计算分析-桥梁荷载试验

注意：对于中梁，m0与mc差值较大，且横梁少于三个时，m采用变化的分布
计算剪力 ① 计算支点截面的剪力采用下列图示：梁段内采用变化m，远端 采用不变的mc。
②
跨内其他截面剪力，试具体情况而定。
6.主梁活载内力的计算方法
通过引入荷载的横向分布系数 m ，将一个空间结构的力学计算问题简化成
平面问题 。
A、荷载横向分布的变化规律
① 桥跨中间部分，由于桥面板和横隔 梁的作用，荷载横向分布相对比较 均匀。
偏心压力法
跨中mc
铰接板梁法 刚接板梁法
G-M法
杠杆法（特殊情况，如双主梁 和双拱肋）
② 支点附近，荷载仅向作用的主梁 上传递，其他主梁基本不参与 m0求法——杠杠法
B、 实用中m分布规律的简化
» 计算弯矩 计算所有截面的弯矩，采用沿跨内不变的m，m的取值与跨中截面 的mc一致。
桥梁设计流程
拟定结构体系、构造设计和布置(包 括主梁的纵、横截面布置)、各部分 构造的主要尺寸和细节处理以及桥 梁施工的基本方法。
活载和恒载内力计算方法 是桥梁检测中需要掌握
对拟定的结构进行内力计算
根据内力进行配筋计算
对结构进行强度和刚度验算
变形、应力及裂缝计算 是桥梁检测中需掌握的
否 是否通过
是 计算结束
n 5, 0.60 N 6, 0.55
3.车道纵向折减系数
4.汽车冲击系数
0.3
5. 荷载的横向分布系数
（1）单梁情况下主梁内力计算
x
P3 P2
P1
x
z
( x3 )
( x1 )
( x2 )
S Pi ( xi )
( xi ) 为单梁截面的纵向内力影响线，为单值函数
2. 二期恒载自重内力计算SG2
受力体系：
主梁在纵、横向的联接业已完成，二期恒载将作用在桥梁的最终成桥体系上。
精确计算方法：
考虑结构的空间受力特点，将人行道、栏杆、灯柱和管道等重量像活载那样， 按荷载横向分布的规律进行分配。
近似的计算方法：
将分点作用的横隔梁重量、横向不等分布的铺装层重量、延桥两侧作用的人 行道、栏杆、灯柱和管道等重量均匀分摊给主梁。
h
h
h
桥梁检测时采用的截面
Es Ec
n
Aj
A Aj As
As
At Aj nAs
I t I c nI s
(a) 净截面
(b) 毛截面
(c) 换算截面
1－2 永久作用（恒载）产生的内力
自重内力需分阶段计算：（1）每阶段受力体系不一样； （2）荷载作用的截面也不相同 结构重力的内力计算
畸变
图 2-4
箱形梁在偏心荷载 作用下的变形状态

箱梁应力汇总
纵向正应力σ
(Z)=
σ M+σ W+σ
W
dW dW
剪应力τ =τ M+τ K+ τ
+τ
横向正应力σ

(S)=
c + σ
dt
设计中的近似简化
对加有横隔板的加劲箱形梁，忽略歪扭变形引起的畸变应力； 将活载偏心作用引起的扭转正应力和扭转剪应力分别估为活 载对称作用下平面弯曲正应力的 倍和剪应力的 倍。
我们定义Pmax m P ，P为荷载，则m就称为荷载横向分布系数，它表示某根主
梁所承担的最大荷载是作用荷载的倍数（通常小于1）。
（3） 求解横向分布系数m的几种方法
全部掌握
杠杠原理法
偏心压力法（刚性横梁法、修正刚性横梁法）
掌握概念
铰接板（梁）法
了解原理
(通过桥梁博 士能计算）
刚接板（梁）法
a12 1 15 n n ai2
i 1
( I1 I 2 I n )

1 1 2 Gl I Ti 1 12Eai2 I i
带翼板的箱形截面的 抗扭刚度
t4
t4 t1 t2 t3 t3
n 4 2 IT ci ai ti3 ds i 1 t
qk Pk i
y max
—车道荷载均布荷载的标准值；
—车道荷载集中荷载的标准值； —主梁最不利效应时各个同号内力影响线的面积；
—主梁最不利效应时一个最大影响线峰值.
(三）内力组合
根据不同的设计要求进行内力组合
结构重力对结构的承载能力不 承载能力极限 利时 状态 结构重力对结构的承载能力有 （基本组合） 利时
bh ds b b 2h t t1 t2 t3
t t 1 ci [1 0.63 i 0.052 i ] 3 ai ai
5
4b 2 h 2 3 IT 2c at4 1 1 2h b t1 t2 t2
车道荷载
城－Ａ级车道荷载
跨径2-20m
=140KN
M Q
城－B级车道荷载
跨径2-20m
=22.5KN/m =37.5KN/m
=130KN
M Q
=19.0KN/m =25.0KN/m
图1-4-6 跨径20-150m
城—A级车道荷载
=10.0KN/m =15.0KN/m
图1-4-7 跨径20-150m
城—B级车道荷载
=300KN
M Q
=160KN
M Q
=9.5KN/m =11.0KN/m
图1-4-8 城—A级车道荷载
图1-4-9 城—B级车道荷载
公路桥梁的车辆荷载
55T车辆
2.车道横向折减系数
（公路桥梁）
（城市桥梁）
n 2, 1.0
n 3, 0.8
n 4, 0.67
（1）活载内力（不考虑离心力）求解步骤： 第一步，求某一主梁的最不利荷载横向分布系数mi ； 第二步，求解主梁内力影响线，给车道荷载乘以相应的横向分布系 数mi ，然后将考虑过车道横向分布影响的车道均布荷载值 mi q k 满 布于使结构产生最不利效应的同号影响线上，同时将考虑车道横向分布 集中荷载标准值 i Pk 作用于相应影响线中一个最大峰值处。根据规范要 m 求，对汽车荷载还必须考虑冲击力的影响、车道的折减系数。
» 基本假定
把横隔梁看作刚度无穷大的刚性梁，在 外荷载作用下始终保持直线形状。 考虑主梁抗扭刚度。 基于横隔梁无限刚性的假定，此法也称“刚性 横梁法”。
» 适用场合
有可靠的横向联结，横梁多； 而且桥梁宽跨比 B / l 小于或接近于0.5的情况； 荷载作用在跨中位置
» 荷载横向分布影响线
k号主梁的荷载横向影响线在各梁轴线处的竖标值，始终成直线。通常写 成
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： M g2 2 g 2 x l x 任意截面的剪力：
Q g2 1 g2 l 2 x 2
1
1－3 可变作用（活载）产生的内力
1.荷载标准值
可变荷载的类型
由可变荷载中的汽车荷载、汽车冲击力、人群荷载（汽车 离心力、汽车引起的土侧压力及汽车制动力）组成
i 1
m
第二章 悬臂梁或连续梁桥（刚构）
的内力计算
» » » »
主跨跨中最大正弯矩及挠度 主跨支点最大负弯矩 边跨最大正弯矩及挠度 辅助试验工况： 主梁的荷载增大系数、 主跨支点最大剪力工况 桥墩的最大竖向反力
单悬臂梁桥
均布荷载q
连续梁桥
均布荷载q 均布荷载q
集中荷载q
连续梁箱梁截面变形与应力
桥梁静载试验的总体思路：
利用软件计算出结构各控制截面的试验控制内力
根据内力等效的原则，利用各控制截面的内力或位移影响线， 进行动态布载，以求出达到试验控制内力所需的车辆数及相应的 加载位置
主要内容
第一章
第二章
简支梁的内力计算
连续梁桥的内力计算
第三章
第四章 第五章
拱桥的内力计算
斜拉桥的内力计算 墩台的内力计算
——主梁一期自重集度； ——相应的主梁内力影响线坐标。
简支梁一期恒载自重内力SG1 近似计算公式：
任意截面的弯矩： 任意截面的剪力：
M g1
Q g1
1 g1 x l x 2
g1 ——为简支梁的一期恒载平均集度
1 g1 l 2 x 2
l ——为主梁的计算跨径 x ——计算截面到支点的距离
b.
c. d.
注意车轮离开缘石的距离,车轮的横向间距 0.5m;
确定荷载沿横向最不利位置(左右移动P/2，看 注意汽车的轮距1.8m和车与车之间的距离1.3m 计算各荷载位置的影响线竖标值。

是否减小）;
i
»
求得 :
汽车：
挂车：
m0
m0 q m0 g 1 i 2 1 i 4
人群：
m0r r
偏心荷载作用下的总变形
P
e
纵桥向挠曲变形——纵向弯曲正应力m， 剪切剪应力m 横桥向挠曲变形——横向弯曲正应力c
横向挠曲
w
纵向弯曲
扭转变形——自由扭转剪应力k 约束扭转剪应力w， 扭转翘曲正应力w 畸变变形——畸变翘曲正应力dw， 畸变剪应力dw， 横向弯曲正应力dt

刚性扭转

(第二次课）
（4） 两种横向分布系数的求解方法
»
基本假定
桥面板在主梁上断开，当作沿横桥 向支承在主梁上的简支梁或悬臂梁。
»
适用场合 ① 双主梁、双拱肋；
② 荷载位于支点附近；
③ 横向联系弱，无中横梁的梁桥。
»
① ② a.
计算m０的方法
绘出各梁的内力（反力）横向分布影响线 P/2加到 ( y )顶点上; ； 2 ( y ) 按最不利位置加载（确定荷载横向最不利位置）；