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  桥梁工程概论之桥梁设计计算(三)         ★★★ 【字体:
桥梁工程概论之桥梁设计计算(三)
作者:佚名    文章来源:本站原创    点击数:    更新时间:2007-1-24    

墩台与支座计算>墩台计算

墩台计算

  计算内容

截面强度验算

一般只适用于重力式墩台,由于重力式墩台主要是用圬工材料制作的,一般为偏心受压构件,截面强度验算采用分项安全系数的极限状态设计计算。

稳定性验算

包括纵向挠曲稳定验算和整体稳定验算。纵向挠曲验算按规范公式进行;整体稳定验算,主要又包括抗倾验算和抗滑验算。

抗倾验算

扩大基础的桥墩台须依最不利组合,并考虑水的浮力作用进行抗倾覆验算,一般只考虑纵桥向的稳定性。

抗滑验算

计算时应该按最高水位进行验算,主要是验算桥墩的抗滑强度。

墩台顶水平位移验算

对于高度超过20m的重力式墩台及轻型墩台,应验算墩台顶水平方向的弹性位移,并符合规定要求。按悬臂梁模型计算,不考虑上部结构对墩台顶的位移约束作用。

盖梁计算

柱式墩台中需要进行盖梁的验算。盖梁的计算包括内力、外力和配筋验算。由于盖梁施工中的荷载的不对称性很大,因此需要注意对盖梁进行抗倾覆验算,当盖梁与柱的刚度比较大时(>5),按简支梁计算;较小时 (<5),按框架计算

墩壁的局部稳定验算

空心墩的计算中需要进行墩壁的局部稳定验算,可按板壳空间结构进行分析。而且局部失稳均在弹塑性范围内发生的。
墩身的自振周期:空心墩中要考虑风振的影响计算其自振周期,计算时把高墩看成悬臂梁。

考虑荷载

恒载和水的浮力
土侧压力
汽车荷载的冲击力
汽车荷载的制动力
流水压力、冰压力
船只或漂流物的撞击力
地震力

 


支座计算

支座计算

  计算内容

水平力

正交直线桥梁的支座,一般需要计算水平力。由汽车制动力、风力、摩阻力或温度变化等产生。

竖向力

有结构自重反力活载的支点反力等原因产生,计入冲击系数。

支座平面尺寸计算

上部结构的支点反力通过支座向下传递,因此需要确定支座的平面尺寸,来确定是否满足支座的局部承压要求。

支座厚度计算

为满足应力要求,需计算支座的最小厚度。

钢筋布置

为了使支座的强度满足要求,有时需要配置钢筋来加强支座。

抗剪强度验算

由于支座受到水平力的作用,因此需要进行抗剪强度的验算以满足要求,避免支座发生受剪破坏。

考虑荷载

汽车荷载产生的制动力
风力
摩阻力
温度变化
支座变形
桥纵坡的影响。


箱梁分析

箱梁在对称荷载作用下的变形

横向弯曲和纵向弯曲

箱梁在对称荷载作用下的应力

横向和纵向弯曲正应力和剪应力、 剪力滞效应

箱梁在不对称荷载作用下的变形

横向弯曲、纵向弯曲、扭转、扭转变形

箱梁在不对称荷载作用下的应力

自由扭转剪应力、翘曲正应力和剪应力、畸变正应力和剪应力、横行正应力。

箱梁在荷载作用下的各种应力和变形解释

箱梁的弯曲正应力

在对称挠曲时,仍认为服从简单梁理论,即弯曲正应力线形分布,因此计算方法和材料力学中的方法一样。

箱梁的弯曲剪应力

箱梁的弯曲剪力问题是一个内部超静定问题,因此必须应用补充的变形协调条件和材料力学里的计算公式共同求解。

箱梁自由扭转剪应力

箱梁在无纵向约束的情况下,截面可以自由凸凹时的扭转叫自由扭转。可以认为扭转时只产生剪应力,剪力主要是通过积分的方法求解的。

箱梁翘曲扭转

也叫约束扭转。当箱梁端部有较强大的横隔板,扭转时截面自由凸凹受到约束,而使纵向纤维受到拉伸或压缩,从而产生约束扭转正应力与剪应力。其剪应力和正应力都需要用积分的方法或解微分方程的方法进行求解。

箱梁畸变

在箱壁较薄,横隔板较稀时,截面就不能满足周边不变形的假设,则在反对称荷载作用下,截面不但扭转,而且要发生畸变。产生畸变翘曲正应力和剪应力。可以用弹性地基梁比拟法,或影响线的方法来计算。

箱梁剪力滞效应求解

受压翼缘上的压应力随着离梁肋的距离增加而减小,这个效应叫剪力滞效应。在对称荷载作用下箱梁仍有剪力滞效应。求解剪力滞效应时,一般先将梁的竖向挠度,纵向位移等用曲线方程来表示,然后根据这些曲线方程来求解剪力滞效应。

 


变形计算

变形计算

钢筋混凝土桥梁在短期使用荷载的作用下的变形计算,也就是挠度的计算,可以根据材料力学的方法进行。

对于简支梁桥等静定结构的桥梁,采用0.85EhI01,对于超静定结构,采用0.67EhI0。对于主梁的变形,根据规范规定,变形不应该超过下列规定

梁式桥主梁跨中:跨径的1/600;
梁式桥主梁悬臂端:跨径的1/300;
桁架、拱:跨径的1/800; (其中l为计算跨径)

当结构重力和汽车荷载(不记冲击力)产生的向下挠度不超过主梁跨径的1/1600时可以不设置预拱度,否则需要按照1/2活载和恒载联合作用来设置预拱度。

对于大跨度和超大跨度桥梁的变形计算的内容比中小跨径桥梁的计算内容多,如斜拉桥变形计算中除了主梁的变形外,还要考虑主塔的纵横向变形。在这种情况下,可利用有限元方法进行个别计算。

 


牛腿计算

牛腿的应力分析可以从三个截面着手:

竖截面的验算

验算与牛腿成90o的截面上的应力。可以按钢筋混凝土偏心受拉杆件验算抗弯和抗剪强度;
当不记其它可变荷载时,按受弯杆件验算强度;
对于布置预应力筋的牛腿,则应该按照预应力构件来计算。

最弱斜截面的验算

最弱斜截面是指荷载作用下近似地假设按纯混凝土截面计算时,其边缘拉应力为最大的一个截面。一般先求出最弱截面的斜角值,然后再进行计算。
最弱截面的确定是通过建立截面应力和截面内力的关系,并用和角度有关的方程表达内力,得到截面角度和应力的关系,用求导为零的方法得到应力最大截面的角度确定的。

45o斜截面的抗拉验算

为了确保钢筋具有足够的抗拉强度,尚需补充验算假设混凝土沿45o斜截面开裂后的受力状态,此时全部斜拉力将由钢筋承受。(对预应力混凝土应包括预应力筋)

 

 


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