桥梁工程0502 荷载横向分布计算.ppt

1,Modular Unit-0502 荷 载 横 向 分 布 计 算,2,主 要 内 容,一、荷载横向分布的基本概念 二、杠杆原理法 三、偏心压力法（刚性横梁法） 四、比拟正交异性板法（G-M法） 五、刚（铰）接板（梁）法简介 六、荷载横向分布系数沿桥跨的变化,3,一、荷载横向分布的基本概念,1-1、研究横向分布的意义 ◎问题：结构力学纵向影响线及其应用？ ——解决了纵向移动活载加载问题 ◎荷载横向分布 ——解决活载横向移动问题；即：合理地计算各根主梁所分配到的车辆、人群等活荷载的效应（的比例） 4,1-2、横向分布计算的两大类型,1）铰接板桥和无内横梁的铰接梁桥； 2）整体式板桥和刚接板（梁）桥；,5,1-3、荷载横向分布系数的概念导入,◎对于简支梁桥弯距M（跨中）及剪力Q（支点），活载位置及主梁片数有关； ◎右图：跨度l=6.0m，净宽2.7m 人行道桥，由两根预制钢筋混凝土梁上铺设预制钢筋混凝土板组成，人群荷载p=3kn/m2,求主梁所受人群荷载 ◎ 设：a1=1.0m,a2=1.5m;简支桥面板的支承力按杠杆原理分布：,6,1-3、荷载横向分布系数的概念导入（续）,◎假定P=1kN依次作用在不同的位置，如：a1=0, 1.0 , 2.5m, 可得到1#梁受的荷载R1=1、 0.6 、 0 （kN）, 就1#主梁的荷载横向分布影响线而言，任意荷载 P 对主梁的横向分布为：,◎要使1#梁获得最大的人群荷载效应，则在横向分 布影响线正值的桥宽范围内布载：,maxR1=A ×p=1/2 × 1.04 × 2.6 p=1.352 p,7,1-4、 梁桥荷载横向分布模型试验简介,试验内容： ◎有端横梁，但中间分无内横梁、一根跨中横梁、三根内横梁 ◎试验弯距、挠度、支承力分布,8,【属于1-4】试验结果～无内横梁主梁弯距分布,9,【属于1-4】试验结果～三根内横梁主梁弯距分布,10,1-5、 主梁内力横向分布计算,横向分布计算原理： 整体桥梁结构必须采用影响面加载计算最不利荷载;,11,◎忽略主梁间的横向结构的联系作用，把桥面板视作支承载主梁（肋）上的简支或悬臂梁； ◎相邻主梁上分配到的荷载效应，服从杠杆原理。

二、 杠杆原理法,12,三、刚性横梁法（偏心受压法）,3-1 基本假定,◎将多梁式桥梁简化为由纵梁及横梁组成的梁格，计算各主梁在外荷载作用下分到的荷载；横梁刚度无限大； ◎桥梁较窄时(B/L0.5)横梁基本不变形 ◎适用条件： 具有可靠联结的中间横隔梁且宽跨比小于或接近于0.5时〖B/l →0.5 〗13,【属于3-1】主梁变形示意图,14,3-2、变形的分解,15,3-2、变形的分解（续）,1）纯竖向位移,2）纯转动,16,3-3、各主梁位移与内力的关系,17,3-3、各主梁位移与内力的关系（续）,18,3-4、内外力平衡条件,1）竖向位移时的平衡（竖向力平衡）,,,,,2）转动时的平衡（力矩平衡）,19,3-5、反力分布图与横向分布影响线,反力分布图 选定荷载位置，分别计算各主梁的反力 横向分布影响线 选定主梁，分别计算荷载作用在不同位置时的反力（两边梁）,20,【属于3-5】横向分布影响线,21,3-6、 横向分布系数,◎在横向分布影响线上用规范规定的车轮横向间距按最不利位置加载,◎本方法的精度： 边梁偏大，中梁偏小22,3-7、考虑主梁抗扭刚度的修正刚性横梁法,23,【属于3-7】竖向反力与扭矩的关系,,24,【属于3-7】转动时的扭矩平衡,,,,,,e、ai 同侧取正号， 异侧取负号,25,四、比拟正交异性板法（G-M法）,B/L 较大,26,4-1、计算原理,适用条件：由主梁、连续的桥面板、多横隔梁组成的桥梁，且宽跨比较大时。

尤其适用于密排主梁上多横梁的梁式结构 ～～～ ～～～ ～～～ ～～～ ～～～ 将由主梁、连续的桥面板和多横隔梁所组成的梁桥，比拟简化为一块矩形的平板； 求解板在半波正弦荷载下的挠度 利用挠度比与内力比、荷载比相同的关系计算横向分布影响线,27,【属于4-1】比拟板示意图,28,【属于4-1】比拟原理,◎任何纵横梁格系结构比拟成的异性板， ——可以完全仿照真正的材料异性板来求解29,4-2、横向分布计算,根据荷载、挠度、内力的关系：,30,根据内、外力的平衡：,,,,,【属于4-2】,31,,引入,Kki是欲计算的板条位置k、荷载位置i、扭弯参数α 以及纵、横向截面抗弯刚度之比的函数，已经被制成图表制表人Guyon、Massonnet，本方法称G-M法,【属于4-2】,32,查表,【属于4-2】,33,【属于4-2】,34,【属于4-2】,35,查表值校对：,,,【属于4-2】,36,4-3、弯扭参数计算,抗弯惯矩计算 必须考虑受压翼板有效工作宽度,37,【属于4-3】抗扭惯矩计算,必须区分连续宽板与独立主梁翼板,38,1、计算几何特性： 1）主梁、横梁的抗弯惯矩Ix、Iy，及比拟单宽抗弯惯矩Jx、Jy 2）求主梁、横梁的抗扭惯矩ITx、ITy，及比拟单宽抗扭惯矩JTx、JTy；并求“JTx+JTy” 〖计算扭弯参数α 用〗 2、计算θ 、α； 3、计算各主梁横向影响线坐标 1) θ （查表）→ K1 、 K0 2）求实际各梁位（必要时内插）处的K’1 、 K’0 3）用α 值、公式 求Kα 4)用主梁数n除Kα，求得 4、绘影响线，“最不利”布载，计算跨中mc,4-4、G-M 法的实用计算步骤：,,,39,5-1 刚接梁法的基本假定与适用条件,～将多梁式桥梁简化为数根并列而相互间横向铰接的狭长板（梁） ～各主梁接缝间传递剪力、弯矩、水平压力、水平剪力 ～用半波正弦荷载作用在某一板上，计算各板（梁）间的力分配关系。

◎刚接梁法适用条件： 1）相邻二片主梁的结合处可承受弯矩，or: 2）桥面系虽未经处理，但有多片内横梁，or : 3）桥面浇注成为一块整体板结构五、刚（铰）接板（梁）法简介,40,基本假定：,假定各主梁接缝间仅传递剪力g，求得传递剪力后，即可计算各板分配到的荷载,5-2、铰接板法 简介,41,【属于5-2】传递剪力根据板缝间的变形协调计算,42,,【属于5-2】变位系数计算,43,【属于5-2】图,44,各板块不相同时，必须将半波正弦荷载在不同的板条上移动计算 各板块相同时，根据位移互等定理，荷载作用在某一板条时的内力与该板条的横向分布影响线相同属于5-2】横向分布影响线,45,在横向分布影响线上加栽,【属于5-2】横向分布系数,46,为计算方便，对于 不同梁数、不同几何尺寸的铰接板桥的计算结果可以列为表格，供设计时查用,引入刚度参数,,【属于5-2】列表计算、刚度参数计算,47,【属于5-2】半波正弦荷载引起的变形,48,六、 横向分布系数沿桥纵向的变化,※对于弯矩： ◎由于跨中截面车轮加载值占总荷载的绝大多数，近似认为其它截面的横向分布系数与跨中相同～简化计算 ◎其它截面一般也可取不变的mc ，但中梁的mo、mc差距较大（尤其在横梁少于3根时），宜考虑沿跨径变化。

※在电算中纵桥向可以采用不同的横向分布系数,49,【属于六】荷载横向分布系数沿桥跨的变化图,50,六、 横向分布系数沿桥纵向的变化（续）,※对于剪力 ◎从影响线看跨中与支点均占较大比例； ◎从影响面看近似影响面与实际情况相差较大；,51,1）多横梁：从第1根内横梁起 2）横梁≯1根时，从l/4起属于六】计算剪力时的简化处理,。