斜弯桥计算分析.ppt
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1、第七章 斜弯桥计算分析简介,概述,一、斜弯桥的应用情况 1、高等级公路改变了原来路与桥的关系 2、城市立交的大量建设需要异性桥梁 3、设计手段的发展使设计水平提高 4、国外二十世纪六七十年代到达高峰,国内八九十年代是研究高潮,漳龙高速公路,弯拱桥,弯连续刚构,天目路立交,南浦大桥东引桥,概述,二、计算方法 1、解析法 概念清晰 不能解决复杂问题 2、数值法 计算功能强 数据复杂,需要人工判断,第一节 整体斜板桥的受力特点和构造,主要用于小跨度桥梁 跨径通常在20米以下 全桥一般采用满樘支架整体浇筑,一、影响斜板桥受力的因素,斜交角 两种表示方法 当斜角小于15度时 取斜长按正桥计算,宽跨比b/
2、l 宽桥对斜支承敏感 窄桥斜支承只影响支承局部 支承形式 支承个数 支承方向 是否弹性支承,二、斜板桥的受力特点,纵向主弯矩比跨径为斜跨长、宽度为b的矩形板小,并随斜交角的增大而减小,荷载有向支承边的最短距离传递分配的趋势,纵向最大弯矩的位置,随斜角的增大从跨中向钝角部位移动,除了斜跨径方向的主弯矩外,在钝角部位的角平分线垂直方向上,将产生接近于跨中弯矩值的相当大的负弯矩,横向弯矩比正板大得多,支承边上的反力很不均匀,钝角角隅处的反力可能比正板大数倍,而锐角处的反力却有所减小,甚至出现负反力,斜板的受力行为可以用Z字形连续梁来比拟,斜板的扭矩分布很复杂,板边存在较大的扭矩,三、斜板桥的钢筋布置
3、及构造特点,桥梁宽度较大时,纵向钢筋,板中央垂直于支承边布置,边缘平行于自由边布置;横向钢筋平行于支承边布置。,窄斜板桥。纵向钢筋平行于自由边布置;横向钢筋,跨中垂直于自由边布置,两端平行于支承边布置,局部加强钢筋 在距自由边一倍板厚的范围内设置加强箍筋,抵抗板边扭矩 为承担很大的支反力,应在钝角底面平行于角平分线方向上设置附加钢筋,斜板桥在运营过程中,在平面内有向锐角方向转动的趋势,如果板的支座没有充分锚固住,应加强锐角处桥台顶部的耳墙,使它免遭挤裂。,第二节 整体式斜板桥的计算,计算方法根据对各向同性斜板的分析而获得 斜交板挠曲微分方程至今无法求解,求解多用差分法。 利用差分法、有限元法和
4、模型实验对斜板进行大量分析,提供了相应的数表,一、粗略简化方法,l1.3b, 50时 作为宽度 b,计算跨径 l 的矩形板桥来计 Mx 配筋平行于板边方向 My配筋平行于支承边方向,l=1.3b0.7b时 75时 作为宽度 b,计算跨径 a 的矩形板桥来计算 Mx 配筋中央垂直于支承边方向,边缘平行与板边 My配筋平行于支承边方向,75 50时 作为宽度 b,计算跨径(a+l)/2 的矩形板桥来计算 Mx 配筋中央垂直于支承边方向,边缘平行与板边 My配筋平行于支承边方向,L50时 作为宽度 b,计算跨径 a 的矩形板桥来计算 Mx 配筋平行与板边 My配筋平行于支承边方向,局部加强钢筋 不论
5、哪种情况,在边缘端部,路自由端 b5的宽度范围内,均假定产生与中部的正弯矩同等大小的负弯矩,必须配置负弯矩钢筋,二、均布荷载作用下的内力,正交方向上单位板宽上的主弯矩表示成,K:两个主方向的弯矩系数 ,根据斜角查表,钢筋方向的弯矩通过坐标转换获得,纵横向钢筋配置成直角时,主弯矩方向根据斜角查曲线得,二、活载内力计算,以斜跨长作为正桥跨径进行板的内力分析,求出跨中弯矩的最大值 根据斜交角与活载类型查表得弯矩折减系数 斜板板跨中央和自由边中点的斜向弯矩,按活载类型查表得正板桥的横向弯矩系数 和扭矩系数,正板跨中截面的横向弯矩和扭矩,根据斜交角与活载类型查表得斜板横向弯矩折减系数 和扭矩折减系数,斜
6、板中央和自由边中点的横向弯矩和扭矩为,由斜弯矩、横向弯矩及扭矩合成斜板主弯矩,主弯矩的方向角,第三节斜梁桥的受力特点与实用计算方法,斜梁桥由多根纵梁及横梁组成的斜格子梁桥 横梁与纵梁可以斜交,也可以正交,一、斜梁桥的受力特点,斜梁桥虽然为格子形的离散结构,在梁距不很大、且设一定数量横梁的情况下,仍然具有与斜板类似的受力特点 随着斜交角的增大,斜梁桥的纵梁弯矩减小,而横梁的弯矩则增大;弯矩的减少,边梁比中梁明显,在均布荷载作用下比在集中荷载作用下明显;,正交横梁斜梁桥的横向分布性能比斜交横梁斜梁桥好,并且横向刚度越大,横向分布性能越好; 在对称荷载作用下,同一根主梁上的弯矩不对称,弯矩峰值向钝角
7、方向靠拢,边梁尤其明显; 横梁和桥面的刚度越大,斜交的影响就越大,斜桥的特征就越明显。,二、斜梁桥常用计算方法,结构力学单梁计算+横向分布理论 计算正桥内力 斜桥修正系数 修正的G-M法 修正的铰接板法 杆系梁格理论,三、结构力学方法求解单斜梁,简支单斜梁,时:,其中:,时:,其中:,内力影响线,连续单梁 全抗扭支承连续斜梁 中间点铰支承连续斜梁 竖向荷载作用下两者在剪力和弯矩相差不大,中间点铰支承时扭矩比全抗扭支承大。 在扭矩荷载作用下,采用中间点铰支承,各项内力均比全抗扭支承大得多。,四、修正的G-M法,基本思路 以正桥计算为基础,将由正桥计算求得的M值,用修正系数进行修正,从而得到斜桥的
8、M。 1) 只计算跨中截面的弯矩,其它截面的弯矩按二次抛物线在跨内内插; 2) 本法修正系数的取值为集中荷载和均布荷载作用时的平均值; 3) 只计算中梁和边梁的弯矩,其它梁的弯矩可以按直线内插;,具体做法: 1.以斜跨长为正桥的计算跨径,用G-M法计算中梁和边梁的弯矩M以及横梁弯矩Mc 2.假定斜梁桥为各向异性平行四边形板,计算: 抗弯刚度比 扭弯参数 宽度与跨径比参数,3. 根据以上的参数及值,由图表查出修正系数K,用K乘以正桥的M值即可得到斜梁桥的弯矩值 4. 用按正桥求得的横梁弯矩乘以系数1/K即可近似地得到斜梁桥横梁的弯矩(K为中梁和边梁的平均值),日本学者通过实验得出的表格,只与弯扭
9、刚度比、宽跨比、斜角有关,五、横向铰接斜梁(板)桥的实用计算法,基本思路 采用单个集中荷载的斜交折减系数来代替实际车列荷载的折减系数 修正系数将只与斜交角、主梁片数、梁位及弯扭参数有关,斜铰接板桥的具体计算步骤,1. 弯矩计算 1)应用铰接梁法,计算对应正桥的设计弯矩 2)查相应梁数、相应弯扭参数 、相应梁号、相应斜交角的折减系数 3)斜桥跨中弯矩,2. 支点剪力的计算 1)按铰接梁法计算对应正桥的横向分布影响线 2)按杠杆原理进行修正,得到支点断面混合横向分配影响线 3)分别计算跨中和支点断面的横向分布系数 4)在乘以横向分布系数后的剪力影响线上加载,计算支点截面的剪力,3. 跨中剪力计算
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