桥面板的设计及计算54页PPT
桥面板
第4章桥面板计算对于箱形截面,由于横隔板相隔较远,其长宽比大于二，故按单向板计算。
故行车道板可按悬臂板（边梁）和两端固结的连续板（中梁）两种情况计算。
取1m板宽计算桥面板的内力。
4.1 桥面板内力计算由于跨中腹板较薄，桥面板的计算跨径较大，其内力控制设计，故选跨中桥面板进行内力计算。
桥面铺装选用8cm的防水混凝土作为铺装层，上加2cm厚的中粒式沥青混凝土层，共计10cm。
箱梁截面如图4.1所示：图4.1 箱梁截面（单位：m）4.1.1 悬臂板的计算在悬臂板的计算中，将人行道板简化为一个厚度30cm的板（横向宽度2m）的重力进行计算，作用点在人行道板的中心处，即集中力P＝0.30×2×1×25=15kN。
（一）恒载内力1）每延米板上的恒载g（1）沥青混凝土：g1=0.02×1.0×21=0.42 kN/m（2）防水混凝土： g2=0.08×1.0×25=2.0 kN/m（3）将承托的面积摊于桥面上，则g 3=0.15+0.40.40.712.05 1.2 1.02522 3.25+⨯+⨯⨯⨯⨯（）=30.59 /3.25=9.41kN/mg=g 1+g 2+g 3=0.42+2.0+9.41=11.83 kN/m 2）纵向每米宽板条的恒载内力：弯矩： M sg = 2gl 2--p l = 211.83 3.252⨯--15×2.025=-62.48-30.375=-92.855kN ·m剪力： Q sg =g l +p=11.83×3.250+15=53.45kN （二）活载效应 1）汽车荷载内力按《公路桥涵设计通用规范》，后车轮着地宽度b 2及长度a 2为： a 2 =0.2m ； b 2=0.6m 顺行车方向轮压分布宽度： a 1= a 2+2H=0.2+2×0.1=0.4m 垂直行车方向轮压分布宽度： b 1= b 2+2H=0.6+2×0.1=0.8m有效分布宽度：a=a 1+2l 0 =0.4+2×3.250=6.9m 两个后轮的有效分布宽度发生重叠 故：a=a 1+2l 0+1.4=8.3m 冲击系数：(1) 1.3μ+=8-5悬臂板计算图 悬臂根部每米板宽的弯矩为：()()s 101101310.5/20.52p M pb l b pb l b μ⎡⎤⎛⎫=-+--+-- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦=-1.3[10.54×0.8×（ 3.250-0.5-0.4）+10.54×0.8×（3.25-0.5.1.2）]=-42.75kN ·m悬臂根部每米板宽的剪力为：Qsp=24.61 kN2）人群荷载集度：g 3.01 3.0kN/mr=⨯=作用于每米宽板条上的弯矩：Msr=-3.0×2.0×[3.25-（2.0/2+0.25）]=-12.0 kN·mQsr=3.0×2.0=6.0kN（三）荷载组合按《公路桥涵设计通用规范》有：1）支点断面弯矩1.2Msg +1.4Msp+0.8×1.4 Msr=1.2×（-92.855）+1.4×（-42.75）+0.8×1.4×（-12.0）=-184.72kN·m2）支点断面剪力1.2Qsg +1.4Qsp+0.8×1.4 Qsr=1.2×53.45+1.4×24.61+0.8×1.4×6.0=105.31kN4.1.2 单向板的计算对于梁肋间的行车道板，实质上是一个支承在一系列弹性支承上的多跨连续板，实际受力很复杂。
桥面板的设计及计算ppt
剪力:支点、跨中按直线变化
弯矩:二次抛物线
Mx
4M max l2
x(l
x)
大跨径简支梁,还应计算l/4截面、截面变 化处等得弯矩与剪力。
第二章 简支板、梁桥-2
40
恒载内力计算
等截面梁桥,恒载为均布荷载:横隔梁、铺装层、 人行道、栏杆等均摊给各主梁。
组合式梁桥,分阶段计算恒载内力。 预应力砼简支梁桥,恒载分为先期恒载与后期恒
a a2 2H 2b' a1 2b'
分布荷载靠近板边为最不利,故
a a1 l0
履带荷载,跨中与支点均取一米板宽板条按实际 荷载强度 p 进行计算。
第二章 简支板、梁桥-2
22
履带荷载得分布宽度 a)单向板 b)悬臂板
自由边
a)
b)
第二章 简支板、梁桥-2
23
2、2、4 桥面板得内力计算
(a
a')2
悬臂板计算图式 a)铰接悬臂板 b)悬臂板
第二章 简支板、梁桥-2
30
悬臂板得内力
M
AP
(1
)
P 4ab1
l02
M
AP
(1
)
P 2a
(l0
b1 ) 2
(b1>= l0时) (b1< l0时)
M Ag
1 2
gl0 2
(荷载组合系数)
M A M Ap M Ag
第二章 简支板、梁桥-2
p/4
p/4
90
b2
H=11
a2
b1
a1
l0=71 l0=71
45°
b1
a1
120
a1
c
第6讲 简支梁计算 第一部分桥面板计算
3. 桥面板计算中何时需要考虑多个车轮作用？（横向 和纵向问题）；
4.桥面板内力计算中实际结构简化为力学计算模式时存 在哪些误差？
5.桥面板计算的主要步骤
桥梁工程
2016-03
40
第四次作业，请于3月26日前提交
根据以下桥例基本资料，进行该桥行车道板设计内力 计算：
1. 桥梁跨径及桥宽：标准跨径40m （墩中心距离），主梁全长 39.96m；计算跨径39.00m; 桥面净空：14m+2×1. 75m=17. 5m。
-1 μ p
l
0
-
b
1
4a 4
140 2
0.82
-1.3
0.71 -
4 3.24
4
-14.18kN m
作用于每米宽板条上的剪力为：
3.内力组合
Q Ap 1 μ p
140 2 1.3
28.09kN
4a
4 3.24
（1）承载能力极限状态内力组合计算
Mud 1.2M Ag 1.4M Ac 1.2(1.35)1.4(14.18)21.47kN m
桥梁工程
2016-03
32
第三章 第一节 桥面板的计算
2.汽车车辆荷载产生的内力
将汽车荷载后轮作用于铰缝轴线上，
后轴作用力为P=140kN，轮压分布宽
度如图所示。车辆荷载后轮着地长
度为a2=0.20m，宽度为b2=0.60m，则
a a 2H 0.20 20.11 0.42m
1
2
b b 2H 0.60 20.11 0.82m
（c）荷载靠近板的支承处
= + 2 ≤ （8）
*注意：算得有效分布宽度 不能大于板的全宽
桥面板计算
5.4 桥面板的计算5.4.1计算模型（1）整体现浇的T 梁：单向板、双向板（2）预制装配式T 形梁桥（长短边比大于等于2）：悬臂板、铰接悬臂板5.4.2车辆荷载在板上的分布荷载在铺装层内的扩散程度，对于混凝土或沥青面层，荷载可以偏安全地假定呈45度角扩散。
这样最后作用在桥面板顶面的矩形荷载压力面的边长为： 沿行车方向：H a a 221+= 沿横向：H b b 221+=H —铺装层的厚度当有一个车轮作用在桥面板上时，作用于桥面板上的局部分布荷载为： 汽车：112/b a P p = P —汽车或挂车的轴重 5.4.3板的有效工作宽度 （1）单向板的有效工作宽度 1）荷载在跨径中间对于单独一个荷载 3/23/21l H a l a a ++=+= 但不小于l 3/2 l —两梁肋之间板的计算跨径 计算弯矩时，tl l +=0，但不大于bl +0；计算剪力时，l l =其中l 为净跨径，t 为板的厚度，b 为梁肋宽度。
对于几个靠近的相同荷载，如按上式计算各相邻荷载的有效分布宽度发生重叠时，应按相邻荷载共同计算其有效分布宽度。
3/23/21l d H a l d a a +++=++= d —最外两个荷载的中心距离2）荷载在板的支承处tH a t a a ++=+=221'但不得小于3/l3）荷载靠近板的支承处a a x 2'+= x —荷载沿支承边缘的距离（2）悬臂板的有效工作宽度根据弹性板理论分析，悬臂板的有效工作宽度接近于2倍悬臂长，因此荷载可近呈45度角向悬臂板支承处分布。
'12ba a += 'b —承重板上荷载压力面外侧边缘至悬臂根部的距离显然最不利情况就是0'l b = 此时12l a a +=注意：有且只有此时，H b b 221+= 5.4.4行车道板的内力计算 （1）多跨连续单向板的内力)2(8)1(1b l aP M op -+=μ281g lMog=opM — 1米宽简支板条的跨中活载弯矩 ogM — 1米宽板条的跨中恒载弯矩ogopMMM+=0计算支点剪力时，此时荷载必须靠近梁肋边缘布置，对于跨径内只有一个车轮荷载的情况。
正交异性钢桥面板计算课件
l 1-2节间影响面：
3.2 P.E 法计算的主要思路与步骤
(5)求各截面得内力值
式中: 代表桥面板影响面值纵距
(6)横肋挠曲的影响 按弹性支承的连续梁计算：
式中： 的
－荷载作用下刚性支承连续梁在支点m处的反力；
－弹性支承连续梁上考虑点i的弯矩影响线在支点m处 纵 矩，可根据纵肋、横肋抗弯刚度比，查表求得。
不同的加载方式，级数表达形式不同
(4)求闭口截面纵肋支点，跨中弯矩影响面和 支点反力影响面 基本思路：求微分方程解
传递系数概念
利用边界条件求内力影响面
齐次微分方程解
设
代入求得
闭口截面
传递系数概念和求法
传递系数概念：对平板没有荷载作用的节间来说，其内力是按照一定的 传递系数k衰 减的。
根据变形连续条件可推得：
正交异性钢桥面板计算
2008.11.3
1.桥面系和桥面板
l 桥面系— 由桥面板和桥道梁组成的直接承受交通荷载的 行车系统,还包括桥面铺装，人行道板;
l 桥面板—钢桥面板、钢筋混凝土桥面板、木桥面板; l 桥道梁—纵、横梁组成的连接系，纵横梁体系; l 公路桥上的桥面板—钢筋混凝土桥面， 钢桥面板； l 铁路桥上的桥面板—过去很少采用钢桥面板，常用明桥
面或混凝土板的道碴桥面，现在高速大跨度桥 梁较多采用。
2.钢桥面板构造与特性
构造： 盖板、纵肋、横肋。 纵肋种类： 闭口纵肋、开口纵肋。 优点： 重量轻，极限承载能力高，适用范围广，但是桥
面铺装层要求很高。 结构特性:
(1)构造性的正交异性板； (2 )荷载纵向传递，符合刚度分配原则； (3 )既作为主梁一部分发挥作用，又做为桥面系
桥面板计算讲演稿
• 鉴于行车道板的受力情况比较复杂，影 响的因素比较多，因此要精确计算板的 内力是有一定困难的。通常我们采用简 便的近似方法进行计算。对于弯矩先算 出一个跨度相同的简支板的跨中弯矩 M。，然后再根据实验及理论分析的数 据加以修正。弯矩修正系数可视板厚t与 梁肋高度h的比值来选用。
• 当t／h＜1／4时（即主梁抗扭能力大 者）。 • 跨中弯矩 • 支点弯矩 M=+0.5M0 M=-0.7M0 （4-2）
b1 P M Ap =-（1+µ） ( l0 4a 4
每米板宽的恒载弯矩为：
)
（4－7）
M Ag
1 2 = − gl 0 2
注意，此处 l 0 为铰接双悬臂板的净跨径.。 最后，悬臂根部一米板宽的最大弯矩为： M A =M Ap +M Ag (4-9)
悬臂根部的剪力可以偏安全地按一般悬臂板的 图式来计算，
桥面板计算
桥面板计算图式 车轮的荷载分布 桥面板有效工作宽度
桥面板计算图式
车轮荷载在板上的分布
荷载分布宽度
荷载分布强度
• （一）单向板
板的有效工作宽度
上式我们就定义为板的有效工作宽度，或荷载有效分布宽度，以 此板宽来承受车轮荷载产生的总弯矩，既满足了弯矩最大值的 要求，计算起来也较方便。
比较上图可得以下四点结论
计算单向板的支点剪力时， 可不考虑板和主梁的 弹性固结作用， 此时荷载必须尽量靠近梁肋边缘 布置。 考虑了相应的有效工作宽度后， 每米板宽 承受的分布荷载。 对于跨径内只有一个车轮荷载 的情况，支点剪力 Q 支 的计算公式为：
gl 0 Q支= +(1+µ)(A 1 y 1 +A 2 y 2 ) 2
b1 b1 p = −(1 + µ ) • pb1 (l 0 − ) = −(1 + µ ) • • (l 0 − ) 2 2a 2
桥面板的设计与计算
可持续性发展
考虑桥面板的可持续性发展，采 用环保材料和制造工艺，降低对 环境的影响，同时实现经济和环 境的双重效益。
06
桥面板设计实例分析
某大桥的桥面板设计
桥面跨度与荷载
该大桥的桥面板跨度较大，需要承受的车辆和人群荷载也相应较大， 因此设计时需要充分考虑其承载能力。
材料选择
为了确保桥面板的耐久性和稳定性，该大桥的桥面板采用了高强度 钢材作为主要材料，并采用了防腐涂层以提高其耐久性。
能力；同时，CFRP材料的抗拉强度高，能够满足大跨度桥梁的设计要
求。
03
结构设计要点
在使用CFRP材料进行桥面板设计时，需要充分考虑材料的力学性能和
环境因素对其性能的影响，并进行相应的结构分析和优化设计。
新型桥面板结构的研究与展望
新型结构形式
为了满足现代桥梁工程对大跨度、轻质、高强等要求，研究者们不断探索新型的桥面板结 构形式。例如，采用新型的梁格体系、采用组合结构等。
钢材
钢材具有强度高、重量轻、 承载能力强等优点，但耐 腐蚀性较差，需要采取防 锈措施。
复合材料
复合材料由两种或多种材 料组成，具有多种材料的 优点，如强度高、重量轻、 耐腐蚀性好等。
02
桥面板的结构设计
结构设计要素
跨度与荷载
根据桥梁的跨度和荷载要求，确 定桥面板的尺寸和厚度。
材料选择
根据桥梁的使用环境和功能要求， 选择合适的材料，如钢材、混凝土 等。
连接方式
确定桥面板与其他结构部分的连接 方式，以确保整体结构的稳定性。
受力分析
静载分析
计算桥面板在静载作用下的受力 情况，包括垂直压力和水平推力。
活载分析
考虑车辆、人群等动态荷载对桥 面板的影响，进行受力分析。
5-3简支梁桥的计算-桥面板-41页PPT精品文档
• 多相邻靠近的荷载作用（如图6b )
l
l 2 l
aa 1d3a22H d33
注意: P值的选用
l——板的计算跨径 d——最外两个荷载的中心距离
图6 荷载有效分布宽度
b）荷载位于支承边处
aa1ta22Ht3 l
t——板的厚度
c）荷载靠近支承边处 （如图6c )
ax = a′+2x
1）弯矩计算模式假定 图11 弯矩计算模式
实际受力状态：弹性支承连续梁
简化计算公式：
• 当t/h<1/4时 ：
跨中弯矩 Mc = +0.5M0 支点弯矩 Ms = -0.7M0 • 当t/h1/4时 ：
跨中弯矩 Mc = +0.7M0 支点弯矩 Ms = -0.7M0 M0——按简支梁计算的跨中弯矩
简支梁桥计算 5-3 行车道板计算
简支梁桥的计算
主要内容： 概述 行车道板的计算 荷载横向分布计算 主梁内力计算 横隔梁内力计算 重点：行车道板的计算；主梁内力计算 难点：荷载有效分布宽度
一、 概述
• 桥梁工程计算的内容 1.内力计算 : 桥梁工程、基础工程课程解决 2.变形计算 : 3.截面计算 : 《结构设计原理》课程解决
(见下一页)
M 0GM i 0g Q iM 0q
基本组合
m
0Sud＝0（
GiSGiK＋Q1SQ1K＋yc n QjSQjK）
i1
j2
γGi——第i个永久作用效应的分项系数，应按表4.1.6的规
定采用；
γ Q1——汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)的分项系数，
取γ Q1=1.4。
外荷载产生的总弯矩—— M mxdy
桥面板的计算全解
A1——矩形部分合力：
b1
A2——三角形部分合力：
(b)
P
2
p =2aPb1
g
A2 A1
l0
y 2
y 1
Q影响线
y1、y2——对应于A1、A2的支点剪力影响线竖标值。
若行车道板跨径内不止一个车轮，尚需计其他车轮的影响。
桥面板的内力计算
（3）铰接悬臂板的内力 沿纵缝按铰接方式连接的铰接悬臂板，最大弯矩在悬臂根部，
板的有效工作宽度
（2）板的有效工作宽度（荷载有效分布宽度） 行车道板不仅直接承压部分（例如宽度为a1）的板带参加工
作，与其相邻的部分板带也会分担一部分荷载而共同参与工作。
因此，桥面板计算中，需要确定板的有效工作宽度（共同 参与工作的板的宽度范围）。
✓两边固结的板有效工作宽度比简支的小30%～40% ✓全跨满布条形荷载有效工作宽度比局部分布荷载小 ✓荷载越靠近支承边，有效工作宽度也越小
板的有效工作宽度
①单向板
板的有效工作宽度
已知跨径为 l 的单向板，车轮荷载以a1×b1 的分布面积作用 在行车道板上，则 ◆板在计算跨径 x 方向产生挠曲变形 ωx ，同时也在 y 方向产生 挠曲变形 ωy ； ◆直接承压的宽为 a1 的板条受力最大，其邻近板也参与工作， 共同承受轮载产生的弯矩； ◆离荷载越远的板条承受的弯矩越小。
板的有效工作宽度
悬臂板规定的有效宽度为（如图）：
式中：b' ——承重板上的荷载压力面外缘至悬臂板 根部的距离，b'≤2.5m。
对分布荷载靠近板边的最不利情况，有： a =a1+2l0
【注】当 b' > 2.5m时，悬臂根部的负弯矩应扩大为 1.15～1.30倍。 此外，车轮荷载作用点下方 还会出现正弯矩，尚应考虑正弯矩配筋。
桥梁工程 梁桥计算PPT课件
二、活载内力计算
在使用阶段，结构已成为最终体系，此时主梁在 纵向、横向都联成了整体，因此呈现空间结构的 受力特性，即荷载在结构的纵向和横向都有传递， 精确计算是复杂的。为此，引入横向分布系数 m(各片主梁在横向对荷载的分配)的概念，把一 个空间结构的力学计算问题简化成平面问题。
第20页/共73页
简支梁二期恒载自重内力SG2 近似计算公式：
任意截面的弯矩：
Mg2
1 2
g2 x l
x
任意截面的剪力：
Qg2
1 2
g2
l
2x
第7页/共73页
计算举例
已知：五梁式桥，计算跨径 19.5m ，由5片主梁组成 的装配式钢筋混凝土简支梁桥。每侧栏杆及人行道重 5kN/m 。钢筋混凝土、沥青混凝土和混凝土的重力密度 分别为 25KN/m3、 23 KN/m3和 24 KN/m3。求：边主梁恒 载内力。
单向板悬臂板铰接悬臂板横截面横梁翼缘板自由键铰接键二车轮荷载在板上的分布作用在桥面上的车轮压力通过桥面铺装层扩散分布在钢筋混凝土板面上由于板的计算跨径相对于轮压的分布宽度来说相差不是很大故计算时应较精确地将轮压作为分布荷载来处理既避免了较大的计算误差又能节约桥面板的材料用量
第三章 梁桥计算
第一节 概述 第二节 主梁结构内力计算 第三节 预应力束计算 第四节 桥面板计算 第五节 结构挠度及预拱度计算 第六节 牛腿计算
b
l
c d
1 ab/l b/l a/l
d/l
RA影响线
(l+d)/l RB影响线
MC影响线 ad/l
d/l
QC影响线
c
MD影响线
l
QD影响线
第28页/共73页
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桥面板的设计及计算
•
6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
•
7、心急吃不某些时候请收 敛。
•
9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
•
10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿