桥梁工程网上辅导材料4

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1、桥梁工程网上辅导材料4第3章第2节梁桥荷载横向分布问题【教学基本要求】1.理解横向分布系数的概念;2.掌握杠杆法、修正的偏心受压法、铰接板(梁)法、G-M法的基本原理、适用条件及计算方法;3.熟悉抗扭惯矩的计算方法。4.掌握荷载横向分布系数沿桥跨的变化;【学 习 重 点】1.《桥规》关于汽车车轮横向布置的规定;2.半波正弦荷载;3.杠杆法、修正的偏心受压法、铰接板(梁)法、G-M法的基本原理、适用条件及计算方法;4.荷载横向分布系数沿桥跨的变化。【内容提要和学习指导】一、横向分布系数的概念对于装配式主梁,当桥上作用荷载时,各片主梁共同参与工作,形成了各片主梁之间的内力分布。在计算恒载时,除

2、主梁的自重外,一般将桥面铺装、人行道、栏杆等的重量近似平均分配给各片主梁,即计算出桥面铺装、人行道、栏杆等的总重量除以梁的片数,得到每片主梁承担的桥面铺装、人行道、栏杆的重量。由于人行道、栏杆等构件一般位于边梁上,精确计算时,也可考虑它们的重量在各梁间的分布,即中梁也分担一部分人行道、栏杆的重量。在计算活载时,需要考虑活载在各片主梁间的分布。由《公路工程技术标准JTGB01-2003》(以下简称《标准》)规定,车道荷载的横向分布系数应按设计车道数布置车辆荷载进行计算。对于车道荷载,最外车轮距人行道缘石之距不得小于0.5m,车道荷载的横向轮距为1.8m,两列车道荷载车轮的横向间距不得小于1.

3、3m;车道荷载所引起的各片主梁的内力大小与桥梁的横断面形式、荷载的作用位置有关,因此求解车道荷载作用下各主梁的内力是一个空间问题,目前广泛采用的方法是将复杂的空间问题转化为平面问题。设计时,若将第i号梁所承担的力Ri表示为系数mi与轴重P的乘积(Ri=mi×P),则mi称为第i号梁的荷载横向分布系数。8二、杠杆法基本原理:杠杆法忽略了主梁之间横向结构的联系作用,即假设桥面板在主梁上断开,把桥面板看作沿横向支承在主梁上的简支梁或简支单悬臂梁。杠杆法的适用条件:(1)双肋式梁桥;(2)多梁式桥支点截面杠杆法计算荷载横向分布系数的步骤:(1)绘制主梁的荷载反力影响线;(2)确定荷载的横向最不利的

4、布置;(3)内插计算对应于荷载位置的影响线纵标ηi;(4)计算主梁在车道荷载和人群荷载作用下的横向分布系数;对于车道荷载,轮重=轴重。车道荷载的横向分布系数m0车道=∑ηi=∑ηi(即主梁所承担的反力是一列车轴重的m0车道倍)。对于人群,因人行道为双侧,实际计算时以单侧人群荷载的集度作为1个单位,其分布系数为人群荷载重心位置的荷载横向分布影响线坐标。人群荷载的横向布置有两种,即单侧人群和双侧人群,一般直接判断即可确定哪种最不利。三、修正的偏心受压法根据试验观测和理论分析,当桥的宽跨比B/L≤0.5,且主梁间具有可靠连接时,在车道荷载的作用下,中间横隔梁的弹性挠曲变形与主梁的变形相比很小,因

5、此可假定中间横隔梁象一根无穷大的刚性梁一样保持直线形状。由于此法假定横隔梁无限刚性,也称“刚性横梁法”。(一)偏心荷载P=1对各主梁的荷载分布由于假定横隔梁近似为刚性,故可将偏心荷载P=1简化为两部分:(1)作用于桥梁中心线的中心荷载P=1;(2)偏心力矩M=1×e。分别求出在中心荷载P=1作用下各主梁的内力和在偏心力矩M=1×e作用下各主梁的内力,然后将两者叠加即可求得偏心荷载P=1作用时各主梁所分配的内力值。1.中心荷载P=1作用下,各主梁的分配的荷载。82.偏心力矩M=1×e作用下,各主梁的内力注意,当所计算的主梁与P=1作用位置在桥梁中心线的同一侧时,()的符号为“+”,反之为“—

6、”。3.偏心荷载P=1作用时,各主梁所分配的内力若各主梁截面均相同(抗弯惯矩Ii均相等),则有第i号梁所承受的荷载为:以上各式的字母含义参见教材,当各主梁截面相同时,为常数,当最大时,第i号梁所承受的荷载最大。(二)考虑主梁抗扭刚度的修正偏心压力法考虑主梁抗扭刚度修正,采用修正的偏心压力法。1.计算原理在中心荷载P=1作用下,主梁仅产生竖向挠度而不产生转动,等号右边的第一项与主梁的抗扭刚度无关;在偏心力距M=1×e的作用下,各主梁不仅发生竖向挠度,而且还发生扭转,等号右边的第二项应计入主梁的抗扭作用,需对该项进行修正。考虑主梁抗扭刚度后,由材料力学中的扭转平衡条件得,偏心力距M=1×e的作

7、用下第i号梁承担的反力式中,为抗扭修正系数(,取决于结构的几何尺寸和材料特性。可见,考虑主梁抗扭刚度后,主梁之间的荷载分配更为均匀。8由此得考虑主梁抗扭刚度后任意i号梁所承担的反力为:对于简支梁,若各梁截面均相同,即,则考虑主梁抗扭刚度后任意k号梁所承担的反力为:(三)主梁抗扭惯矩的计算教材中给出了实体截面、薄壁闭合截面和厚壁闭合截面抗扭惯矩的计算公式,运用公式时,正确理解公式中各字母的含义。四、铰接板(梁)法(一)铰接

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