橋梁設(shè)計與計算3(共7篇)ppt課件

1、延續(xù)梁橋的設(shè)計與計算第一節(jié) 延續(xù)梁橋的體系與構(gòu)造特點一、體系特點由于支點負(fù)彎矩的卸載作用，跨中正彎矩大大減小，恒載、活載均有卸載作用由于彎矩圖面積的減小，跨越才干增大超靜定構(gòu)造，對根底變形及溫差荷載較敏感行車條件好連續(xù)梁橋均布荷載q均布荷載q我我國國已已建建成成的的大大跨跨徑徑預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力混混凝凝土土連連續(xù)續(xù)梁梁橋橋梁高 H（m）、H/L序號橋名主橋跨徑橋址建成年份截面型式H支H支/LH中H中/L1南京長江二橋北汊橋90+3165+90江蘇2000雙幅單箱單室8.81/18.731/552六庫怒江大橋85+154+85云南1995單箱單室8.531/18.12.831/54.43宜昌樂天溪橋8

2、5.8+2125+85.8四川1990單箱單室7.71/16.23.21/39.14黃浦江奉浦大橋85+3125+85上海1995單箱單室71/17.92.81/44.65潭洲大橋75+125+75廣東1996雙幅單箱單室71/17.92.751/45.56常德沅水大橋84+3120+84湖南1986單箱單室6.81/17.631/407風(fēng)陵渡黃河大橋87+7114+87山西19948沙洋漢江大橋63+6111+63湖北1985單箱單室6.01/18.52.51/44.49江門外海橋55+7110+55廣東19885.81/19.02.51/4410珠江三橋80+110+80廣東1983五箱單

3、室5.51/202.71/40.7二、構(gòu)造特點1、跨徑布置布置原那么：減小彎矩、添加剛度、方便施工、美觀要求不等跨布置大部分大跨度延續(xù)梁邊跨為0.50.8中跨等跨布置中小跨度延續(xù)梁短邊跨布置特殊運用要求2、截面方式板式截面適用于小跨徑延續(xù)梁肋梁式適宜于吊裝箱形截面適宜于節(jié)段施工其它3、梁高與跨徑、施工方法有關(guān)等高度梁適用于中、小跨徑延續(xù)梁，一般跨徑在5060米以下變高度梁適用于大跨徑延續(xù)梁，100米以上，90%為變高度延續(xù)梁橋 型支 點 梁 高 (m)跨 中 梁 高 (m) 等高度連續(xù)梁H = (115 130)l常用(118 120)l 變高度(折線形)連續(xù)梁H = (116 120)lh

4、= (122 128)l 變高度(曲線形)連續(xù)梁H = (116 120)lh = (130 150)l4、腹板及頂、底板厚度頂板滿足橫向抗彎及縱向抗壓要求普通采用等厚度，主要由橫向抗彎控制腹板主要承當(dāng)剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力普通采用變厚度腹板，接近跨中處受構(gòu)造要求控制，接近支點處受主拉應(yīng)力控制，需加厚。 底板滿足縱向抗壓要求普通采用變厚度，跨中主要受構(gòu)造要求控制，支點主要受縱向壓應(yīng)力控制，需加厚 橫隔板普通在支點截面設(shè)置橫隔板5、配筋特點縱向鋼筋懸臂施工階段配筋主筋沒有下彎時布置在腹板加掖中需下彎時平彎至腹板位置普通在錨固前豎彎，以抵抗剪力延續(xù)梁后期配筋各跨跨中底板配置延續(xù)束 頂板配制橫向鋼筋或橫向

5、預(yù)應(yīng)力鋼筋 腹板下彎的縱向鋼筋需求時布置豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋第二節(jié) 延續(xù)梁橋常用施工方法一、滿堂支架現(xiàn)澆二、簡支變延續(xù)三、逐跨施工現(xiàn)澆、拼裝四、頂推施工五、懸臂施工現(xiàn)澆、拼裝第三節(jié) 延續(xù)梁橋內(nèi)力計算一、恒載內(nèi)力必需思索施工過程中的體系轉(zhuǎn)換，不同的荷載作用在不同的體系上1、滿堂支架現(xiàn)澆施工一切恒載直接作用在延續(xù)梁上2、簡支變延續(xù)施工一期恒載作用在簡支梁上，二期恒載作用在延續(xù)梁上3、逐跨施工主梁自重內(nèi)力圖，應(yīng)由各施工階段時的自重內(nèi)力圖迭加而成4、頂推施工頂推過程中，梁體內(nèi)力不斷發(fā)生改動，梁段各截面在經(jīng)過支點時要接受負(fù)彎矩，在經(jīng)過跨中區(qū)段時產(chǎn)生正彎矩施工階段的內(nèi)力形狀與運用階段的內(nèi)力形狀不一致配筋必需滿足

6、施工階段內(nèi)力包絡(luò)圖 主梁最大正彎矩發(fā)生在導(dǎo)梁剛頂出支點外時 最大負(fù)彎矩與導(dǎo)梁剛度及分量有關(guān) 導(dǎo)梁剛接近前方支點 剛經(jīng)過前方支點5、平衡懸臂施工分清荷載作用的構(gòu)造表達(dá)約束條件的轉(zhuǎn)換主梁自重內(nèi)力圖，應(yīng)由各施工階段時的自重內(nèi)力圖迭加而成二、活載內(nèi)力1、縱向某些截面能夠出現(xiàn)正負(fù)最不利彎矩，必需用影響線加載2、橫向箱梁專門分析多梁式橫向分布系數(shù)計算，等剛度法三、超靜定次內(nèi)力計算1、產(chǎn)生緣由構(gòu)造因各種緣由產(chǎn)生變形，在多余約束處將產(chǎn)生約束力，從而引起構(gòu)造附加內(nèi)力(或稱二次力)2、延續(xù)梁產(chǎn)生次內(nèi)力的外界緣由預(yù)應(yīng)力墩臺根底沉降溫度變形徐變與收縮四、變形計算必需思索施工過程中的體系轉(zhuǎn)換，不同的荷載作用在不同的體系

7、上根據(jù)恒載及活載變形設(shè)置預(yù)拱度大跨徑時必需專門研討大跨徑橋梁施工控制預(yù)拱度設(shè)置原那么：某節(jié)點預(yù)拱度 = 一切在該節(jié)點出現(xiàn)后的荷載或體系轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的位移第四節(jié) 預(yù)應(yīng)力次內(nèi)力計算預(yù)應(yīng)力初彎矩：預(yù)應(yīng)力次彎矩：總預(yù)矩：M eNMy 0MMMN 0壓力線：簡支梁壓力線與預(yù)應(yīng)力筋位置重合延續(xù)梁壓力線與預(yù)應(yīng)力筋位置相差yNNMe yNMe 一、用力法解預(yù)加力次力矩 1、直線配筋 力法方程 變位系數(shù) 贅余力 總預(yù)矩01111 Nx EIl3211 EIeNyNl 1eNxyN231111 )23(2311 10MeeNMeNeNMMMyyyN 壓力線位置 2、曲線配筋梁端無偏心矩時EIll3/ )(2111 )

8、(32122111llelflfEINyN )(2122111elllflfNxy 10 10)(MefNMMMMyN fNefNeNMyyyBN 1)(梁端有偏心矩時EIll3/ )(2111 )()(213212122111lleelelflflEINcayN )2(11eefNxy 110110)2(MeefNMMxMMyN )2()2(1110efNMeefNMMyyBN 3、部分配筋部分直線配筋EIll3/ )(2111 EIelNleNEIyyN16787421 eNxyN3221/1111 eNeNeNMyyyBN32113221 部分曲線配筋EIll3/ )(2111 fNef

9、NeNMyyyBN 1)()526(48163)2(481321heEIlNhlNlheNEIyyyN 32/ )526(/1111heNxyN 4、變截面梁曲線配筋二、線性轉(zhuǎn)換與吻合束 1、線性轉(zhuǎn)換只需堅持束筋在超靜定梁中的兩端位置不變，堅持束筋在跨內(nèi)的外形不變，而只改動束筋在中間支點上的偏心距，那么梁內(nèi)的混凝土壓力線不變，總預(yù)矩不變 改動e在支點B所添加(或減少)的初預(yù)矩值，與預(yù)加力次力矩的變化值相等，而且兩者圖形都是線性分布，因此正好抵消fNefNeNMyyyBN 1)( 2、吻合索調(diào)整預(yù)應(yīng)力束筋在中間支點的位置，使預(yù)應(yīng)力筋重心線線性轉(zhuǎn)換至壓力線位置上，預(yù)加力的總預(yù)矩不變，而次力矩為零。

10、次力矩為零時的配束稱吻合索).1(00niEIdxMMiiN 多跨延續(xù)梁在恣意荷載作用下).1(0niEIdxMMipin 結(jié)論：按外荷載彎矩圖外形布置預(yù)應(yīng)力束及為吻合束吻合束有恣意多條均布荷載q集中荷載q三、等效荷載法求解總預(yù)矩 把預(yù)應(yīng)力束筋和混凝土視為相互獨立的脫離體，預(yù)加力對混凝土的作用可以用等效荷載替代1、在梁端部軸向力豎向力力矩yyNN 1cos 11sin yyNN eNeNyy 1cos 2、在梁內(nèi)部初預(yù)矩圖為曲線時產(chǎn)生均布荷載初預(yù)矩圖成折線時產(chǎn)生集中力lWw 22sin yyNNW 44sin yyNN 3、初預(yù)矩與總預(yù)矩將等效荷載作用在根本構(gòu)造上可得初預(yù)矩將等效荷載直接作用在

11、延續(xù)梁上可得總預(yù)矩假設(shè)等效荷載直接作用在延續(xù)梁上支反力等于0，此時為吻合束只需改動預(yù)應(yīng)力束曲率半徑或梁端高度才干改動總預(yù)矩第五節(jié) 徐變、收縮次內(nèi)力計算一、徐變、收縮實際一、徐變、收縮實際收縮收縮與荷載無關(guān)與荷載無關(guān)徐變徐變與荷載有關(guān)與荷載有關(guān)收縮、徐變與資料、配合比、溫度、濕收縮、徐變與資料、配合比、溫度、濕度、截面方式、護(hù)條件、混凝土齡期度、截面方式、護(hù)條件、混凝土齡期有關(guān)有關(guān)1、混凝土變形過程收縮彈性變形回復(fù)彈性變形滯后彈性變形屈服應(yīng)變2、收縮徐變的影響 構(gòu)造在受壓區(qū)的徐變和收縮會增大撓度； 徐變會增大偏壓柱的彎曲，由此增大初始偏心，降低其承載才干； 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中，徐變和收縮會導(dǎo)致預(yù)

12、應(yīng)力的損失； 徐變將導(dǎo)致截面上應(yīng)力重分布。 對于超靜定構(gòu)造，混凝土徐變將導(dǎo)致構(gòu)造內(nèi)力重分布，即引起構(gòu)造的徐變次內(nèi)力。 混凝土收縮會使較厚構(gòu)件的外表開裂3、線性徐變 當(dāng)混凝土棱柱體在繼續(xù)應(yīng)力不大與0.5Ra時，徐變變形與初始彈性變構(gòu)成線性比例關(guān)系 徐變系數(shù)徐變與彈性應(yīng)變之比eeecccllllll ec / 二、 徐變、收縮量計算表達(dá)1、實驗擬合曲線法、實驗擬合曲線法建立一個公式，參數(shù)經(jīng)過查表計算，建立一個公式，參數(shù)經(jīng)過查表計算，各國參數(shù)取法不一樣，常用公式有：各國參數(shù)取法不一樣，常用公式有：CEBFIP 1970年公式年公式聯(lián)邦德國規(guī)范聯(lián)邦德國規(guī)范1979年公式年公式國際預(yù)應(yīng)力協(xié)會國際預(yù)應(yīng)力協(xié)

13、會FIP1978年公式年公式我國采用的公式我國采用的公式 fffddattBt, ss0sstt, 2、徐變系數(shù)數(shù)學(xué)模型、徐變系數(shù)數(shù)學(xué)模型1根本曲線根本曲線Dinshinger公式公式)1(00,tkte 徐變在加載時辰有急徐變在加載時辰有急變變 在加載初期徐變較大在加載初期徐變較大 隨時間增長逐漸趨于隨時間增長逐漸趨于穩(wěn)定穩(wěn)定2徐變系數(shù)與加載齡期的關(guān)系徐變系數(shù)與加載齡期的關(guān)系 老化實際 不同加載齡期的混凝土徐變曲線在恣意時辰t(t)，徐變增長率都一樣00, tt 隨著加載齡期的增大，徐變系數(shù)將不斷減小，當(dāng)加載齡期足夠長時徐變系數(shù)為零 該實際較符合新混凝土的特性00, tt將Dinshinge

14、r公式運用與老化實際)1()1(000,0, eektktt)(0tkee 1 )(0 tkee1)( tke 先天實際 不同加載齡期的混凝土徐變增長規(guī)律都一樣 混凝土的徐變終極值不因加載齡期不同而異，而是一個常值 該實際較符合加載齡期長的混凝土的特性 tt0),(1 )(0 tke 混合實際 對新混凝土采用老化實際，對加載齡期長的混凝土采用先天實際三、構(gòu)造因混凝土徐變引起的變形計算1、根本假定、根本假定不思索鋼筋對混凝土徐變的約束作用不思索鋼筋對混凝土徐變的約束作用混凝土彈性模量為常數(shù)混凝土彈性模量為常數(shù)線性徐變實際線性徐變實際2、應(yīng)力不變條件下的徐變變形計算、應(yīng)力不變條件下的徐變變形計算應(yīng)

15、力應(yīng)變公式應(yīng)力應(yīng)變公式變形計算公式變形計算公式),(1),(),( tEyxyx LFkpdxdFyxyx),(),( LLkpkpkptdxxEIxMxMdxxEIxMxM),()()()()()()( ),(1 tkp 靜定構(gòu)造可以滿足應(yīng)力不變的條件靜定構(gòu)造可以滿足應(yīng)力不變的條件一次落架構(gòu)造可以直接按該式計算一次落架構(gòu)造可以直接按該式計算分段施工構(gòu)造要思索各節(jié)段應(yīng)力是分多分段施工構(gòu)造要思索各節(jié)段應(yīng)力是分多次在不同的齡期施加的次在不同的齡期施加的3、應(yīng)力變化條件下的徐變變形計算、應(yīng)力變化條件下的徐變變形計算1應(yīng)力應(yīng)變公式應(yīng)力應(yīng)變公式 時辰的應(yīng)力增量在時辰的應(yīng)力增量在t時辰的應(yīng)變時辰的應(yīng)變),

16、(1 1)( tEddb dd)()( 從0 時辰到 t 時辰的總應(yīng)變 tbdtEtEt0),(1 1)(),(1 )()(00 2時效系數(shù)時效系數(shù)利用中值定理計算應(yīng)力增量引起的徐變利用中值定理計算應(yīng)力增量引起的徐變時效系數(shù)),(),()()(),()(0000 tttdtt ),()()(),()(),(0000 ttdttt ),(),(1 )()(),(1 )()(00000 ttEttEtb 從0 時辰到 t 時辰的總應(yīng)變3松弛系數(shù)經(jīng)過實驗計算時效系數(shù)松弛實驗松弛系數(shù)經(jīng)過實驗數(shù)據(jù)擬合0)( t 應(yīng)應(yīng)變變：令臺座實驗構(gòu)件)()(0t 應(yīng)力變化：應(yīng)力變化：)(),()(00 tRt),()

17、,(1 )(),()(),()(0)(0000000 ttEtREtt ),(1),(11),(000 ttRt 近似擬合松弛系數(shù)),(000),( tet ),(111),(0),(00 tett ),(),(1/1),(000 ttt 令折算系數(shù) EttEtb)()(),(1 )()(000 換算彈性模量EtE),(0 徐變應(yīng)力增量4變形計算公式變形計算公式 LLkkkpdxIEMtMdxtEIMM )(),(1 05微分變形計算公式應(yīng)力應(yīng)變微分關(guān)系dttdEtdttdEdttd),()()(1)(0 dt時段內(nèi)的微變形時段內(nèi)的微變形),()(),()(0 tddxEIMtMtddxEIM

18、MdxEIMtdMdLkLkLkkp )()()(0ttc 四、構(gòu)造因混凝土徐變引起的次內(nèi)力計算 計算變形時次內(nèi)力為未知數(shù)，必需經(jīng)過變形協(xié)調(diào)條件計算 計算有兩種思緒：微分平衡、積分平衡1、 微分平衡法Dinshinger法1微分平衡方程贅余力方向上 ),()(),()(0 tddxEIMtMtddxEIMMdxEIMtdMdLkLkLkkp 0 kpd根據(jù)施工 情況確定兩跨連續(xù)梁),()(),(),(11011100 tdXtdtddxEIMMPLk )()()(1111tdXdxEIMMtdXdxEIMtdMLkkLk ),()(),()(),()(1111 tdtXtddxEIMMtXtd

19、dxEIMtMLkkLk 微分平衡方程PX1101110 0),()()(110111111 tdXtXtdXdPkp徐變穩(wěn)定力2簡支變延續(xù) 010 X0),()()(1111111 tdtXtdXP1),()( tket按老化實際解微分方程得：1)()(110 teXtX1111/ pX 1 )(210 teMMMgggt兩跨連續(xù)梁成橋彎矩一次落架彎矩徐變后彎矩徐變穩(wěn)定力3其它施工方法 1),()( tkek按老化實際解微分方程得：1)()()(10110 teXXtX1111/ pX 1)()(1210 teMMMMggggt0),()()(110111111 tdXtXtdXP兩跨連續(xù)梁

20、成橋彎矩一次落架彎矩徐變后彎矩4一次落架施工 解微分方程得：0)(1 tX0),()()(111111 tdtXtdX兩跨連續(xù)梁011011 PX 一次落架施工延續(xù)梁徐變次內(nèi)力為零 5各跨齡期不同時 ),(),(),(),(),(),(),(),(),()2(1121)1(1121)2(1121)1(12)2(1121)1(112101111 tdtdtdxtdtdtdtdtdtdxdxdtptptkedttd ),(按老化實際以梁段的時間為基準(zhǔn)t ，那么梁段加載 時 間 歷 程 為 t = t +111)(21),(),( eeetdtdtktk )2(1)1(11)2(11)1(11111

21、1pppee 令),(),(),(),(),(),(),(),(),()2(1121)1(1121)2(1121)1(12)2(1121)1(112101111 tdtdtdxtdtdtdtdtdtdxdxdtptp0)(111110111 ttptdxdxx )2(1)1(11)2(11)1(111111pppee 1)()(101101 111 texxxt解得： 1111/ px解得：6多跨延續(xù)梁 0)(*10* ittitFdXdDXXF nnnnnF .2111211TimiititittmeCXDFXXX01 7預(yù)應(yīng)力等效荷載徐變次內(nèi)力由于徐變損失，預(yù)加力隨著時間變化，援用平均有效

22、系數(shù)CC=Pe/PpPe徐變損失后預(yù)應(yīng)力鋼筋的平均拉力；Pp徐變損失前預(yù)應(yīng)力鋼筋的平均拉力CMXMMXMMMMNtNgtgNtgtt111111 2、換算彈性模量法(Trost-Bazant法)1平衡方程贅余力方向上 根據(jù)施工 情況確定兩跨連續(xù)梁0),()(0 LkLkkpdxtEIMMdxIEMtM 01111 ptX dxIEMMLkk 11 LkpdxtEIMM),(01 2一次落架時根據(jù)施工 情況確定兩跨連續(xù)梁01 tX00 LkdxEIMM01 p3各跨齡期不同時 LLLLLptEIdxMMtEIdxMM22110011101),(),( LLLLLIEdxMIEdxM 022211

23、21114多跨延續(xù)梁 0 DXFkt nnnnnF 2111211.TnpppD.,21 五、構(gòu)造因混凝土收縮引起的次內(nèi)力計算1、收縮變化規(guī)律假設(shè)混凝土收縮規(guī)律與徐變一樣),(),()()( ttss收縮終極值2、微分平衡法Dinshinger法 位移微分公式 )(),()()()(tdtdEtEtdtdsb ),(),(),()()(1 tdtddxEIMtMdxEIMtdMdsLkLkkp 收縮產(chǎn)生的彈性應(yīng)變增量收縮應(yīng)變增量收縮產(chǎn)生的應(yīng)力形狀的徐變增量，初始應(yīng)力為0 位移微分平衡方程 0)(),(),()(1111111 tdxtdtxs 3、換算彈性模量法 位移公式 sLkkpdxIEM

24、tMd1)( 收縮應(yīng)變收縮產(chǎn)生的彈性變形與徐變變形 位移平衡方程： )(),(1 1)()(0tdtEtstb 0)(1111 sstxx 收縮產(chǎn)生的徐變次內(nèi)力收縮產(chǎn)生的彈性次內(nèi)力第六節(jié) 根底沉降引起的次內(nèi)力計算一、沉降規(guī)律假定沉降規(guī)律與徐變一樣沉降終極值1)()()( tpddet),(),()()( ttdd沉降速度系數(shù)二、變形計算公式變形過程瞬時沉降長期沉降沉降+徐變瞬時沉降彈性及徐變變形沉降徐變增量變形dpLdkdLLkckkpdxIEMtMdxIEMtMtdxEIMM )()(),(1 0 沉降彈性增量變形后期沉降本身變形三、力法方程0111111110 dpddtpxxx 墩臺根底

25、沉降規(guī)律與徐變變化規(guī)律類似時 墩臺根底沉降瞬時完成時0111110 tpxx d1111 010 x0)(1111 dpdtxx 0111 ddx 0 dp 徐變使墩臺根底沉降的次內(nèi)力減小 延續(xù)梁內(nèi)力調(diào)整措施 最好的方法是在成橋后壓重 經(jīng)過支承反力的調(diào)整將被徐變釋放第七節(jié) 溫度應(yīng)力計算一、溫度變化對構(gòu)造的影響產(chǎn)生的緣由：年年溫差、日照、砼水化熱年年溫差：構(gòu)件的伸長、縮短；延續(xù)梁設(shè)伸縮縫拱橋、剛構(gòu)橋構(gòu)造次內(nèi)力日照溫差：構(gòu)件彎曲構(gòu)造次內(nèi)力；線性溫度場次內(nèi)力非線性溫度場次內(nèi)力、自應(yīng)力線性溫度梯度對構(gòu)造的影響非線性溫度梯度對構(gòu)造的影響溫度梯度場二、自應(yīng)力計算溫差應(yīng)變 T(y)=T(y) 平截面假定 a(y)=0+y溫差自應(yīng)變 (y)=T(y)-a(y)=T(y)-(0+y)溫差自應(yīng)力 s0(y)=E(y)=ET(y