桥梁计算专题-空间梁格法.ppt

桥梁计算专题桥梁计算专题-空间梁格法空间梁格法1整理空间梁格法n适用范围n宽梁n斜梁n人字形异形梁n空间复杂结构n求解方法n简化成平面杆系n空间杆系2整理空间梁格简化成平面杆系n计算荷载横向分布系数n方法n杠杆法n刚性横梁法（偏心受压法）n修正刚性横梁法n铰接板（梁）法n刚接梁法n比拟正交异性板法n优点n取单片梁进行分析，概念清晰，易于手算n缺点n以变量分离为前提，存在一定的误差n适用范围小3整理杠杆法n适用条件n主梁间的横向联系很弱n桥面板在主梁梁肋上断开n双主梁桥n靠近主梁支点的荷载横向分布影响线 4整理刚性横梁法（偏心压力法）n适用条件n桥的宽跨比B/L小于或接近于0.5n在梁的两端、跨中或四分点处设置中间横梁，横梁刚度相对纵梁大得多n基本假设基本假设n所有横梁的刚度为无穷大所有横梁的刚度为无穷大n不考虑纵梁的抗扭刚度不考虑纵梁的抗扭刚度n若考虑纵梁的抗扭刚度则为修正刚性横梁法若考虑纵梁的抗扭刚度则为修正刚性横梁法5整理刚性横梁法（偏心压力法）n横向影响线的计算方法横向影响线的计算方法n横向影响线为直线横向影响线为直线n计算公式计算公式:6整理铰接板（梁）法n适用条件n横向连接刚度较弱n装配式板桥（用现浇混凝土纵向企口缝连接）n装配式梁桥（在翼板间用焊接钢板或伸出交叉钢筋连接且无中间横隔梁）n横向连接只传递剪力，不传递弯矩7整理刚接梁法n适用条件n翼缘板刚性连接的肋梁桥n横向连接不仅可以传递剪力，而且可以传递弯矩8整理比拟正交异性板法（G-M法）n计算步骤n将纵梁的抗弯惯矩和抗扭惯矩分别除以纵梁宽b，将横梁的抗弯惯矩和抗扭惯矩分别除以横梁宽度a，得到比拟正交异性板。n按弹性力学理论，求得跨中单位荷载P=1作用于某一片梁跨中截面的横向挠度曲线n每根主梁覆盖的部分挠曲线面积与挠曲线总面积之比就是该梁分配到的荷载n编制实用图表9整理空间梁格法n等效原则n将分散的板式或箱梁每一段内的弯曲刚度和抗扭刚度集中于最邻近的等效梁格内n实际结构纵向刚度集中于纵向梁格内，横向刚度集中于横向梁格n原型实际结构和对应的等效梁格承受相同荷载时，两者的挠曲是恒等的n任一梁格内的弯矩、剪力和扭矩应等于该梁格所代表的实际结构部分的内力n优点n可以借助于电算手段直接计算结构内力n计算精度相对较高n缺点n若刚度等效、荷载等效有误，则计算误差较大10整理空间梁格体系-实心板结构n梁格网格划分n等宽正交板n纵梁n纵梁间距一般为23倍板厚至1/4计算跨径之间n边梁位置一般设在距板边缘0.3倍板厚处n横梁n横梁间距应尽量与纵向梁格间距离一致n横梁间距约小于计算跨径的1/4n在受力较大处或内力突变处通常应加密梁格网格n横梁与纵梁应正交11整理空间梁格体系-实心板结构n梁格网格划分n斜交板n特点n靠近钝角处出现上拱弯矩n在钝角处出现较大的反力和剪力,在锐角角隅处出现较小的反力,还可能出现翘起n承受扭转较大n网格划分原则n尽量与力的作用方向或结构的配筋方向一致n梁格间距参考正交板n当斜交角较小于20n当桥面较窄且斜交角较大(大于20)n当桥面较宽且斜交角较大(大于20)12整理空间梁格体系-实心板结构n梁格截面特性梁格截面特性13整理空间梁格体系-梁板或梁结构n梁格网格划分n纵梁n纵梁与原纵梁中心线重合n虚拟横梁n若实际结构无横梁，则须设虚拟横梁，虚拟横梁的选择理论上具有任意性,但一般约取计算跨径的1/41/8n若支点处有横梁,则必须在该处设置一根横梁14整理空间梁格体系-梁板或梁结构n 梁格构件的截面特性n纵梁n对于装配式空心板可取实际纵梁的刚度；n对于T梁或“工”字型梁，若纵梁间距大于计算跨径的1/6，或悬臂长度超过计算跨径的1/12，由于剪力滞的影响，要考虑翼缘的有效宽度；n横梁n若结构无横隔板，对于T梁虚拟横梁可用宽度为a，高度h的板的刚度来等效；n若有横隔板，且间距不大时，可不加虚拟横梁，横梁刚度按T梁来计算。15整理空间梁格体系-梁板或梁结构n若有横隔板，且间距较大时，须加虚拟横梁n若为铰接板，横梁间须设铰n虚拟横梁只考虑对结构刚度的贡献，不计质量的贡献n对于具有圆形孔的空心板，挖空率d/h=0.470.81时,虚拟横梁刚度为:n若截面挖空率增大,空心部分形状一般为矩形,空心板则为多室结构,虚拟横梁的刚度按两片宽为b的板来模拟16整理空间梁格体系-宽箱梁n梁格网格划分n纵梁n纵梁位置与纵向腹板重合n在悬臂边缘处设一虚拟纵梁，以便于计算悬臂处的荷载n对于具有斜腹板的箱梁，斜腹板对应的纵梁设在水平投影的中心处n横梁n若横隔板相当多，横梁位置应与横隔板重心重合n若横隔板间距较大，则必须增加虚拟横梁，间距一般为反弯点之间距离的1/4，较密的间距可使结构模型具有连续性。17整理空间梁格体系-宽箱梁n空间梁格截面特性空间梁格截面特性n纵梁纵梁n整体抗弯惯性矩整体抗弯惯性矩Izn单片纵梁弯惯性矩单片纵梁弯惯性矩I/nzn单片纵梁扭惯性矩单片纵梁扭惯性矩It/（nz-1）nnz为腹板数为腹板数n在翼板端部设虚拟纵梁，其抗在翼板端部设虚拟纵梁，其抗弯刚度取弯刚度取1/2翼板的抗弯刚度翼板的抗弯刚度n虚拟横梁虚拟横梁n翼板处的单片虚拟横梁的抗弯翼板处的单片虚拟横梁的抗弯惯性矩为惯性矩为IHY/nHn箱体处的单片横梁抗弯惯性矩箱体处的单片横梁抗弯惯性矩为为IHX/nHn若有横隔板或横梁，则按若有横隔板或横梁，则按T梁来梁来计算其真实刚度计算其真实刚度箱梁处虚拟横梁计算截面18整理空间梁格体系-如何将板梁结构等效成板n肋板结构肋板结构19整理空间梁格体系-如何将板梁结构等效成板n具有横隔梁的多室结构具有横隔梁的多室结构20整理空间梁格体系-如何将板梁结构等效成板n空心板空心板21整理空间梁格体系-如何将板梁结构等效成板n没有横梁的多室板结构没有横梁的多室板结构22整理空间梁格体系-荷载施加方法n梁格体系设计活载加载缺点梁格体系设计活载加载缺点n对于大部分商业程序只能做到纵对于大部分商业程序只能做到纵向动态规划加载，横向加载只能向动态规划加载，横向加载只能通过人为定义车道，找到最不利通过人为定义车道，找到最不利位置。位置。n大部分商业程序在进行动态规划大部分商业程序在进行动态规划加载时，不考虑车轴的横向位置，加载时，不考虑车轴的横向位置，仅仅是将横向车轴的合力施加于仅仅是将横向车轴的合力施加于所定义好的车道。当横向联系很所定义好的车道。当横向联系很刚时，这种处理方法误差不大；刚时，这种处理方法误差不大；但横向联系较弱时，会导致部分但横向联系较弱时，会导致部分梁计算内力偏大，部分梁内力又梁计算内力偏大，部分梁内力又偏小。偏小。23整理空间梁格体系-荷载施加方法n梁格体系加载技巧梁格体系加载技巧n根据荷载横向分布影响线，手动调整车轴的横向位置，必要根据荷载横向分布影响线，手动调整车轴的横向位置，必要时对计算设计活载内力进行修正。时对计算设计活载内力进行修正。n若所施加荷载位置正好没有梁单元或节点，可简单利用杠杆若所施加荷载位置正好没有梁单元或节点，可简单利用杠杆原理将荷载等效到相邻位置；也可以将荷载施加于虚拟梁或原理将荷载等效到相邻位置；也可以将荷载施加于虚拟梁或虚拟板壳。虚拟板壳。24整理Thank you 25整理