第六章下混凝土简支梁桥..ppt

1、2009-4-12,桥梁工程Bridge Engineering,2009-4-12,桥梁工程,第6章 混凝土简支梁桥,6.3.1 结构尺寸的拟定,6.3.2 公路桥面板（行车道板）的计算,6.3.3 铁路桥面板（道碴槽板）的计算,6.3 混凝土简支梁桥的设计与计算,6.3.4 公路梁桥荷载横向分布计算,6.3.5 公路和铁路主梁内力计算,6.3.6 横隔梁内力计算,6.3.7 挠度、预拱度的计算,2009-4-12,桥梁工程,第6章 混凝土简支梁桥,6.3 混凝土简支梁桥的设计与计算,2009-4-12,混凝土简支梁桥,6.3 混凝土简支梁桥的设计与计算,6.3.1

2、 结构尺寸的拟定,每片梁的重量应当满足当地现有的运输工具和架梁设备的起吊能力，梁的截面尺寸必须满足装载限界的要求。 包括施工费等在内，结构应该是经济的。 结构的构造应当简单，接头数量少。接头必须耐久可靠，并具有足够的刚度以保证结构的整体性。 为便于制造及更换，截面形状和尺寸应力求标准化。,拟定原则,2009-4-12,混凝土简支梁桥,6.3 混凝土简支梁桥的设计与计算,6.3.1 结构尺寸的拟定,(1) 主梁高度,截面尺寸的拟定内容,主梁高度是主梁尺寸最主要的一项，它取决于使用条件和经济条件。 在满足容许建筑高度和起吊能力的前提下，采用较大梁高是适宜的。,(2) 梁肋厚度（腹板厚度）,梁肋的厚

3、度取决于梁内最大主拉应力和主筋布置构造的要求。 梁肋可以变厚度，一般采用分段等厚，设置厚度变化过渡度。,2009-4-12,混凝土简支梁桥,6.3 混凝土简支梁桥的设计与计算,6.3.1 结构尺寸的拟定,(3) 梁肋间距,截面尺寸的拟定内容,公路T梁的梁肋间距主要取决于起吊设备的能力以及预制安装的方便。加大梁肋间距，减小梁数，从设计角度一般是经济合理的。 铁路梁的梁肋间距是根据使用梁肋两侧内外道碴槽板的悬臂弯矩大致相近，有利板内钢筋布置确定。,(4) 桥面板,桥面板的厚度由构造要求及受力条件确定。 规范规定板小板厚为12cm。,2009-4-12,混凝土简支梁桥,6.3 混凝土简支梁桥的设计与

4、计算,6.3.1 结构尺寸的拟定,一座桥梁在拟定出初步尺寸后，应对其各主要部件进行计算，得出最不利内力，以便进行应力、强度、刚度和稳定性的验算。,混凝土简支梁的计算项目一般有主梁、横隔板和桥面板三个部分。,2009-4-12,混凝土简支梁桥,6.3 混凝土简支梁桥的设计与计算,6.3.2 公路桥面板（行车道板）的计算,6.3.2.1 计算模型,整体现浇T形梁,单向板 双向板,装配式T形梁,悬臂板 铰接悬臂板,2009-4-12,混凝土简支梁桥,6.3 混凝土简支梁桥的设计与计算,6.3.2 公路桥面板（行车道板）的计算,6.3.2.2 车辆荷载在板上的分布,轮压一般作为分布荷载处理，以力求精确

5、 车轮着地面积：a2b2 桥面板荷载压力面：a1b1 荷载在铺装层内按45扩散。 沿纵向：a1a2 +2H 沿横向：b1=b2+2H 桥面板的轮压局部分布荷载：,2009-4-12,混凝土简支梁桥,6.3 混凝土简支梁桥的设计与计算,6.3.2 公路桥面板（行车道板）的计算,6.3.2.3 有效工作宽度,板有效工作宽度（荷载有效分布宽度）：除轮压局部分布荷载直接作用板带外，其邻近板也参与共同分担荷载。,2009-4-12,混凝土简支梁桥,6.3 混凝土简支梁桥的设计与计算,6.3.2 公路桥面板（行车道板）的计算,6.3.2.3 有效工作宽度,假设保证了两点： 1）总体荷载与外荷载相同。 2）

6、局部最大弯矩与实际分布相同。,2009-4-12,混凝土简支梁桥,6.3 混凝土简支梁桥的设计与计算,6.3.2 公路桥面板（行车道板）的计算,6.3.2.3 有效工作宽度,影响有效分布宽度的因素 ： 1） 不同支承条件：两边固结的板的有效工作宽度要比简支的小3040左右 。 2） 不同荷载性质：全跨满布的条形荷载的有效分布宽度也比局部分布荷载的小些。 3） 不同荷载位置情况：荷载愈靠近支承边时，其有效工作宽度也愈小。,2009-4-12,混凝土简支梁桥,6.3 混凝土简支梁桥的设计与计算,6.3.2 公路桥面板（行车道板）的计算,6.3.2.3 有效工作宽度,1. 单向板的荷载有效分布宽度,

7、(1) 荷载在跨径中间,单个荷载：,多个荷载：,2009-4-12,混凝土简支梁桥,6.3 混凝土简支梁桥的设计与计算,6.3.2 公路桥面板（行车道板）的计算,6.3.2.3 有效工作宽度,1. 单向板的荷载有效分布宽度,(2) 荷载在板的支承处,(3) 荷载在靠近板的支承处,2009-4-12,混凝土简支梁桥,6.3 混凝土简支梁桥的设计与计算,6.3.2 公路桥面板（行车道板）的计算,6.3.2.3 有效工作宽度,2. 悬臂板的荷载有效分布宽度,2009-4-12,混凝土简支梁桥,6.3 混凝土简支梁桥的设计与计算,6.3.2 公路桥面板（行车道板）的计算,6.3.2.3 有效工作宽度,

8、2. 悬臂板的荷载有效分布宽度,2009-4-12,混凝土简支梁桥,6.3 混凝土简支梁桥的设计与计算,6.3.2 公路桥面板（行车道板）的计算,6.3.2.3 有效工作宽度,3. 有效分布宽度的应用,2009-4-12,混凝土简支梁桥,6.3 混凝土简支梁桥的设计与计算,6.3.2 公路桥面板（行车道板）的计算,6.3.2.4 内力计算,1. 多跨连续单向板的内力,(1) 弯矩计算模式假定,实际受力状态支承在一系列弹性支承上的多跨连续板。,先算出一个跨度相同的简支板在恒载和活载作用下的跨中弯矩 ，再乘以偏安全的经验系数加以修正。,2009-4-12,混凝土简支梁桥,6.3 混凝土简支梁桥的设

9、计与计算,6.3.2 公路桥面板（行车道板）的计算,6.3.2.4 内力计算,1. 多跨连续单向板的内力,(2)跨中弯矩计算,活载弯矩：,恒载弯矩：,2009-4-12,混凝土简支梁桥,6.3 混凝土简支梁桥的设计与计算,6.3.2 公路桥面板（行车道板）的计算,6.3.2.4 内力计算,1. 多跨连续单向板的内力,(3)弯矩计算,2009-4-12,混凝土简支梁桥,6.3 混凝土简支梁桥的设计与计算,6.3.2 公路桥面板（行车道板）的计算,6.3.2.4 内力计算,1. 多跨连续单向板的内力,(4)支点剪力计算,2009-4-12,混凝土简支梁桥,6.3 混凝土简支梁桥的设计与计算,6.3

10、.2 公路桥面板（行车道板）的计算,6.3.2.4 内力计算,2. 悬臂板的内力,计算模式假定,铰接悬臂板车轮作用在铰缝上,悬臂板车轮作用在悬臂端,2009-4-12,混凝土简支梁桥,6.3 混凝土简支梁桥的设计与计算,6.3.2 公路桥面板（行车道板）的计算,6.3.2.4 内力计算,2. 悬臂板的内力,铰接悬臂板的内力,2009-4-12,混凝土简支梁桥,6.3 混凝土简支梁桥的设计与计算,6.3.2 公路桥面板（行车道板）的计算,6.3.2.4 内力计算,3. 悬臂板的内力,活载,恒载,2009-4-12,混凝土简支梁桥,6.3 混凝土简支梁桥的设计与计算,6.3.2 公路桥面板（行车道

11、板）的计算,6.3.2.5 内力组合,桥梁在施工和运营期间要承受多种类型的荷载作用，按我国现行公路桥涵设计通用规范规定，荷载的组合分为六类。应当注意的是，规范给出的荷载组合有一定的灵活性，设计人员必须针对桥梁结构所处的实际情况，决定必须考虑那几类组合和每类组合中应该考虑那几种荷载。 荷载组合时，规范对不同的极限状态给出不同的荷载安全系数。我国桥梁规范将极限状态分成两类，一类是承载能力极限状态；另一类为正常使用极限状态。当按承载力极限状态设计时，荷载组合和安全系数按下列规定采用。,2009-4-12,混凝土简支梁桥,6.3 混凝土简支梁桥的设计与计算,6.3.3 铁路桥面板（道碴槽板）的计算,6

12、.3.3.1 计算图式与荷载,列车荷载,2009-4-12,混凝土简支梁桥,6.3 混凝土简支梁桥的设计与计算,6.3.3 铁路桥面板（道碴槽板）的计算,6.3.3.2 内力计算,若对梁采用空间有限元方法分析，就不必对道碴槽板另做内力分析。 若是采用平面分析法，可用下述简化方法对道碴槽板进行近似计算。,2009-4-12,混凝土简支梁桥,6.3 混凝土简支梁桥的设计与计算,6.3.3 铁路桥面板（道碴槽板）的计算,6.3.3.2 内力计算,1. 双向板计算,2009-4-12,混凝土简支梁桥,6.3 混凝土简支梁桥的设计与计算,6.3.3 铁路桥面板（道碴槽板）的计算,6.3.3.2 内力计算

13、,2. 单向板计算,支点处按固定端,板跨中处按弹性半固定端,2009-4-12,混凝土简支梁桥,6.3 混凝土简支梁桥的设计与计算,6.3.3 铁路桥面板（道碴槽板）的计算,6.3.3.2 内力计算,3. 横梁和纵梁设计,横梁的受力较复杂，为安全计，通常按简支梁计算其跨中弯矩，横梁和梁肋连接处按跨中弯矩的一半计。最大剪力按简支计。,在下承式桥中，若有纵梁的话，则可按照支承在横梁上的连续梁来计算。,2009-4-12,混凝土简支梁桥,6.3 混凝土简支梁桥的设计与计算,6.3.4 公路桥梁荷载横向分布计算,对多主梁桥，荷载横向分布指作用在桥上的车辆荷载如何在各主梁间进行分配，或者说各主梁如何共同

14、分担车辆活载。 铁路简支梁通常两两片主梁组成，线路轨道对称于桥中心线布置，桥上恒载也对称于桥中心，因此，在主梁内力计算中，可以将桥梁恒载和桥上列车活载平均分摊给两片主梁来承受。在计算主梁最大内力时，只需考虑活载沿跨度方向的最不利位置，主梁的内力计算可以简化成平面问题。 在公路梁桥结构中，由于桥面较宽，主梁片数往往较多并与桥面板和横隔梁联结在一起。当桥上车队处于横向不同位置时，各主梁参与受力的程度不同，由于结构受力和变形的空间性，精确求解这种结构的内力需借助空间计算理论。 由于实际结构的复杂性，对这种空间计算问题进行精确求解是很困难的。目前广泛采用的方法是将复杂的空间问题合理地简化成简单的平面问

15、题来求解。,2009-4-12,混凝土简支梁桥,6.3 混凝土简支梁桥的设计与计算,6.3.4 公路桥梁荷载横向分布计算,2009-4-12,混凝土简支梁桥,6.3 混凝土简支梁桥的设计与计算,6.3.4 公路桥梁荷载横向分布计算,2009-4-12,混凝土简支梁桥,6.3 混凝土简支梁桥的设计与计算,6.3.4 公路桥梁荷载横向分布计算,根据各种梁式桥不同的横向联结构造建立计算模型，有以下几种荷载横向分布计算方式：,（1）杠杆原理法：把横向结构（桥面板和横隔梁）视为作在主梁上断开而简支在其上的简支梁。 （2）偏心压力法（刚性横梁法）：把横隔梁视为作用刚性极大的梁。 （3）横向铰接板（梁）法：把相邻板（梁）之间视作铰接，只传递剪力。 （4）横向刚接梁法：把相邻主梁之间视为刚性连接，即传递剪力和弯矩。 （5）比拟正交异性板法：将主梁和横隔梁的刚度换算成正交两个方向刚度不同的比拟弹性平板来求解。,2009-4-12,混凝土简支