斜梁桥的受力特点与实用计算方法---斜梁桥常用计算方法.ppt

桥梁工程（上）第七讲第七讲 斜弯桥设计分析简介斜弯桥设计分析简介第五节 斜梁桥常用计算方法 2013年年6月月同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系石雪飞石雪飞二、斜梁桥常用计算方法 计算模型特点装配式斜梁桥恒载直接按照斜长简支梁计算活载要考虑空间效应斜梁桥计算是空间问题，计算方法有两种思路将空间问题简化为平面问题求解直接按空间问题求解，或进行适当简化求解结构力学单梁计算+横向分布理论（基于平面）我国有些学者1980年代研究发表斜桥不满足影响面截面形状大致向同的基本要求，因此精度低，不推荐第七讲 斜弯桥设计分析 石雪飞2二、斜梁桥常用计算方法 计算正桥内力 斜桥修正系数（基于空间）国外的学者研究过多套修正系数修正的G-M法（欧洲、日本）修正的铰接板法（我国）梁格理论（基于空间）简化的梁格（Leonhardt-Homberg法）梁单元有限元法第七讲 斜弯桥设计分析 石雪飞3三、结构力学方法求解单斜梁 在桥梁宽度相对于跨度较窄时，斜桥可以看成单根梁，但是具有斜支承，已经变为空间杆系结构力学问题，通过位移法或者力法可以求解。细长的单箱截面匝道桥可以近似用这种方法求解，不宜用于多肋截面。1.简支单斜梁第七讲 斜弯桥设计分析 石雪飞4第七讲 斜弯桥设计分析 石雪飞5时：其中：第七讲 斜弯桥设计分析 石雪飞6时：其中：2.内力影响线第七讲 斜弯桥设计分析 石雪飞7从影响线可以看出：考虑支承斜向后，实际上即使是简支梁也是超静定结构，竖向荷载除了产生弯矩剪力外，还产生扭矩随斜角的增大，纵向弯矩减小、而扭矩增大第七讲 斜弯桥设计分析 石雪飞83.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。第七讲 斜弯桥设计分析 石雪飞9四、修正的G-M法细长桥如果采用斜支承其实只影响支承附近截面附近受力，需要全桥考虑斜交影响的一般都是相对较宽的桥梁，因此，必须按空间问题考虑。G-M法将多梁桥通过比拟方法，将梁格与桥面组成的多肋桥，简化为正交异性板求解，本质上是空间方法。斜交各向异性板，与斜支承各向同性板一样，位移微分方程无法解析求解。通过数值法或者模型试验，可以求得斜交异性板的位移分布。直接列成斜交板的设计表格比较复杂，通过比较正交与斜交的差异列修正系数表比较方便。第七讲 斜弯桥设计分析 石雪飞10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；第七讲 斜弯桥设计分析 石雪飞11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Mc2.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 第七讲 斜弯桥设计分析 石雪飞123.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)第七讲 斜弯桥设计分析 石雪飞13第七讲 斜弯桥设计分析 石雪飞14Neilson的修正系数表，通过参数化数值分析获得第七讲 斜弯桥设计分析 石雪飞15日本学者的修正系数表通过参数化模型实验测出斜板位移表格只与弯扭刚度比、宽跨比、斜角有关五、横向铰接斜梁（板）桥的实用计算法 我国学者根据参数化有限元分析统计结果编制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 第七讲 斜弯桥设计分析 石雪飞16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 第七讲 斜弯桥设计分析 石雪飞172.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 第七讲 斜弯桥设计分析 石雪飞18第七讲 斜弯桥设计分析 石雪飞193.跨中剪力计算跨中截面剪力有所增大，但是不控制设计。可以近似地按正桥计算后，乘以系数：第七讲 斜弯桥设计分析 石雪飞20第七讲 斜弯桥设计分析 石雪飞214.设计计算时的其它要点斜梁中最大弯矩向钝角方向偏移，在跨中梁两侧各l/8范围内均按最大弯矩考虑对于小跨径斜桥，其它截面弯矩仍可按二次抛物线内插剪力包络图可近似地采取支点值与跨中值的直线连接图形第七讲 斜弯桥设计分析 石雪飞22