斜彎橋要點(diǎn)演示文稿

斜彎橋要點(diǎn)演示文稿當(dāng)前1頁，總共128頁。斜彎橋要點(diǎn)當(dāng)前2頁，總共128頁。概述一、斜彎橋的應(yīng)用情況1、高等級(jí)公路改變了原來路與橋的關(guān)系2、城市立交的大量建設(shè)需要異性橋梁3、設(shè)計(jì)手段的發(fā)展使設(shè)計(jì)水平提高4、國(guó)外二十世紀(jì)六七十年代到達(dá)高峰，國(guó)內(nèi)八九十年代是研究高潮當(dāng)前3頁，總共128頁。漳龍高速公路當(dāng)前4頁，總共128頁。彎拱橋當(dāng)前5頁，總共128頁。彎連續(xù)剛構(gòu)當(dāng)前6頁，總共128頁。天目路立交當(dāng)前7頁，總共128頁。南浦大橋東引橋當(dāng)前8頁，總共128頁。概述二、計(jì)算方法1、解析法概念清晰不能解決復(fù)雜問題2、數(shù)值法計(jì)算功能強(qiáng)數(shù)據(jù)復(fù)雜，需要人工判斷當(dāng)前9頁，總共128頁。第一節(jié)整體斜板橋的受力特點(diǎn)和構(gòu)造主要用于小跨度橋梁跨徑通常在20米以下全橋一般采用滿樘支架整體澆筑當(dāng)前10頁，總共128頁。一、影響斜板橋受力的因素斜交角兩種表示方法當(dāng)斜角小于15度時(shí)取斜長(zhǎng)按正橋計(jì)算當(dāng)前11頁，總共128頁。寬跨比b/l寬橋?qū)π敝С忻舾姓瓨蛐敝С兄挥绊懼С芯植恐С行问街С袀€(gè)數(shù)支承方向是否彈性支承當(dāng)前12頁，總共128頁。二、斜板橋的受力特點(diǎn)縱向主彎矩比跨徑為斜跨長(zhǎng)、寬度為b的矩形板小，并隨斜交角的增大而減小當(dāng)前13頁，總共128頁。荷載有向支承邊的最短距離傳遞分配的趨勢(shì)當(dāng)前14頁，總共128頁?？v向最大彎矩的位置，隨斜角的增大從跨中向鈍角部位移動(dòng)當(dāng)前15頁，總共128頁。除了斜跨徑方向的主彎矩外，在鈍角部位的角平分線垂直方向上，將產(chǎn)生接近于跨中彎矩值的相當(dāng)大的負(fù)彎矩橫向彎矩比正板大得多

支承邊上的反力很不均勻，鈍角角隅處的反力可能比正板大數(shù)倍，而銳角處的反力卻有所減小，甚至出現(xiàn)負(fù)反力

當(dāng)前16頁，總共128頁。斜板的受力行為可以用Z字形連續(xù)梁來比擬當(dāng)前17頁，總共128頁。斜板的扭矩分布很復(fù)雜，板邊存在較大的扭矩當(dāng)前18頁，總共128頁。三、斜板橋的鋼筋布置及構(gòu)造特點(diǎn)橋梁寬度較大時(shí)，縱向鋼筋，板中央垂直于支承邊布置，邊緣平行于自由邊布置；橫向鋼筋平行于支承邊布置。當(dāng)前19頁，總共128頁。當(dāng)前20頁，總共128頁。窄斜板橋?？v向鋼筋平行于自由邊布置；橫向鋼筋，跨中垂直于自由邊布置，兩端平行于支承邊布置當(dāng)前21頁，總共128頁。局部加強(qiáng)鋼筋在距自由邊一倍板厚的范圍內(nèi)設(shè)置加強(qiáng)箍筋，抵抗板邊扭矩為承擔(dān)很大的支反力，應(yīng)在鈍角底面平行于角平分線方向上設(shè)置附加鋼筋當(dāng)前22頁，總共128頁。當(dāng)前23頁，總共128頁。斜板橋在運(yùn)營(yíng)過程中，在平面內(nèi)有向銳角方向轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)，如果板的支座沒有充分錨固住，應(yīng)加強(qiáng)銳角處橋臺(tái)頂部的耳墻，使它免遭擠裂。當(dāng)前24頁，總共128頁。第二節(jié)整體式斜板橋的計(jì)算計(jì)算方法根據(jù)對(duì)各向同性斜板的分析而獲得斜交板撓曲微分方程至今無法求解，求解多用差分法。利用差分法、有限元法和模型實(shí)驗(yàn)對(duì)斜板進(jìn)行大量分析，提供了相應(yīng)的數(shù)表當(dāng)前25頁，總共128頁。一、粗略簡(jiǎn)化方法l1.3b，50°時(shí)作為寬度b，計(jì)算跨徑l的矩形板橋來計(jì)Mx配筋平行于板邊方向My配筋平行于支承邊方向當(dāng)前26頁，總共128頁。l=1.3b~0.7b時(shí)75°時(shí)作為寬度b，計(jì)算跨徑a的矩形板橋來計(jì)算Mx配筋中央垂直于支承邊方向，邊緣平行與板邊My配筋平行于支承邊方向當(dāng)前27頁，總共128頁。75°>50°時(shí)作為寬度b，計(jì)算跨徑(a+l)/2的矩形板橋來計(jì)算Mx配筋中央垂直于支承邊方向，邊緣平行與板邊My配筋平行于支承邊方向當(dāng)前28頁，總共128頁。L<0.7b，>50°時(shí)作為寬度b，計(jì)算跨徑a的矩形板橋來計(jì)算Mx配筋平行與板邊My配筋平行于支承邊方向當(dāng)前29頁，總共128頁。局部加強(qiáng)鋼筋不論哪種情況，在邊緣端部，路自由端b／5的寬度范圍內(nèi)，均假定產(chǎn)生與中部的正彎矩同等大小的負(fù)彎矩，必須配置負(fù)彎矩鋼筋當(dāng)前30頁，總共128頁。二、均布荷載作用下的內(nèi)力正交方向上單位板寬上的主彎矩表示成K：兩個(gè)主方向的彎矩系數(shù)，根據(jù)斜角查表當(dāng)前31頁，總共128頁。鋼筋方向的彎矩通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換獲得縱橫向鋼筋配置成直角時(shí)當(dāng)前32頁，總共128頁。當(dāng)前33頁，總共128頁。主彎矩方向根據(jù)斜角查曲線得當(dāng)前34頁，總共128頁。二、活載內(nèi)力計(jì)算以斜跨長(zhǎng)作為正橋跨徑進(jìn)行板的內(nèi)力分析，求出跨中彎矩的最大值根據(jù)斜交角與活載類型查表得彎矩折減系數(shù) 斜板板跨中央和自由邊中點(diǎn)的斜向彎矩當(dāng)前35頁，總共128頁。當(dāng)前36頁，總共128頁。按活載類型查表得正板橋的橫向彎矩系數(shù) 和扭矩系數(shù)

正板跨中截面的橫向彎矩和扭矩當(dāng)前37頁，總共128頁。根據(jù)斜交角與活載類型查表得斜板橫向彎矩折減系數(shù)和扭矩折減系數(shù)斜板中央和自由邊中點(diǎn)的橫向彎矩和扭矩為當(dāng)前38頁，總共128頁。由斜彎矩、橫向彎矩及扭矩合成斜板主彎矩主彎矩的方向角當(dāng)前39頁，總共128頁。第三節(jié)斜梁橋的受力特點(diǎn)與實(shí)用計(jì)算方法斜梁橋由多根縱梁及橫梁組成的斜格子梁橋橫梁與縱梁可以斜交，也可以正交當(dāng)前40頁，總共128頁。一、斜梁橋的受力特點(diǎn)斜梁橋雖然為格子形的離散結(jié)構(gòu)，在梁距不很大、且設(shè)一定數(shù)量橫梁的情況下，仍然具有與斜板類似的受力特點(diǎn)隨著斜交角的增大，斜梁橋的縱梁彎矩減小，而橫梁的彎矩則增大；彎矩的減少，邊梁比中梁明顯，在均布荷載作用下比在集中荷載作用下明顯；當(dāng)前41頁，總共128頁。正交橫梁斜梁橋的橫向分布性能比斜交橫梁斜梁橋好，并且橫向剛度越大，橫向分布性能越好；在對(duì)稱荷載作用下，同一根主梁上的彎矩不對(duì)稱，彎矩峰值向鈍角方向靠攏，邊梁尤其明顯；橫梁和橋面的剛度越大，斜交的影響就越大，斜橋的特征就越明顯。當(dāng)前42頁，總共128頁。二、斜梁橋常用計(jì)算方法結(jié)構(gòu)力學(xué)單梁計(jì)算+橫向分布理論計(jì)算正橋內(nèi)力斜橋修正系數(shù)修正的G-M法修正的鉸接板法桿系梁格理論當(dāng)前43頁，總共128頁。三、結(jié)構(gòu)力學(xué)方法求解單斜梁簡(jiǎn)支單斜梁當(dāng)前44頁，總共128頁。時(shí)：其中：當(dāng)前45頁，總共128頁。時(shí)：其中：當(dāng)前46頁，總共128頁。內(nèi)力影響線當(dāng)前47頁，總共128頁。連續(xù)單梁全抗扭支承連續(xù)斜梁中間點(diǎn)鉸支承連續(xù)斜梁豎向荷載作用下兩者在剪力和彎矩相差不大，中間點(diǎn)鉸支承時(shí)扭矩比全抗扭支承大。在扭矩荷載作用下，采用中間點(diǎn)鉸支承，各項(xiàng)內(nèi)力均比全抗扭支承大得多。當(dāng)前48頁，總共128頁。四、修正的G-M法基本思路以正橋計(jì)算為基礎(chǔ)，將由正橋計(jì)算求得的M值，用修正系數(shù)進(jìn)行修正，從而得到斜橋的M。1)只計(jì)算跨中截面的彎矩，其它截面的彎矩按二次拋物線在跨內(nèi)內(nèi)插；2)本法修正系數(shù)的取值為集中荷載和均布荷載作用時(shí)的平均值；3)只計(jì)算中梁和邊梁的彎矩，其它梁的彎矩可以按直線內(nèi)插；當(dāng)前49頁，總共128頁。具體做法：1.以斜跨長(zhǎng)為正橋的計(jì)算跨徑，用G-M法計(jì)算中梁和邊梁的彎矩M以及橫梁彎矩Mc2.假定斜梁橋?yàn)楦飨虍愋云叫兴倪呅伟?，?jì)算： 抗彎剛度比 扭彎參數(shù) 寬度與跨徑比參數(shù)當(dāng)前50頁，總共128頁。3.根據(jù)以上的參數(shù)及值，由圖表查出修正系數(shù)K，用K乘以正橋的M值即可得到斜梁橋的彎矩值4.用按正橋求得的橫梁彎矩乘以系數(shù)1/K即可近似地得到斜梁橋橫梁的彎矩(K為中梁和邊梁的平均值)當(dāng)前51頁，總共128頁。當(dāng)前52頁，總共128頁。日本學(xué)者通過實(shí)驗(yàn)得出的表格，只與彎扭剛度比、寬跨比、斜角有關(guān)當(dāng)前53頁，總共128頁。五、橫向鉸接斜梁（板）橋的實(shí)用計(jì)算法基本思路采用單個(gè)集中荷載的斜交折減系數(shù)來代替實(shí)際車列荷載的折減系數(shù)修正系數(shù)將只與斜交角、主梁片數(shù)、梁位及彎扭參數(shù)有關(guān)當(dāng)前54頁，總共128頁。斜鉸接板橋的具體計(jì)算步驟1.彎矩計(jì)算1）應(yīng)用鉸接梁法，計(jì)算對(duì)應(yīng)正橋的設(shè)計(jì)彎矩2）查相應(yīng)梁數(shù)、相應(yīng)彎扭參數(shù)、相應(yīng)梁號(hào)、相應(yīng)斜交角的折減系數(shù)3）斜橋跨中彎矩當(dāng)前55頁，總共128頁。2.支點(diǎn)剪力的計(jì)算1)按鉸接梁法計(jì)算對(duì)應(yīng)正橋的橫向分布影響線2)按杠桿原理進(jìn)行修正，得到支點(diǎn)斷面混合橫向分配影響線3)分別計(jì)算跨中和支點(diǎn)斷面的橫向分布系數(shù)4)在乘以橫向分布系數(shù)后的剪力影響線上加載，計(jì)算支點(diǎn)截面的剪力當(dāng)前56頁，總共128頁。當(dāng)前57頁，總共128頁。3.跨中剪力計(jì)算跨中截面剪力有所增大，但是不控制設(shè)計(jì)?？梢越频匕凑龢蛴?jì)算后，乘以系數(shù)：當(dāng)前58頁，總共128頁。當(dāng)前59頁，總共128頁。4.設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)的其它要點(diǎn)斜梁中最大彎矩向鈍角方向偏移，在跨中梁兩側(cè)各l/8范圍內(nèi)均按最大彎矩考慮對(duì)于小跨徑斜橋，其它截面彎矩仍可按二次拋物線內(nèi)插剪力包絡(luò)圖可近似地采取支點(diǎn)值與跨中值的直線連接圖形當(dāng)前60頁，總共128頁。六、斜梁格法基本思路將橋面比擬成由縱梁與橫梁組成的梁格，全橋只有一根與主梁垂直的橫梁，不考慮主梁與橫梁的抗扭剛度當(dāng)前61頁，總共128頁。1.橫向分配系數(shù)的計(jì)算公式1)三根主梁時(shí)當(dāng)前62頁，總共128頁。求解思路取中間橫梁為脫離體，用力法求解當(dāng)前63頁，總共128頁。2)四根主梁時(shí)3)五根主梁時(shí)當(dāng)前64頁，總共128頁。2.主梁的彎矩影響線 沒有橫梁的簡(jiǎn)支梁的影響線和在橫梁格點(diǎn)處彈性支承的不等跨連續(xù)梁的反力影響線的疊加當(dāng)前65頁，總共128頁。荷載作用于計(jì)算主梁上時(shí)1）簡(jiǎn)支梁在計(jì)算點(diǎn)處產(chǎn)生的影響線2）剛性支承連續(xù)梁中間支點(diǎn)反力對(duì)計(jì)算點(diǎn)產(chǎn)生的影響線3）由于彈性支承使支點(diǎn)反力減小當(dāng)前66頁，總共128頁。荷載不作用于計(jì)算主梁上時(shí)只有由于橫梁分配過來的彈性支承反力對(duì)計(jì)算截面產(chǎn)生的影響線當(dāng)前67頁，總共128頁。兩跨連續(xù)梁，中間支點(diǎn)處的反力當(dāng)前68頁，總共128頁。3.橫梁的彎矩影響線計(jì)算與剛性橫梁法一樣當(dāng)前69頁，總共128頁。第四節(jié)平面彎橋的受力特點(diǎn)和構(gòu)造一、彎橋的受力特點(diǎn)1.由于曲率的影響，梁截面在發(fā)生豎向彎曲時(shí)，必然產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，而這種扭轉(zhuǎn)作用又將導(dǎo)致梁的撓曲變形，稱之為“彎—扭”耦合作用；2.彎橋的變形比同樣跨徑直線橋大，外邊緣的撓度大于內(nèi)邊緣的撓度，曲率半徑越小、橋越寬，這一趨勢(shì)越明顯；當(dāng)前70頁，總共128頁。3.彎橋即使在對(duì)稱荷載作用下也會(huì)產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)，通常會(huì)使外梁超載，內(nèi)梁卸載；4.彎橋的支點(diǎn)反力與直線橋相比，有曲線外側(cè)變大，內(nèi)側(cè)變小的傾向，內(nèi)側(cè)甚至產(chǎn)生負(fù)反力；5.彎橋的中橫梁，是保持全橋穩(wěn)定的重要構(gòu)件，與直線橋相比，其剛度一般較大；6.彎橋中預(yù)應(yīng)力效應(yīng)對(duì)支反力的分配有較大影響，計(jì)算支座反力時(shí)必須考慮預(yù)應(yīng)力效應(yīng)的影響。當(dāng)前71頁，總共128頁。二、影響彎橋受力特性的主要因素1.圓心角跨長(zhǎng)一定，主梁圓心角的大小就代表了梁的曲率，圓心角越大，曲率半徑就越??；當(dāng)前72頁，總共128頁。當(dāng)前73頁，總共128頁。2.橋梁寬度與曲率半徑之比寬橋的活載扭矩大，從而彎矩也大寬橋的恒載也產(chǎn)生扭矩荷載3.彎扭剛度比增大抗扭慣矩可以大大減小扭轉(zhuǎn)變形4.扇性慣矩當(dāng)前74頁，總共128頁。當(dāng)前75頁，總共128頁。三、彎橋的支承布置形式1.豎向支承布置簡(jiǎn)支靜定曲梁簡(jiǎn)支超靜定曲梁全抗扭支承連續(xù)梁中間點(diǎn)鉸支承連續(xù)梁抗扭、點(diǎn)鉸交替連續(xù)梁當(dāng)前76頁，總共128頁。獨(dú)柱“墩—梁”固結(jié)連續(xù)剛構(gòu)中間偏心點(diǎn)鉸支承當(dāng)前77頁，總共128頁。當(dāng)前78頁，總共128頁。2.水平約束的布置徑向變形：溫度、收縮切向變形：預(yù)應(yīng)力、徐變當(dāng)前79頁，總共128頁。上海市南浦大橋浦東引橋連續(xù)彎箱梁支承布置當(dāng)前80頁，總共128頁。3、伸縮縫的設(shè)置 彎橋必須保證縱向伸縮縫的自由伸縮，否則相當(dāng)與平面內(nèi)的拱橋，會(huì)引起側(cè)向位移，甚至側(cè)向失穩(wěn)。當(dāng)前81頁，總共128頁。第五節(jié)平面彎橋的設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算方法綜述桿系結(jié)構(gòu)力學(xué)+橫向分布有限元法梁格法板殼單元當(dāng)前82頁，總共128頁。一、平面曲梁的變形微分方程1、六個(gè)方向的內(nèi)外力平衡當(dāng)前83頁，總共128頁。當(dāng)前84頁，總共128頁。合并后得到當(dāng)前85頁，總共128頁。2、內(nèi)力與變形的關(guān)系當(dāng)前86頁，總共128頁。3、合并內(nèi)外力平衡方程和內(nèi)力位移關(guān)系 ——符拉索夫方程當(dāng)前87頁，總共128頁。二、結(jié)構(gòu)力學(xué)方法求解圓弧形單曲梁1.簡(jiǎn)支靜定的曲梁內(nèi)力 完全通過內(nèi)外力 平衡關(guān)系計(jì)算。當(dāng)前88頁，總共128頁。2.簡(jiǎn)支超靜定曲梁內(nèi)力一次超靜定結(jié)構(gòu)，以簡(jiǎn)支靜定曲梁為基本結(jié)構(gòu)采用力法求解。當(dāng)前89頁，總共128頁。曲梁受力變化規(guī)律：1)當(dāng)圓心角<30度時(shí)，曲梁的彎矩比相應(yīng)跨長(zhǎng)的直梁彎矩增大不到；2)當(dāng)圓心角>90度時(shí)，曲率對(duì)彎矩有明顯的影響；3)當(dāng)圓心角=180度時(shí)，彎矩和扭矩均趨于無窮大，結(jié)構(gòu)失穩(wěn)；4)支座反力和剪力與直梁完全相同。當(dāng)前90頁，總共128頁。3.簡(jiǎn)支超靜定曲梁的變形 變形可以通過虛功原理求解，也可以通過微分方程求解。 計(jì)算公式很復(fù)雜。均布荷載作用下的跨中截面位移集中荷載作用下的跨中截面位移當(dāng)前91頁，總共128頁。4.連續(xù)曲梁的分析 取簡(jiǎn)支超靜定曲梁作為基本結(jié)構(gòu)，用力法求解，力法方程具有三彎矩方程的形式。當(dāng)前92頁，總共128頁。三、平面彎橋的荷載橫向分布計(jì)算 梁格、梁系和比擬正交異性板等三類橫向分布理論在彎橋上均有應(yīng)用。 這里介紹剛性橫梁法。 適用范圍：當(dāng)前93頁，總共128頁。當(dāng)前94頁，總共128頁。當(dāng)前95頁，總共128頁。1、兩種位移平衡狀態(tài)純平移純轉(zhuǎn)動(dòng)各主梁分配到的荷載是兩種狀態(tài)的總和當(dāng)前96頁，總共128頁。位移與各主梁反力的關(guān)系當(dāng)前97頁，總共128頁。2、純平移平衡可求得各主梁分配到的荷載為當(dāng)前98頁，總共128頁。由豎向力平衡由D點(diǎn)的力矩平衡當(dāng)前99頁，總共128頁。3、純轉(zhuǎn)動(dòng)平衡可求得各主梁分配到的荷載為當(dāng)前100頁，總共128頁。由D點(diǎn)的力矩平衡當(dāng)前101頁，總共128頁。4、荷載橫向分布計(jì)算公式令，并隨e的變化在不同的主梁上作用，即可求得第I根主梁的橫向分布影響線證明與直橋的關(guān)系。當(dāng)前102頁，總共128頁。5、剛度系數(shù)的計(jì)算當(dāng)前103頁，總共128頁。四、曲線梁格法分析彎斜橋折線型與曲線型梁格單元?jiǎng)澐肿銐蚣?xì)時(shí)，折線與曲線梁格計(jì)算結(jié)果基本相同當(dāng)前104頁，總共128頁。1．單元?jiǎng)偠染仃嚱U端位移與桿端力的關(guān)系當(dāng)前105頁，總共128頁。左端發(fā)生位移時(shí)由單元左右端力平衡當(dāng)前106頁，總共128頁。當(dāng)右端發(fā)生位移時(shí)，相當(dāng)于在左端發(fā)生位移單元兩端的桿端力為當(dāng)前107頁，總共128頁。2．單元等效節(jié)點(diǎn)荷載列陣當(dāng)前108頁，總共128頁。解開左端約束，在單元內(nèi)部荷載與等效節(jié)點(diǎn)荷載作用下，左端的位移可表示為當(dāng)前109頁，總共128頁。單元處于平衡狀態(tài)時(shí)根據(jù)單元內(nèi)力平衡，可得右端節(jié)點(diǎn)等效荷載為當(dāng)前110頁，總共128頁。3．梁格劃分及截面特性計(jì)算當(dāng)前111頁，總共128頁。1)梁格的縱、橫向構(gòu)件應(yīng)與原構(gòu)件梁肋（或腹板）的中心線相重合，通常沿切向和徑向設(shè)置；2)每跨至少分成4～6段，一般應(yīng)分成8段以上，以保證有足夠的精度；3)連續(xù)彎梁的中間支承附近因內(nèi)力變化較劇烈，故一般應(yīng)加密網(wǎng)格；4)橫向和縱向構(gòu)件的間距必須接近，以使荷載分布較敏感；5)為配合懸臂部分的荷載計(jì)算，有時(shí)應(yīng)在懸臂端部設(shè)置縱向構(gòu)件當(dāng)前112頁，總共128頁。4、曲線梁格程序總框圖當(dāng)前113頁，總共128頁。五、彎橋的預(yù)應(yīng)力索配置曲梁中的預(yù)應(yīng)力初內(nèi)力及等效荷載初內(nèi)力與等效荷載的關(guān)系當(dāng)前114頁，總共128頁。預(yù)應(yīng)力