混凝土簡支梁橋設(shè)計(jì)計(jì)算講義

《混凝土簡支梁橋設(shè)計(jì)計(jì)算講義》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《混凝土簡支梁橋設(shè)計(jì)計(jì)算講義（44頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 內(nèi) 力 計(jì) 算截 面 配 筋 驗(yàn) 算開 始擬 定 尺 寸 是 否 通 過計(jì) 算 結(jié) 束否 是 第 一 節(jié) 橋 面 板 計(jì) 算 第 一 節(jié) 橋 面 板 計(jì) 算一 .橋 面 板 的 力 學(xué) 模 型1. 雙 向 板la / lb 2， 板 上 的 荷 載 向 兩 個(gè) 方 向 傳 遞 。2. 單 向 板la / lb 2， 板 上 絕 大 部 分 荷 載 沿 短 跨 方 向 (lb)傳 遞 。3. 懸 臂 板翼 板 之 間 采 用 鋼 板 聯(lián) 結(jié) 時(shí) ， 橋 面 板 可 簡 化 為 懸 臂 板 。4. 鉸 接 懸 臂 板翼 板 間 采 用 鉸 接 縫 聯(lián) 結(jié) 時(shí) ， 可 簡 化 為 鉸 接 懸 臂

2、板 。 二 .橋 面 板 的 受 力 分 析1. 車 輪 荷 載 在 板 上 的 分 布 車 輪 與 橋 面 的 接 觸 面 為a2 b2的 矩 形 。 輪 壓 作 為 分 布 荷 載 處 理 。 作 用 在 砼 或 瀝 青 鋪 裝 面 層上 的 車 輪 荷 載 呈 45 角擴(kuò) 散 分 布 于 橋 面 板 上 。沿 行 車 方 向 a 1=a2+2H沿 橫 向 b1=b2+2H 行 車 道 板 的 受 力 狀 態(tài) 二 .橋 面 板 的 受 力 分 析2. 板 的 有 效 工 作 寬 度均 勻 承 受 車 輪 荷 載 產(chǎn) 生 總 彎 矩 的 板 條 寬 度 a。M_車 輪 荷 載 產(chǎn) 生 的 跨

3、 中 總 彎 矩 ；Mxmax荷 載 中 心 處 的 最 大 單 寬 彎 矩 值 。 當(dāng) 有 一 個(gè) 車 輪 作 用 于 板 面 板 上 時(shí) ， 1m寬 板 條 上的 荷 載 計(jì) 算 強(qiáng) 度 為 ：注 ： P_汽 車 的 軸 重 。 maxmax xxx mMaMdymma 12abPp 有 效 工 作 寬 度 的 定 義 保 證 了 ：以 此 做 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 結(jié) 構(gòu) 安 全總 體 荷 載 與 外 荷 載 相 同局 部 最 大 彎 矩 與 實(shí) 際 分 布 相 同二 .橋 面 板 的 受 力 分 析 1. 荷 載 在 跨 徑 中 間 ： 單 獨(dú) 一 個(gè) 荷 載 ： 幾 個(gè) 靠 近 的 相 同

4、 荷 載 ：2. 荷 載 在 板 的 支 承 處 ：3. 荷 載 靠 近 板 的 支 承 處 ： x_荷 載 離 支 承 邊 緣 的 距 離 。單 向 板 有 效 工 作 寬 度 的 規(guī) 定llHalaa 32323 21 dlldHaldaa 32323 21 tHataa 2 21 axaax 2 二 .橋 面 板 的 受 力 分 析 l_兩 梁 肋 間 板 的 計(jì) 算 跨 徑 。 計(jì) 算 彎 矩 時(shí) ， l=l0+ t ， 但 不 大 于 l0+b； 計(jì) 算 剪 力 時(shí) ， l=l0。 其 中 ： l0為 板 的 凈 跨 徑 ， t為 板 的 厚 度 ， b為 梁 肋 寬 。 注 ： 按

5、 上 述 公 式 算 得 的 所 有 分 布 寬 度 ， 均 不 得 大 于板 的 全 寬 度 。 1. 荷 載 有 效 分 布 寬 度 ：b_承 重 板 上 荷 載 壓 力 面外 側(cè) 邊 緣 至 懸 臂 根 部 的距 離 。 2. 荷 載 靠 近 板 邊 時(shí) ， b就 等 于懸 臂 板 的 凈 跨 徑 l0。懸 臂 板 有 效 工 作 寬 度 的 規(guī) 定babHaa 222 12 0102 222 lalHaa 多 跨 連 續(xù) 單 向 板 的 內(nèi) 力 計(jì) 算彎 矩 計(jì) 算 模 式 實(shí) 際 受 力 狀 態(tài) 彈 性 支 承 連 續(xù) 梁第 一 節(jié) 橋 面 板 計(jì) 算 跨 中 最 大 彎 矩 計(jì) 算

6、 ： 當(dāng) t/h1/4時(shí) (主 梁 抗 扭 能 力 大 ) 當(dāng) t/h 1/4時(shí) (主 梁 抗 扭 能 力 小 )M0_把 板 當(dāng) 作 簡 支 板 時(shí) ， 由 使用 荷 載 引 起 的 一 米 寬 板 的 跨 中最 大 設(shè) 計(jì) 彎 矩 。三 .行 車 道 板 (多 跨 連 續(xù) 單 向 板 )的 內(nèi) 力 計(jì) 算 007.05.0 MM MM支中支 點(diǎn) 彎 矩跨 中 彎 矩 007.07.0 MM MM支中支 點(diǎn) 彎 矩跨 中 彎 矩 M0_是 M0p和 M0g兩 部 分 的 內(nèi)力 組 合 。 M0p_1m寬 簡 支 板 條 的 跨 中活 載 彎 矩 ： M0g_1m寬 簡 支 板 條 的 跨 中

7、恒 載 彎 矩 ：多 跨 連 續(xù) 單 向 板 的 內(nèi) 力 計(jì) 算)2(241)1( 1blaPMop 汽 281glMog 支 點(diǎn) 剪 力 計(jì) 算 ：1. 跨 徑 內(nèi) 只 有 一 個(gè) 汽 車 車 輪 荷 載 ： 矩 形 部 分 荷 載 的 合 力 為 ： 三 角 形 部 分 荷 載 的 合 力 為 ：2. 如 跨 徑 內(nèi) 不 止 一 個(gè) 車 輪 進(jìn) 入 時(shí) ，尚 應(yīng) 計(jì) 及 其 它 車 輪 的 影 響 。多 跨 連 續(xù) 單 向 板 的 內(nèi) 力 計(jì) 算)(1( 2211 yAyAQ p 支 aPbpA 211 212 )(8)(21)(21 aabaaPaappA 汽 車 荷 載 彎 矩 ：最

8、不 利 布 載 位 置 是 將 車 輪 荷 載 對 中 布 置 在 鉸 接 處 。有 多 輪 荷 載 作 用 時(shí) 應(yīng) 注 意 荷 載 集 度 的 變 化 。 結(jié) 構(gòu) 自 重 彎 矩 ：以 鉸 縫 對 稱 ， 鉸 縫 處 無 M、 Q， 可 按 懸 臂 板 計(jì) 算 。 剪 力 ：通 常 不 控 制 設(shè) 計(jì) ， 可 按一 般 懸 臂 板 計(jì) 算 。 鉸 接 懸 臂 板 的 內(nèi) 力 計(jì) 算 )4(4)1( 10min, blaPM p 汽 20min, 21 glM g 活 載 彎 矩 ：應(yīng) 將 車 輪 荷 載 靠 板 的 邊 緣 布 置 ， 此 時(shí) b1=b2+H。 恒 載 彎 矩 ：懸 臂 板

9、的 內(nèi) 力 計(jì) 算 時(shí)汽 0120120min, 4)1(21)1( lblabPplM p 20min, 21 glM g 時(shí)汽 0110 101min, )2(2)1( )2()1( lbblaP blpbM p 剪 力 ：1. 等 于 橋 面 板 上 作 用 的 荷 載 重 量 。2. 通 常 車 輪 不 會(huì) 作 用 到 懸 臂 板 的 邊 緣 (邊 梁 外 翼 緣 )，應(yīng) 按 實(shí) 際 情 況 布 載 。 懸 臂 板 的 內(nèi) 力 計(jì) 算 aPbabPQ lQ lalHaababHaa p 2121g 222222 110g 010212 汽 或 四 .內(nèi) 力 組 合 計(jì) 算 出 結(jié) 構(gòu)

10、自 重 和 汽 車 荷 載 內(nèi) 力 后 ， 按 04橋 規(guī) 規(guī)定 ， 1m寬 板 條 的 最 大 組 合 內(nèi) 力 見 下 表 ：承 載 能 力 極 限 狀 態(tài) 結(jié) 構(gòu) 重 力 對 結(jié) 構(gòu) 的 承 載 不 利 時(shí)結(jié) 構(gòu) 重 力 對 結(jié) 構(gòu) 的 承 載 有 利 時(shí) 正 常 使 用 極 限 狀 態(tài) 短 期 效 應(yīng) 組 合長 期 效 應(yīng) 組 合 )4.180.04.12.1 人汽1 自重 SSSS miud )4.180.04.1 人汽1 自重 SSSS miud )4.04.0 人力沖擊不計(jì)汽1 自重 SSSS miud )0.17.0 人力沖擊不計(jì)汽1 自重 SSSS miud 第 二 節(jié) 主 梁

11、 內(nèi) 力 計(jì) 算 選 取 的 計(jì) 算 截 面 ：1. 跨 徑 在 10m以 內(nèi) 的 簡 支 梁 彎 矩 _跨 中 截 面 ， 按 二 次 拋 物 線 規(guī) 律 變 化 。 剪 力 _支 點(diǎn) 和 跨 中 截 面 ， 按 直 線 規(guī) 律 變 化 。2. 對 于 較 大 跨 徑 的 簡 支 梁 彎 矩 _跨 中 截 面 ， l/4截 面 ， 截 面 變 化 處 。 剪 力 _支 點(diǎn) 和 跨 中 截 面 ， l/4截 面 ， 截 面 變 化 處 。 本 節(jié) 重 點(diǎn) 介 紹 如 何 計(jì) 算 主 梁 的 最 不 利 內(nèi) 力 一 .結(jié) 構(gòu) 自 重 效 應(yīng) 計(jì) 算 所 占 的 比 重 (60% 90%)大 ，

12、且 隨 跨 徑 的 增 大 而 增 大 。1. 簡 化 計(jì) 算 ： 結(jié) 構(gòu) 自 重 內(nèi) 力 通 常 作 為 均 布 荷 載 處 理 。將 非 均 布 荷 載 (橫 隔 梁 .鋪 裝 層 .人 行 道 .欄 桿 等 )均 勻 分 攤給 各 主 梁 承 受 。 精 確 計(jì) 算 ： 橫 隔 梁 宜 按 集 中 荷 載 處 理 ， 人 行 道 和 欄 桿也 應(yīng) 考 慮 荷 載 的 橫 向 分 布 。2. 結(jié) 構(gòu) 自 重 內(nèi) 力 的 計(jì) 算 與 施 工 方 法 有 關(guān) 。 組 合 梁 橋 梁 肋 與 組 合 截 面 分 階 段 受 力 。 預(yù) 應(yīng) 力 砼 梁 橋 應(yīng) 考 慮 預(yù) 加 力 階 段 和 運(yùn)

13、營 階 段 。 復(fù) 雜 橋 梁 根 據(jù) 實(shí) 際 施 工 過 程 分 階 段 進(jìn) 行 計(jì) 算 。 一 .結(jié) 構(gòu) 自 重 效 應(yīng) 計(jì) 算 計(jì) 算 出 結(jié) 構(gòu) 自 重 值 g之 后 ， 則 梁 內(nèi) 各 截 面 的 彎 矩 M和剪 力 Q計(jì) 算 公 式 為 ： l為 簡 支 梁 的 計(jì) 算 跨 徑 ； x為 計(jì) 算 截 面 到 支 點(diǎn) 的 距 離 。 )2(22 )(222 xlggxglQ xlgxxgxxglM xx 一 .結(jié) 構(gòu) 自 重 效 應(yīng) 計(jì) 算例 2-3-2： 一 座 五 梁 式 裝 配 式 鋼 筋 混 凝 土 簡 支 梁 橋 的主 梁 和 橫 隔 梁 截 面 如 圖 所 示 ， 計(jì) 算

14、 跨 徑 l=19.50m， 結(jié) 構(gòu) 重要 性 系 數(shù) 1.0。 求 邊 主 梁 的 結(jié) 構(gòu) 自 重 產(chǎn) 生 的 內(nèi) 力 。 (已 知 每側(cè) 的 欄 桿 及 人 行 道 構(gòu) 件 重 量 的 作 用 力 為 5kN/m)。 4851996縱 斷 面 160485 48516100130 75 1601601 2 1603 4橫 斷 面 485100 1301585 148 130 18 14 8 C25混 凝 土 墊 層 厚 612cm瀝 青 混 凝 土 厚 2cm700 7518 i=1.5% i=1.5% 15 一 .結(jié) 構(gòu) 自 重 效 應(yīng) 計(jì) 算解 ： 1.計(jì) 算 結(jié) 構(gòu) 自 重 集 度

15、：結(jié) 構(gòu) 自 重 集 度 計(jì) 算 表主 梁橫隔梁 對 于 邊 主 梁對 于 中 主 梁橋 面 鋪 裝 層欄 桿 和 人 行 道 合計(jì) 對 于 邊 主 梁 對 于 中 主 梁 2518.060.1)2 14.008.0(30.118.01 g mkNg /63.050.19/2552 16.015.0)2 18.060.1(2 14.008.000.12 mkNg /26.163.0212 mkNg /67.35/2400.7)12.006.0(212300.702.03 mkNg /00.25/254 mkNgg i /06.1600.267.363.076.9 mkNg /69.1600.2

16、67.326.176.91 一 .結(jié) 構(gòu) 自 重 效 應(yīng) 計(jì) 算解 ： 2. 結(jié) 構(gòu) 自 重 內(nèi) 力 計(jì) 算 ：邊 主 梁 自 重 產(chǎn) 生 的 內(nèi) 力6.1565.19206.16 Q 0M3.78)45.1925.19(206.16 Q 5.572)45.195.19(45.19206.16 M0Q 4.7635.1906.1681 2 M內(nèi) 力截 面 位 置 x 剪 力 Q (kN) 彎 矩 M (kN.m)x=0 x=1/4x=1/2 二 .汽 車 .人 群 荷 載 內(nèi) 力 計(jì) 算 單 梁 內(nèi) 力 計(jì) 算屬 平 面 問 題 ， 即 受 力 和 變形 均 在 xoz平 面 內(nèi) 。 實(shí) 際

17、橋 梁 的 受 力屬 空 間 問 題 (橫 向 聯(lián) 結(jié) )。 當(dāng) 橋 梁 上 作 用 有 荷 載 P時(shí) ， 各梁 均 承 受 荷 載 ， 只 不 過 承 受 荷 載 的 大 小 不 同 。 平 面 問 題空 間 問 題 變 量 分 離 iii ii iii yxPSyxPS 21, 分 解 i ii xPS 1 二 .汽 車 .人 群 荷 載 內(nèi) 力 計(jì) 算 (xi,yi)_空 間 計(jì) 算 時(shí) 某 梁 的 內(nèi) 力 影 響 面 ； 2(yi)_單 位 荷 載 沿 橋 面 橫 向 (y軸 方 向 )作 用 在 不 同 位置 時(shí) ， 某 梁 所 分 配 的 荷 載 比 值 變 化 曲 線 ， 也稱

18、作 對 于 某 梁 的 荷 載 橫 向 分 布 影 響 線 。 1(xi)_單 梁 在 x軸 方 向 某 一 截 面 的 內(nèi) 力 影 響 線 ；P 2(yi)_當(dāng) P作 用 于 a(x,y)點(diǎn) 時(shí) 沿 橫 向 分 配 給 某 梁 的 荷載 ， 以 P表 示 。 若 按 最 不 利 布 載 可 求 得 某 梁所 受 的 最 大 荷 載 Pmax。 2 1,i i i i i ii iS P x y S P y x 分 解 二 .汽 車 .人 群 荷 載 內(nèi) 力 計(jì) 算 若 定 義 Pmax=mPm_荷 載 橫 向 分 布 系 數(shù) ， 表 示 某 根 主 梁 所 承 擔(dān) 的最 大 荷 載 是 各

19、個(gè) 軸 重 的 倍 數(shù) (通 常 小 于 1)。 橫 向 分 布 系 數(shù) m的 計(jì) 算 公 式 如 下 ：汽 車 ： 人 群 ： 式 中 ： q.r為 對 應(yīng) 于 汽 車 和 人 群 荷 載 集 度 的 荷 載 橫向 分 布 影 響 線 豎 標(biāo) 。 rr qqmm 2 荷 載 橫 向 分 布 影 響 線 的 計(jì) 算 方 法1. 杠 桿 原 理 法把 橫 向 結(jié) 構(gòu) 視 作 在 梁 上 斷 開 而 簡 支 在 其 上 的 簡 支 梁 。2. 偏 心 壓 力 法把 橫 隔 梁 視 作 剛 性 極 大 的 梁 。3. 鉸 接 板 (梁 )法把 相 鄰 板 (梁 )之 間 視 為 鉸 接 ， 只 傳

20、遞 剪 力 。4. 剛 接 梁 法把 相 鄰 主 梁 之 間 視 為 剛 性 連 接 ， 即 傳 遞 剪 力 和 彎 矩 。5. 比 擬 正 交 異 性 板 法將 主 梁 和 橫 隔 梁 的 剛 度 換 算 成 正 交 兩 個(gè) 方 向 剛 度 不 同的 比 擬 彈 性 平 板 來 求 解 。 杠 桿 原 理 法 基 本 假 定 ： 忽 略 主 梁 之 間 橫 向 結(jié) 構(gòu) 的聯(lián) 系 作 用 ； 假 設(shè) 橋 面 板 在 主 梁 梁 肋 處斷 開 ， 沿 橫 向 支 承 在 主 梁上 的 簡 支 梁 或 懸 臂 梁 。 適 用 條 件 ： 計(jì) 算 荷 載 靠 近 主 梁 支 點(diǎn) 時(shí) 的 荷 載 橫

21、向 分 布 系 數(shù) m 0。 雙 主 梁 橋 或 橫 向 聯(lián) 系 很 弱 的 無 中 間 橫 隔 梁 的 橋 梁 。 杠 桿 原 理 法 下 圖 示 出 橋 面 凈 空 為 凈 -7+2 0.75m人 行 道 的 五 梁 式鋼 筋 混 凝 土 T梁 橋 。 試 求 荷 載 位 于 支 點(diǎn) 處 時(shí) 1號 梁 和 2號 梁 相應(yīng) 于 公 路 -II級 和 人 群 荷 載 的 橫 向 分 布 系 數(shù) 。 橋 梁 上 的 作 用公 路 -I級 和 公 路 -II級 車 輛 荷 載 采 用 相 同 的 車 輛 荷 載 標(biāo) 準(zhǔn) 值 ：總 重 550kN的 標(biāo) 準(zhǔn) 車 。 1407.01201201.43.

22、0 1401.4（ a） 立 面 布 置30 7.015.0（ b） 平 面 尺 寸1.8 3.0 1.4 2.51.4 車 輛 荷 載 橫 向 布 置 杠桿原理法計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)公 路 -II級公 路 -II級 杠 桿 原 理 法 計(jì) 算 荷 載 橫 向 分 布 系 數(shù) 按 公 式 可 得 1 梁 的 荷 載 橫 向 分 布 系 數(shù) 為 ： 汽 車 荷 載 ： 人 群 荷 載 ： 同 理 可 得 ： 2 梁 的 荷 載 橫 向 分 布 系 數(shù) 為 ： 汽 車 荷 載 ： 人 群 荷 載 ： 438.02875.0160201602120 qqm 422.11605.227160 1602

23、/75105 0 rrm 5.020.120 qqm 0.00 rrm 偏 心 壓 力 法 基 本 假 定 ： 中 間 橫 隔 梁 可 近 似 地 看 作一 根 剛 度 無 窮 大 的 剛 性 梁 ，橫 隔 梁 僅 發(fā) 生 剛 體 位 移 ； 忽 略 主 梁 的 抗 扭 剛 度 ,即 不計(jì) 主 梁 扭 矩 抵 抗 活 載 的 影 響 。 適 用 條 件 ： 有 可 靠 的 橫 向 聯(lián) 結(jié) ， 即 有 中 橫 隔 梁 的 簡 支 梁 ； 對 于 承 重 結(jié) 構(gòu) 的 寬 跨 比 B/l 0.5(窄 橋 )時(shí) 跨 中 截 面 荷載 橫 向 分 布 系 數(shù) 的 計(jì) 算 。 偏 心 壓 力 法 偏 心

24、荷 載 P=1可 用 荷 載 等 效 ， 由 下 述 荷 載 代 替 ：1. 作 用 于 橋 軸 線 的 中 心 荷 載 P=1， 此 時(shí) 主 梁 承 擔(dān)的 力 為 Ri；2. 偏 心 力 矩 M=1e， 此 時(shí) 主 梁 承 擔(dān) 的 力 為 Ri。 偏 心 壓 力 法 (中 心 荷 載 P=1的 作 用 )1. 剛 性 中 橫 梁 整 體 向 下 平 移 各 主 梁 的 跨 中 撓 度 相 等 。2. 簡 支 梁 跨 中 荷 載 (主 梁 分 擔(dān) 的 荷 載 )與 撓 度 的 關(guān) 系 為 ：3. 根 據(jù) 靜 力 平 衡 條 件 有 ： n21 iiiiiiii IIlEREIlR 33 484

25、8 1211 nni i RRRR 偏 心 壓 力 法 (中 心 荷 載 P=1的 作 用 ) ni i ni ini iini i iii I IIR IR 1i 111 1 1 代 入 平 衡 條 件 得 ：將 nIIR I IIIR ni iii i ni iiiii 11 1 面 相 同 時(shí) ：為 常 數(shù) ， 即 各 主 梁 橫 截若 偏 心 壓 力 法 (偏 心 力 矩 M=1e的 作 用 )1. 橫 截 面 產(chǎn) 生 繞 中 心 點(diǎn) O的轉(zhuǎn) 角 ， 則2. 由 反 力 與 撓 度 的 關(guān) 系 得 ：3. 根 據(jù) 力 矩 平 衡 條 件 有 ： tan ii a iiiii iii I

26、aaIR IR tan tan 時(shí) ）（ 當(dāng) IIaeaRIaIeaR eaR ini iiini ii iii ini i 1 21 21 1 偏 心 壓 力 法1. 偏 心 荷 載 P=1對 各 主 梁 的 總 作 用 :2. 當(dāng) P=1位 于 第 k號 梁 軸 上 時(shí) ， 對 i號主 梁 的 總 作 用 為 ：注 ： 荷 載 位 置 a k和 梁 位 ai位 于 形 心 軸 同 側(cè) 時(shí) 取 正 號 ， 反之 應(yīng) 取 負(fù) 號 。 ni ii iini iiieieieie IaIeaIIRRR 1 21 ni ii iikni iiikikikik Ia IaaIIRRR 1 21 偏 心

27、 壓 力 法 當(dāng) 各 主 梁 截 面 相 同 (即 慣 性 矩 Ii相 等 )時(shí) ， 偏 心 荷載 P=1對 各 主 梁 的 總 作 用 如 下 ： ni ini i aanaaanR 1 22151 211515 11 ini ikni ii iikni iiikik aaanIa IaaIIR 1 21 21 1 ni ini i aanaaanR 1 22111 211111 11 偏 心 壓 力 法 例 ： 一 座 計(jì) 算 跨 徑 l=19.50m的 簡 支 梁 ， 其 縱 .橫 截 面 如圖 所 示 。 試 求 荷 載 位 于 跨 中 時(shí) 1號 邊 梁 的 荷 載 橫 向 分 布 系 數(shù)mcq(汽 車 荷 載 ).mcr(人 群 荷 載 )。 4851996縱 斷 面 160485 48516100130 75 1601601 2 1603 4橫 斷 面 485100 1301585 148 130 18 14 8 C25混 凝 土 墊 層 厚 612cm瀝 青 混 凝 土 厚 2cm700 7518 i=1.5% i=1.5% 15 公 路 -II級公 路 -II級