箱梁分析2.ppt

1、第六章 箱梁分析,箱梁分析,箱形截面的特点,箱形截面具有良好的结构性能，因而在现代各种桥梁中得到广泛应用。在中等、大跨预应力混凝土桥梁中，采用的箱梁是指薄壁箱形截面的梁。其主要优点是： （1）截面抗扭刚度大，结构在施工与使用过程中都具有良好的稳定性； （2）顶板和底板都具有较大的混凝土面积，能有效地抵抗正负弯矩，并满足配筋的要求，适应具有正负弯矩的结构，如连续梁、拱桥、刚架桥、斜拉桥等，也更适应于主要承受负弯矩的悬臂梁T形刚构等桥型； （3）适应现代化施工方法的要求，如悬臂施工法、顶推法等，这些施工方法要求截面必须具备较厚的底板； （4）承重结构与传力结构相结合，使各部件共同受力，达到经济效果

2、，同时截面效率高，并适合预应力混凝土结构空间布束，更加收到经济效果 （5）对于宽桥，由于抗扭刚度大，跨中无需设置横隔板就能获得满意的荷载横向分布； （6）适合于修建曲线桥，具有较大适应性； （7）能很好适应布置管线等公共设施。,箱梁分析,第一节 箱 梁 截 面 受 力 特 性,一、偏心荷载作用下的变形和位移,作用在箱形梁上的重要荷载是恒载与活载。恒载通常是对称作用的，活载可以是对称作用，也可以是非对称偏心作用，必须分别加以考虑。偏心荷载作用，使箱形梁既产生对称弯曲又产生扭转，因此，作用于箱形梁的外力可综合表达为偏心荷载来进行结构分析。在偏心荷载作用下箱梁的四种基本状态： 1 纵向弯曲 2 横向

3、弯曲 3 扭转（自由扭转和约束扭转） 4 扭转变形（畸变）,箱梁分析,二、偏心荷载作用下的截面应力,2.纵向弯曲 纵向弯曲产生竖向变位。 产生“剪力滞效应”,1.横向弯曲 箱形梁承受偏心荷载作用，除了按弯扭杆件进行整体分析外，还应考虑局部荷载的影响。车辆荷载作用于顶板，除直接受荷载部分产生横向弯曲外，由于整个截面形成超静定结构，因而引起其它各部分产生横向弯曲，,箱梁分析,3.箱形梁的扭转 箱形梁的扭转（这里指刚性扭转，即受扭时箱形的周边不变形）变形主要特征是扭转角 。箱形梁受扭时分自由扭转与约束扭转。 自由扭转，即箱形梁受扭时，截面各纤维的纵向变形是自由的，杆件端面虽出现凹凸，但纵向纤维无伸长

4、缩短，自由翘曲，因而不产生纵向正应力，只产生自由扭转剪应力。 约束扭转，当箱梁受扭时纵向纤维变形不自由，受到拉伸或压缩，截面不能自由翘曲。约束扭转在截面上产生翘曲正应力和约束扭转剪应力。 产生约束扭转的原因有：支承条件的约束，如固端支承约束纵向纤维变形；受扭时截面形状及其沿梁纵向的变化，使截面各点纤维变形不协调也将产生约束扭转，如等厚壁的矩形箱梁、变截面梁等，即使不受支承约束，也将产生约束扭转。,箱梁分析,4.畸变 畸变（即受扭时截面周边变形）的主要变形特征是畸变角 。薄壁宽箱的矩形截面受扭变形后，无法保持截面的投影仍为矩形。畸变产生翘曲正应力和畸变剪应力，同时由于畸变而引起箱形截面各板横向弯

5、曲，在板内产生横向弯曲应力。,箱梁分析,在预应力混凝土桥梁中，跨度越大，恒载占总荷载的比值越大。因而，一般说在箱梁内对称挠曲的纵向弯曲应力是主要的，而偏心荷载引起的扭转应力是次要的。如果箱壁较厚并沿梁的纵向布置一定数量横隔板而限制箱梁的扭转变形，则畸变应力也不大。横向弯曲应力状态下，特别对箱壁厚度较薄的情况，验算桥面板（箱梁顶板）与腹板、底板的构造配筋是需要注意的。此外，在跨度比较小的情况下，箱梁对称挠曲引起的顶、底板（或称上、下翼板）中的剪力滞效应，在设计时也应予以注意。,箱梁分析,第二节 箱梁对称挠曲时的弯曲应力,箱梁分析,箱梁分析,dS沿截面周边量取得微分长度 剪力流 剪应变,箱梁分析,

6、箱梁分析,剪应力：,箱梁分析,箱梁分析,箱梁分析,第三节 箱梁自由扭转应力 1自由扭转箱梁在无纵向约束，截面可自由凹凸的扭转，箱梁在纵向有位移而无纵向正应力。 2自由扭转剪应力 剪力流 q= . t; 3扭转角 4纵向位移,箱梁分析,箱梁分析,第三节 箱梁的剪力滞效应,1.剪力滞 宽翼缘梁受弯曲时，由于翼缘板边缘剪力流产生的剪切扭转变形使翼缘板远离梁肋处的纵向位移滞后于肋板边缘处，也即受压翼缘上的压应力随着离梁肋的距离增加而减小，其受力特性不符合简单梁理论，这种现象就称剪力滞后，简称剪力滞。,箱梁分析,箱梁分析,箱梁分析,箱梁分析,箱梁分析,箱梁分析,箱梁分析,箱梁分析,箱梁分析,3.剪力滞系数,（考