个桥面,使桥面成为正交异性板。4
按正交异性板弯曲方程求解板的弯曲内力:(1)支先按横肋刚度无穷大求纵肋跨中、支点的内力;(2)然后考虑横肋的弹性变形的影响,对计算结果进行修正。
第10页,共30页,2024年2月25日,星期天3.1
P.E法开口纵肋的计算等价于格子梁,正交异性板的微分方程变为开口纵肋这是梁的弯曲方程,可以按梁的弯曲理论求解。第11页,共30页,2024年2月25日,星期天P.E法开口肋计算的主要步骤(1)根据反力位移互等定理求解求纵肋跨中、支点的弯矩、反力影响线;(2)根据影响线求弯矩、反力的量值;(3)根据反力大小求横肋挠曲对弯矩值进行修正;(4)根据修正后的内力值求应力。第12页,共30页,2024年2月25日,星期天3.2P.E法闭口纵肋的计算解题主要思路Ⅰ阶段:按上述方程解刚性支承正交异性连续板Ⅱ阶段:考虑横肋弹性弹性作用的修正第13页,共30页,2024年2月25日,星期天闭口纵肋计算的主要步骤主要计算步骤:(1)Ky一计算:闭口纵肋盖板的有效宽度(a0+e0)计算单个闭口肋抗弯刚度EIl
桥面板抗弯刚度(2)H计算:G-剪切模量
T-单个闭口肋抗扭惯性矩,F-面积,
u-周长,s-肋宽度 -刚度折减系数,不同形状具有不同的表达式第14页,共30页,2024年2月25日,星期天第15页,共30页,2024年2月25日,星期天(3)荷载的傅立叶级数表示不同的加载方式,级数表达形式不同第16页,共30页,2024年2月25日,星期天(4)求闭口截面纵肋支点,跨中弯矩影响面和支点反力影响面
基本思路:求微分方程解传递系数概念利用边界条件求内力影响面第17页,共30页,2024年2月25日,星期天齐次微分方程解设代入求得
第18页,共30页,2024年2月25日,星期天闭口截面第19页,共30页,2024年2月25日,星期天闭口截面
传递系数概念和求法传递系数概念:对平板没有荷载作用的节间来说,其内力是按照一定的 传递系数k衰减的。
根据变形连续条件可推得:第20页,共30页,2024年2月25日,星期天根据虚功原理利用边界条件求各内力影响面
虚功原理-求内力影响面得问题可转化为求 挠曲面问题
弯矩影响面-由所求截面产生相对转角 所成得挠曲面构成;反力影响面-由所求截面产生竖向位移所形成得挠曲面构成第21页,共30页,2024年2月25日,星期天支点弯矩影响面:
位移条件:
(传递系数)代入挠曲线方程,利用产生单位转角得关系,得:
0-1节间影响线:
1-2节间影响线:第22页,共30页,2024年2月25日,星期天第23页,共30页,2024年2月25日,星期天节间中央弯矩影响面:0-0节间:0-1节间:1-2节间第24页,共30页,2024年2月25日,星期天第25页,共30页,2024年2月25日,星期天支承边反力影响面边界条件0-1节间影响面:1-2节间影响面:第26页,共30页,2024年2月25日,星期天3.2P.E法计算的主要思路与步骤(5)求各截面得内力值式中:代表桥面板影响面值纵距第27页,共30页,2024年2月25日,星期天(6)横肋挠曲的影响按弹性支承的连续梁计算:式中:-荷载作用下刚性支承连续梁在支点m处的反力;-弹性支承连续梁上考虑点i的弯矩影响线在支点m处的
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