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桥梁工程 二、荷载横向分布计算1.荷载横向分布系数的概念4由于实际结构的复杂性,对这种空间的计算问题一般是化成平面问题来求解。若将影响面函数η(x,y)近似分解为两个单值函数的乘积即η1(x)η2(y),则对某根主梁的某一截面的内力值就表示为:如图所示,桥上作用着一辆前后轴重各为P1和P2的汽车荷载相应的轮重分别为P1/2和P2/2。8图5-49(a)表示主梁与主梁间没有任何横向联系,此时若中梁承受集中力P作用,则全桥只有直接承载的中梁受力,其它各主梁不受力,也就是说,中梁的m=l,其它各梁的m=0。102.荷载横向分布系数的计算方法装配式梁简支T梁概貌(2)偏心压力法(刚性横梁法)铰接板法①杠杆原理法 杠杆原理法的基本假定:忽略主梁之间的横向结构的联系,假设桥面板在主梁上断开并与主梁铰接,把桥面板视为横向在主梁上的简支梁或悬臂梁。 杠杆原理法适用于计算荷载位于靠近主梁支点时的荷载横向分布系数m, 此时主梁的支承刚度远大于主梁问横向联系的刚度,受力特性与杠杆原理法接近。 对于一般多主梁桥,不论跨度内有无中间横隔梁,当桥上荷载作用在靠近梁端支点处时,荷载的绝大部分将通过相邻的主梁直接传递至墩台。从集中荷载直接作用在端横隔梁上的情形来看,尽管端横隔梁将几根主梁连为一体,但由于不考虑支座的弹性压缩和主梁本身的微小压缩变形,显然荷载将主要传至两个相邻的主梁支座,即连续横隔梁的支点反力与多跨简支梁的反力相差不多。因此,在实践中常偏于安全地用杠杆法原理来计算荷载位于靠近主梁支点时的横向分布系数。20212223(2)偏心压力法偏心压力法计算荷载横向分布适用于桥上具有可靠的横向联接,桥的宽跨比小于或接近0.5的情况(一般称为窄桥),用于计算跨中截面荷载横向分布系数mc。I.在车辆荷载作用下,中间横隔梁可近似地看做一根刚度为无穷大的刚性梁,横隔梁全长呈直线变化。2728根据在弹性范围内,某根主梁所承受到的荷载Ri与该荷载所产生的跨中弹性挠度成正比例的原则,我们可以得出:在中间横隔梁刚度相当大的窄桥上,在沿横向偏心布置的活载作用下,总是靠近活载一侧的边主梁受载最大。c)偏心压力法的分析过程I.中心荷载P=l的作用根据静力平衡条件,有:在偏心力矩M=1·e作用下,桥的横截面产生绕中心点O的转角,因此各主梁的跨中挠度为:再根据力矩平衡条件有:当P=1位于i号梁轴上时e=ai对k号主梁的总作用为:图6.3.11中1号梁的荷载横向分布影响线,即可通过求:各主梁截面相同时,上式可简化为:①当横截面沿桥纵轴线对称时,只需取一半主梁(包括位于桥纵轴线上的主梁)作为分析对象; ②荷载沿横向的布置(车轮至路缘石的距离,各车横向间距等)应满足有关规定; ③各类荷载沿横向的布置及取舍按最不利原则进行,即所求出的值应为最大值; ④对双车道或多车道桥梁,汽车加载时应以轴重(而不是轮重)为单位,即一辆汽车横向的两个轮重应同时加载或同时不加载。在刚性横梁法中,假定横隔梁绝对刚性,并且忽略了主梁的扭转效应,这样做导致边梁受力偏大。而实际结构中,在偏心荷载作用下,主梁总会发生扭转。为了使荷载横向分布计算更符合实际,又不失刚性横梁法在计算上的优点,可以对刚性横梁法作一些修正,即将式(5-16)中的第二项乘以一个小于1的抗扭修正系数,以考虑主梁的扭转刚度,这就是修正的刚性横梁法。①结合缝(铰接缝)仅传递竖向剪力; ②桥上的荷载近似地作为一个沿桥跨分布的正弦荷载,并且作用于主梁轴线上。(5)刚接板、梁法(a)能利用编好的计算图表得出比较精确的结果。 (b)概念明确、计算方便快捷,对于各种桥面净空和多种荷载组合的情况,可以很快求出各片主梁的相应内力值。这一方法在实际中得到了较广泛的应用。对于无中间横隔梁或仅有一根中横隔梁的情况,跨中部分采用不变mc。,从离支点1/4处起至支点的区段mx呈直线形过渡(图5-54a),对于有多根内横隔梁的清况,mc从第一根内横隔梁起向m0直线形过渡(图5-54b)。图中m0可能大于mc也可能小于mc在具体设计中,当计算简支梁最大弯矩时,由于跨度内横向分布系数变化不大,一般可取不变的值。进行计算,对于其它截面弯矩计算,通常也可取不变的mc。在计算主梁的最大剪力(梁端截面)时,鉴于主要荷载位于M的变化区段内,而且相对应的剪力。 481.概述1.概述 对于每一片主梁(当主梁片数不很多时,也可只取其中受力最的大的主梁来进行设计、以便简化设计、制造和施工),根据作用在其上的恒载和通过荷载横向分布系数求得的计算活载,可以按一般结构力学的方法计算各主梁的截面内力。截面内力主要包括弯矩和剪力。计算出截面内力后,就可采用钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计原理进行主梁各截面的配筋设计,以及结构强度、刚度、稳定性和抗裂性的验算。对小跨径简支梁,一般只需计算跨中截面最大弯矩