「橋梁計算算例（高級課件）」.ppt

橋梁電算方法 學習培訓 橋梁設計與建設程序 預可 階段著重研究建橋的必要性和宏觀經(jīng)濟上的合理性 工可 階段研究制訂技術(shù)標準 提出多個橋型方案 并估算造價 基本落實資金來源和投資回報等問題 方案設計 確定設計方案 技術(shù)設計對重大技術(shù)問題進行探討 完善橋型方案 修正概算 施工圖設計進行詳細的結(jié)構(gòu)計算 繪制施工詳圖 編制預算 學習培訓 畢業(yè)設計的步驟 學習培訓 一 橋梁設計方案的比選 橋梁設計方案的比選和確定可按下列步驟進行 明確各種標高的要求橋梁分孔和初擬橋型方案草圖方案初篩詳繪橋型方案編制估算或概算方案選定和文件匯總 學習培訓 二 結(jié)構(gòu)尺寸擬定 預應力連續(xù)梁橋橫截面形式主要有板式 肋梁式和箱形截面 當跨徑超過40 60m或更大時 學習培訓 二 結(jié)構(gòu)尺寸擬定 單箱單室截面的頂板寬度一般小于20m 圖2 2 41a 單箱雙室的約為25m左右 圖2 2 41b 雙箱單室的可達40m左右 圖2 2 41c 單箱單室截面b a之比為1 2 5 3 0 懸臂長度b一般不大于5m 箱梁底板厚度隨箱梁負彎矩的增大而逐漸加厚至墩頂 墩頂區(qū)域底板厚度與主跨之比宜為1 140 1 170 跨中區(qū)域底板厚度一般為0 22 0 28m 箱梁在墩頂區(qū)域的腹板較厚 跨中區(qū)域的腹板較薄 學習培訓 三 變截面連續(xù)梁橋?qū)嵗?位于湖南省道1831線上的湖南益陽市白沙大橋建成于2002年 主橋為四跨一聯(lián)的預應力混凝土連續(xù)梁橋 50 90 150 90m 橋梁全長1584 0m 如下圖所示 白沙大橋立面布置 m 學習培訓 白沙大橋橫截面布置 cm 學習培訓 一 橋梁結(jié)構(gòu)分析的建模方法 結(jié)構(gòu)離散的基本原則 計算模型應盡量符合實際結(jié)構(gòu) 保證體系幾何不變 避免出現(xiàn)與實際結(jié)構(gòu)受力不符的多余聯(lián)結(jié) 在合理模擬的前提下減小不必要的結(jié)點數(shù)目 以縮短計算時間 桿系單元劃分的原則 根據(jù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造特點 實際問題的需要和計算精度要求來決定 學習培訓 一 橋梁結(jié)構(gòu)分析的建模方法 結(jié)點的設置位置 各關鍵控制截面處 構(gòu)件交接點 轉(zhuǎn)折點 截面突變處 不同材料結(jié)合處 所有支承點 施工縫處 等直截面直桿 自然交結(jié)點處 中間結(jié)點根據(jù)驗算截面的要求以及求影響線時單位力作用點的要求確定 變截面桿 盡量細分 使折線形模型接近實際結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài) 學習培訓 二 幾種結(jié)構(gòu)的有限元劃分實例 學習培訓 二 幾種結(jié)構(gòu)的有限元劃分實例 學習培訓 二 幾種結(jié)構(gòu)的有限元劃分實例 學習培訓 三 局部構(gòu)造的模擬方法 剛臂的處理幾個構(gòu)件剛性交會于同一結(jié)點 構(gòu)件軸線偏心交會 不同的受力階段 構(gòu)件截面具有不同的幾何特性 學習培訓 三 局部構(gòu)造的模擬方法 中間鉸的處理用特殊單元模擬 鉸結(jié)端多編一個結(jié)點 學習培訓 四 截面幾何特性計算 計算內(nèi)容截面面積 形心 面積矩 慣性矩 截面模量等 主要的計算方法梯形分塊法 三角形分塊法和積分法等 三角形分塊法當三角形結(jié)點為逆時針編號時 計算結(jié)果均為正 反之 如為順時針編號時 則計算結(jié)果均為負 學習培訓 三角形分塊法 學習培訓 三角形分塊法 結(jié)點編號應該沿截面周邊逆時針循序進行 不可以隨意編號 對于閉口箱形截面 需在每個箱的適當位置作一切口 使閉口截面變成開口截面 以形成一個連續(xù)的周邊 編號順序可從軸上的任一點開始 沿著開口截面的周邊按逆時針循序進行 對于帶有曲邊的截面 可用折線來代替曲線 折線段越多 計算結(jié)果越精確 學習培訓 橋梁計算示例 基本資料橋型布置 3 50m等截面連續(xù)梁橋橋面凈空 凈 9 2 0 25m安全帶設計荷載 汽車 20級 掛車 100 不計人群荷載橋面縱坡 0橋面橫坡 1 5 學習培訓 橋梁計算示例 材料規(guī)格主梁 采用40號混凝土 容重為26kN m3 彈性模量取3 3 107kPa 橋面鋪裝 采用防水混凝土 厚度為10cm 容重為25kN m3 緣石 欄桿 按5 12kN m計入恒載 橫隔板 按每道200kN計入 學習培訓 橋梁計算示例 荷載計算 橋面系荷載緣石 欄桿重 q1 5 12kN m橋面鋪裝重 q2 9 0 0 1 25 22 50kN m合計 q q1 q2 27 62kN m將其作為二期恒載以均布荷載的形式作用在主梁上 主梁自重按 26kN m3的容重 以計主梁自重的形式計入結(jié)構(gòu)自重效應中 墩頂處主梁設置的橫隔梁以重量按非結(jié)點荷載計算 學習培訓 橋梁計算示例 幾何特性計算 用三形分塊法 GE02程序 計算主梁截面的幾何特性 截面編號和坐標系取用見下圖 輸入數(shù)據(jù)文件名為D9 1 0 DAT 學習培訓 橋梁計算示例 結(jié)構(gòu)自重效應計算 結(jié)構(gòu)自重效應計算基本數(shù)據(jù)名稱 D9 1 DAT不考慮施工過程或一次成橋的情況下 可利用FR2程序進行結(jié)構(gòu)自重效應計算得 D9 1 OUT 輸入數(shù)據(jù) 恒載作用下主梁的位移 單元桿端力數(shù)據(jù)等 D9 1 FIG 圖形文件 D9 1 DED 恒載內(nèi)力數(shù)據(jù)文件 D9 1 DA2 影響線數(shù)據(jù)文件 學習培訓 橋梁計算示例 結(jié)構(gòu)自重效應計算 利用WORD EXCEL軟件對計算結(jié)果進行整理 采用圖形和表格的形式進行整理 如 主梁結(jié)構(gòu)自重效應的計算結(jié)果 找到結(jié)果文件D9 1 ded 打開WORD中的插入圖表 如主梁結(jié)構(gòu)自重效應彎矩圖 學習培訓 橋梁計算示例 支座變位作用的影響 超靜定結(jié)構(gòu)當考慮由于地基壓密等引起的長期變形影響時 應根據(jù)最終位移量計算構(gòu)件的效應 支座變位作用的影響計算可按照下面的步驟進行 假定中間兩橋墩相對兩邊墩下沉20mm 見數(shù)據(jù)文件d9 1 2 dat 單獨計算支座變位作用的影響時 應不計結(jié)構(gòu)自重和作用在結(jié)構(gòu)上的荷載 學習培訓 橋梁計算示例 支座變位作用的影響 支座變位作用的影響計算基本數(shù)據(jù)D9 1 2 DAT只須將原有的D9 1 DAT進行修改后 再利用FR2程序進行計算即得 D9 1 2 OUT 輸入數(shù)據(jù) 支座變位作用下主梁的位移 單元桿端力數(shù)據(jù)及支座反力等 D9 1 2 FIG 圖形文件 D9 1 2 DED 內(nèi)力數(shù)據(jù)文件 學習培訓 橋梁計算示例 溫度作用的影響 橋梁結(jié)構(gòu)當要考慮溫度作用時 應根據(jù)當?shù)鼐唧w情況 結(jié)構(gòu)物使用的材料和施工條件等因素計算由溫度作用引起的結(jié)構(gòu)效應 也可利用FR2程序進行計算 單獨計算支座變位作用的影響時 應不計結(jié)構(gòu)自重和作用在結(jié)構(gòu)上的荷載 只需在D9 1 DAT的基礎上 修改非結(jié)點荷載部分 增加溫度作用產(chǎn)生的等效非結(jié)點荷載 學習培訓 非結(jié)點荷載 以下列出了11種最基本的非結(jié)點荷載的固端力 固端力的符號規(guī)定與桿端力一致 學習培訓 非結(jié)點荷載計算 學習培訓 非結(jié)點荷載計算 學習培訓 非結(jié)點荷載計算 學習培訓 橋梁計算示例 溫度作用的影響 表3 2中的第7類荷載為溫度荷載 其中 e0和c的計算原理如下 在設計中 常假定溫度在截面內(nèi)成線性變化 這種溫度變化引起的固端力為 學習培訓 橋梁計算示例 溫度作用的影響 式中 其中 a 材料線膨脹系數(shù) A I 桿單元截面面積與慣性矩 E 材料彈性模量 h 截面高度 t1 t2 分別為截面上緣和下緣的溫度 y上 截面形心軸距上緣的距離 學習培訓 橋梁計算示例 溫度作用的影響 令 則 其中 e0 形心軸處由溫度變化產(chǎn)生的應變 c 由溫度變化產(chǎn)生的截面曲率變化 對于非線性溫度梯度的情況 只要按平截面假定求出e0和c后 由此引起的溫度次內(nèi)力也可按該類荷載計算 學習培訓 斜拉索張拉計算 第6種荷載可以用于斜拉橋中已知斜拉索的張拉延伸量的張拉計算中 這時 q值為已知的張拉延伸量 輸入格式為 i 6 q 0 0 學習培訓 斜拉索張拉計算 如果已知張拉力增量 PV 要計算結(jié)構(gòu)在該索力增量作用下的位移和內(nèi)力增量 可把它作為一種非結(jié)點荷載的形式來考慮 將該單元的剛度從結(jié)構(gòu)中去掉 指定其桿端軸力增量為PV 并將反號作為等效結(jié)點荷載即可 把這種已知張拉力增量的斜拉索張拉作為第12種荷載 輸入格式為 i 12 PV 0 0 學習培訓 橋梁計算示例 汽車 人群荷載內(nèi)力計算 作用效應組合可自行編程計算 參照 橋梁結(jié)構(gòu)電算程序設計 中的ADLOAD和HZZH程序 也可利用EXCEL軟件進行計算 根據(jù)荷載組合的結(jié)果進行預應力鋼筋配置 并計算預應力損失 求得永存預加力 根據(jù)預應力配置和有效預加力的情況進行預應力效應計算 學習培訓 橋梁計算示例 預應力效應計算 通常采用等效荷載法計算 若單元劃分較細 預應力可按單元長分段 每一段上作用一對沿力束方向的集中力Ny 其大小可取單元范圍內(nèi)的平均有效預加力 將單元兩端的Ny移至對應結(jié)點上 直接作為結(jié)點荷載 求出整體坐標系下結(jié)點荷載的