汽車荷載作用下簡(jiǎn)支梁的內(nèi)力計(jì)算算例-1

1、汽車荷載作用下簡(jiǎn)支梁的內(nèi)力計(jì)算算例-1交通部在2004年6月28日頒布，并于當(dāng)年10月1日實(shí)施的公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTGD602004)對(duì)原來的公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTJ02181)進(jìn)行了修訂。其中取消了原標(biāo)準(zhǔn)的汽車荷載等級(jí)，改為采用公路-I級(jí)和公路-n級(jí)標(biāo)準(zhǔn)汽車荷載。取消了掛車和履帶車驗(yàn)算荷載，將驗(yàn)算荷載的影響間接反映在汽車荷載當(dāng)中。另外將汽車沖擊系數(shù)以跨徑為主要影響因素的計(jì)算方法，改為以結(jié)構(gòu)基頻為主要因素的計(jì)算方法。因此，在汽車荷載作用下，其加載原理以及主梁內(nèi)力的計(jì)算方式較以前有所不同。本算例介紹在新標(biāo)準(zhǔn)中的汽車荷載作用下，簡(jiǎn)支梁的內(nèi)力計(jì)算原理。、汽車荷載介紹新標(biāo)準(zhǔn)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)

2、范(JTGD60-2004)規(guī)定，汽車荷載分為公路-I級(jí)和公路一n級(jí)兩個(gè)等級(jí)。在設(shè)計(jì)中因公路等級(jí)的不同而采用不同的荷載等級(jí)。除高速公路和一級(jí)公路采用公路-I級(jí)外，其余均采用公路-n級(jí)。根據(jù)所計(jì)算的結(jié)構(gòu)構(gòu)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(jì)算橋梁結(jié)構(gòu)的整體(如圖1所示)。圖1車道荷載示意圖在車道荷載中，當(dāng)采用公路一I級(jí)時(shí)，qk=10.5kN/m。Pk的值與橋梁的計(jì)算跨徑l有關(guān)。當(dāng)lw5m時(shí)，Pk=180kN。當(dāng)l>50m時(shí)，Pk=360kN。兩者之間則采用內(nèi)插法求得。如計(jì)算剪力效應(yīng)，則Pk應(yīng)乘以1.2的系數(shù)。而車輛荷載則用來計(jì)算橋梁結(jié)構(gòu)

3、的局部加載、涵洞、橋臺(tái)以及擋土墻土壓力等(如圖2所示)。如果采用公路-n級(jí)，則其值應(yīng)按公路-I級(jí)的0.75倍采用。在整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算的加載過程中，加載方式因內(nèi)力影響線而定。其中，qk應(yīng)滿布于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利效應(yīng)的同號(hào)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(jì)算在計(jì)算主梁內(nèi)力時(shí)，首先必須計(jì)算出每片主梁關(guān)于相關(guān)荷載的橫向分布系數(shù)。新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,車道荷載橫向分布系數(shù)應(yīng)按設(shè)計(jì)車道數(shù)的車輛荷載進(jìn)行計(jì)算。卜面以圖3所示的2號(hào)梁為例進(jìn)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(jì)算的2號(hào)梁的支點(diǎn)截面關(guān)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(jì)算2號(hào)梁的跨中截面關(guān)于汽車的橫向分布系數(shù)：5%222222ai=aia?a3a4a5i1=21.6021.60202-1.602-21.602225.60m2號(hào)梁的橫向影響線豎標(biāo)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(hào)梁的橫向影響線（如圖3所示）。求出2號(hào)梁跨中截面關(guān)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(hào)梁在支點(diǎn)截面和跨中截面關(guān)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(nèi)力的計(jì)算在整個(gè)橋跨結(jié)構(gòu)中，計(jì)算某根主梁在汽車荷載作用下的內(nèi)力時(shí)，汽車荷載的布載方式因梁的內(nèi)力影響線的不同而不同。假設(shè)橫斷面為如圖3所示的簡(jiǎn)支梁，其計(jì)算跨徑l=19.5m，作用在其上的公路荷載等級(jí)為公路一I級(jí)。則其中2號(hào)梁內(nèi)力的計(jì)算原理如下：公路I級(jí)均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：qk=10.5kN/m;集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值按直線內(nèi)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(jié)構(gòu)玷頻f杓關(guān)（如表1）.簡(jiǎn)支梁的結(jié)構(gòu)基頻為:f=#JF其中構(gòu)的計(jì)算跨徑（面；E一結(jié)

6、構(gòu)材料的彈性模城（N/后）;L-結(jié)構(gòu)蹌中截面的慣性矩（A）;結(jié)構(gòu)跨中處的單位長(zhǎng)度質(zhì)量（靖'曲表1結(jié)構(gòu)基頻切沖擊系數(shù)計(jì)算結(jié)構(gòu)基強(qiáng)M沖擊系數(shù)Nf<K50.051-5此=f0什a0157i>140.45若本文采用的結(jié)構(gòu)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(shí)(=I；Q彎矩影響淺的血枳G=+.十二！=%上=4I531n?;_4U51一果中荷載作用點(diǎn)的影晌線驍標(biāo)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(diǎn)剪力內(nèi)(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(diǎn)剪力影響線及其加載其加載(1-=75m1(1)新標(biāo)準(zhǔn)在汽車荷載作用下，計(jì)算其橫向分布系數(shù)時(shí)，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(shí)，其加載方式因內(nèi)力影響線的不同而不同。其中，均布荷載應(yīng)滿布于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利效應(yīng)的同號(hào)影響線上，而集中