汽車荷載作用下簡支梁的內力計算算例-1

1、汽車荷載作用下簡支梁的內力計算算例-1交通部在2004年6月28日頒布，并于當年10月1日實施的公路橋涵設計通用規(guī)范(JTGD602004)對原來的公路橋涵設計通用規(guī)范(JTJ02181)進行了修訂。其中取消了原標準的汽車荷載等級，改為采用公路-I級和公路-n級標準汽車荷載。取消了掛車和履帶車驗算荷載，將驗算荷載的影響間接反映在汽車荷載當中。另外將汽車沖擊系數(shù)以跨徑為主要影響因素的計算方法，改為以結構基頻為主要因素的計算方法。因此，在汽車荷載作用下，其加載原理以及主梁內力的計算方式較以前有所不同。本算例介紹在新標準中的汽車荷載作用下，簡支梁的內力計算原理。、汽車荷載介紹新標準公路橋涵設計通用規(guī)

2、范(JTGD60-2004)規(guī)定，汽車荷載分為公路-I級和公路一n級兩個等級。在設計中因公路等級的不同而采用不同的荷載等級。除高速公路和一級公路采用公路-I級外，其余均采用公路-n級。根據(jù)所計算的結構構件的不同，汽車荷載由車道荷載和車輛荷載組成。其中，車道荷載由集中荷載和均布荷載組成，用來計算橋梁結構的整體(如圖1所示)。圖1車道荷載示意圖在車道荷載中，當采用公路一I級時，qk=10.5kN/m。Pk的值與橋梁的計算跨徑l有關。當lw5m時，Pk=180kN。當l>50m時，Pk=360kN。兩者之間則采用內插法求得。如計算剪力效應，則Pk應乘以1.2的系數(shù)。而車輛荷載則用來計算橋梁結構

3、的局部加載、涵洞、橋臺以及擋土墻土壓力等(如圖2所示)。如果采用公路-n級，則其值應按公路-I級的0.75倍采用。在整個橋梁結構計算的加載過程中，加載方式因內力影響線而定。其中，qk應滿布于使結構產(chǎn)生最不利效應的同號影響線上，而Pk作用于影響線的最大峰值處。二、荷載的橫向分布計算在計算主梁內力時，首先必須計算出每片主梁關于相關荷載的橫向分布系數(shù)。新標準規(guī)定,車道荷載橫向分布系數(shù)應按設計車道數(shù)的車輛荷載進行計算。卜面以圖3所示的2號梁為例進行說明。25mOj6c»2-5ei車輛荷載橫斷面布置車輛荷載立面布置車輛荷載平面布置圖2車輛荷載示意圖按杠桿原理法計算的2號梁的支點截面關于汽車荷載

4、的橫向分布系數(shù)為:1一1mOq1=0.5q22而按偏心受壓法計算2號梁的跨中截面關于汽車的橫向分布系數(shù)：5%222222ai=aia?a3a4a5i1=21.6021.60202-1.602-21.602225.60m2號梁的橫向影響線豎標值為：22nn2aii121.60=0.20.1=0.3525.60242a?ai21.60225.60=0.2-0.1=0.1由%2和于4繪制2號梁的橫向影響線（如圖3所示）。求出2號梁跨中截面關于汽車荷載的橫向分布系數(shù)為：11mcq=/=3q1.q2.q3.q41=0.3880.2750.1940.081=0.469故2號梁在支點截面和跨中截面關于汽車荷

5、載的橫向分布系數(shù)分別為0.5和0.469。三、汽車荷載作用下主梁內力的計算在整個橋跨結構中，計算某根主梁在汽車荷載作用下的內力時，汽車荷載的布載方式因梁的內力影響線的不同而不同。假設橫斷面為如圖3所示的簡支梁，其計算跨徑l=19.5m，作用在其上的公路荷載等級為公路一I級。則其中2號梁內力的計算原理如下：公路I級均布荷載標準值為：qk=10.5kN/m;集中荷載標準值按直線內插法求得為：Pk=238kN;則跨中彎矩為（如圖4所示）:圖4跨中彎矩影響線及其加載M汽=（1+）+mpMH中出一車荷戰(zhàn)的沖擊系數(shù)。其值與結構玷頻f杓關（如表1）.簡支梁的結構基頻為:f=#JF其中構的計算跨徑（面；E一結

6、構材料的彈性模城（N/后）;L-結構蹌中截面的慣性矩（A）;結構跨中處的單位長度質量（靖'曲表1結構基頻切沖擊系數(shù)計算結構基強M沖擊系數(shù)Nf<K50.051-5此=f0什a0157i>140.45若本文采用的結構基頻為16出，則口=45口£-Tt車荷載的橫向折減系數(shù).雙車道時(=I；Q彎矩影響淺的血枳G=+.十二！=%上=4I531n?;_4U51一果中荷載作用點的影晌線驍標抑二十=亨=45M步斤以“+075)XIX(0*69X10.5X47.531+0.169X238XI.875)-H28*42kNT.m跨中剪力為(如圖I)：Qa=(1+g)5(+1.2叫p*fj)=(1+07?XIX(0.469X10,5X2,J38+L2XQ469X238乂。=114.52k.V而支點剪力內(如圖5)；。汽二(1+其小R+L二叫pM)=(I+0.45)X|X(O，sX10.5X975+L2乂0,5X23SX)=2SL28kM圖6支點剪力影響線及其加載其加載(1-=75m1(1)新標準在汽車荷載作用下，計算其橫向分布系數(shù)時，車道荷載的橫向布置同車輛荷載。(2)車道荷載在梁上加載時，其加載方式因內力影響線的不同而不同。其中，均布荷載應滿布于使結構產(chǎn)生最不利效應的同號影響線上，而集中