无桥台斜腿刚架桥力学特性分析

∋ 合 M m in ∃ 内 M m ax 力 ) M min % ( + 比 ∃/& ∃/∋ %/( %/)
%
- 4 275 - 373 9 9 918 7 1 115 7 ∗ ∗ ∗ ∗ 44 9 ∗ ∗ ∗ ∗
- 269 1 2 096 5 - 6 466 7 1 078 1 814 5 2 262 8 ∗ ∗ 7 3 ∗ ∗ ∗ ∗
典型截面的情况作比较, 而且只考虑升温 20 ! 和降温 30 ! 对结构受力的不利影响. 从表 1 可 以看出 , 对单孔结构 , 温度变化在主梁部分产生的弯矩相对较小 ( 为总弯矩的 1. 4% ~ 15% ) , 而在斜腿部分则有一定的比例( 为总弯矩的 22% ~ 35% ) , 但由于斜腿部分轴压力很大 , 所以 对斜腿部分整个受力状况并无大的影响 . 三孔结构( 3 ∀ 50) m 温变的影响, 只选取其中几个控制截面作比较 ( 图 5( b) ) . 从表 2 中可 以看出, 温变对三孔结构的影响比一孔结构大得多 , 某些截面( 例如斜腿 5 截面 ) 温变所产生的 内力占整个荷载效应内力的绝大部分, 起着控制设计的作用 . 如将斜腿的下端视为固定 , 则单孔桥为 9 次超静定结构 , 以后每增加一孔则增加 6 次超静 定, 对三孔结构则为 21 次超静定. 所以 , 可以断言 , 随着孔数和跨径的增加 , 温变影响亦增大 . 为减少温变内力 , 可以采用在主梁中设铰的办法. 对于不设铰的结构 , 孔数不宜过多 ; 对设铰的 结构 , 孔数可以适当增加 , 具体由计算确定. 为减少温度力而设铰 , 可在主孔中设推力铰 ( 既可 传递剪力, 又可传递压力 ) . 当铰太靠近主孔的支点时 , 斜腿中的弯矩过大很不经济; 当铰设在 主孔的中点时, 铰处的挠度过大, 对行车不利. 经过比较 , 推力铰设在主孔的 1/ 4 左右比较有 利, 此方面研究另作专题介绍 .
注 : 表中组合内力同表 1.
3
斜腿倾角变化对结构受力影响
无桥台斜腿刚架桥主梁中的轴力主要靠斜腿来提供, 斜腿对主孔产生可贵的压力, 但相应 在付孔中产生了拉力 . 对此, 主孔跨径可适当增大 , 而付孔跨径受到一定的限制 . 计算结果表明, 斜腿倾角变化对弯矩、 剪力影响较小, 而对轴力影响较大, 原因是斜腿主要 提供的是轴力. 斜腿倾角愈小 ( 愈坦 ) , 主孔中轴压力愈大, 这对主孔受力是有利的, 但付孔中拉 力却有一定的增长, 由于付孔为弯拉受力状态 , 斜腿倾角过小对付孔受力是不利的. 所以选择 斜腿的倾角, 不仅要考虑桥下净空、 通视等因素, 而且还要考虑结构的受力情况. 一般说来 , 当 付孔跨径稍大时 , 相应跨内弯矩较大, 斜腿倾角宜陡一些, 以使付孔拉力减小, 此时主孔中轴压 力减小, 主孔跨径不宜过大; 当付孔跨径较小时, 相应跨内弯矩较小 , 斜腿倾角宜坦一些, 这样 可以在主孔中提供大一些的压力, 主孔跨径可适当增大 . 所以要注意选择合适的斜腿倾角和跨 径, 在进行结构设计时, 注意计算各控制截面的强度、 稳定性及裂缝、 挠度等, 以确保结构的安 全性和正常使用 .
( M / kN#m; N / kN ) 4 M - 155 3 232 9 1 319 6 ∗ 1 552 5 ∗ ∗ ∗ 15 ∗ N 43 9 - 65 9 635 5 ∗ 591 6 ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ M 120 7 - 181 0 347 1 - 640 6 226 5 - 821 6 34 8 ∗ ∗ 22 5 N 16 1 - 24 1 1 445 4 1 383 7 1 429 4 1 359 6 1 ∗ ∗ ∗
图 5 单孔及 多孔情况控制设计截面 / cm 表1 编 号 ∃ % & ∋ ( ) + , − . 荷载效应 温升 温降 组 合 内 力 20 ! 30 ! M max ∃ M m in
∃
温度变化对单孔结构弯矩的影响 2 3 N 9 62 - 14 4 ∗ M - 140 4 210 7 ∗ N 43 9 - 65 9 ∗ 551 3 ∗ 485 4 ∗ 8 ∗ ∗
第 15 卷第 4 期 1998 年 12 月
武汉城市建设 学院学报 J. OF WUHA N U RBA N CON ST RU CT IO N I NST IT U T E
Vol. 15 No. 4 Dec. 1998
无桥台斜腿刚架桥力学特性分析
王昌武
( 城市道路与交通工程系 ) 摘 要 无桥台斜腿刚架桥是国内近十余年发展起来的一种新型 桥梁 , 特别适宜于 路堤较高 或地
图1
斜腿刚架桥、 拱桥
图 2 传统斜腿刚架桥与无桥台刚架桥 / cm
收稿日期 : 1997 11 10. 王昌武 , 男, 1964 年生 , 讲师 ; 武汉 , 武汉城市建设学院城市道路与交通工程系 ( 430074) . 湖北省科委资助项目 .
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武汉城市建设学院 学报
1998 年 12 月
刚架桥已有一定的研究, 如文献[ 1] 对钢筋混凝土斜腿刚架桥作了某些研究 , 文献[ 2] 对预应力 混凝土斜腿刚架桥受力进行了分析 , 但多限于单跨的情况 , 主要是受计算手段的限制. 无桥台 斜腿刚架桥结构体系与传统斜腿刚架桥并不相同 , 受力更加复杂 . 虽然只是增设了边斜杆以代 替桥台, 但结构性能发生了很大的变化 , 其斜腿倾角、 副孔跨径均受到一定限制 , 各方面的制约 因素比较复杂, 其它方面研究可详见文献[ 3] 和[ 4] .
On the Development Purpose of Mould making
Jiang Xiaogang ( Dept . of U rban Planning & Archit ecture) Abstract Aimed at t he respect ive funct ions of different mould makings and t heir pract ical usage to t he daily life, t he funct ions of mould makings, aest hetic mould makings and t heir respect ive develo pment are discussed. T he purpose of common goal for diff erent mould making development is t o transform the environment of our ex ist ance is proposed. Key Words f orm ; mould making; funct ion; aest het ic
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武汉城市建设学院 学报 表 2 温度 变化对三孔结构弯矩影响 ( M / kN# m; N / kN) 4 N M N M 5 N
1998 年 12 月
编
荷载效应 号 ∃ 温升 20 ! % 温降 30 ! & 组 M m ax ∃
2 M N M
3wenku.baidu.com
6 M N N
- 94 5 77 8 2 888 713 9 - 374. 3 713 9 1 847 7 484 6 2 734 713 9 141 9 - 116 8 4 332 1 - 1 078 8 561 5 - 1 070 8 2 771 5 - 726 9 - 4 100 9 1 070 8 ∗ ∗ ∗ ∗ 3 041 7 1 836 5 2 662 1 2 747 4 ∗ ∗ ∗ ∗
传统的斜腿刚架桥两端设有桥台 ( 图 1( a) ) , 中跨主梁与两斜腿构成一 拱式结构 , 受力 与折线拱相类似 , 虽然其偏离恒载压力线较大 , 但仍有较大的轴向压力 , 这种压力可视为 免 费的预应力 , 对结构受力起着有利的作用. 象拱桥一样 , 由于斜腿中水平推力的存在, 虽然对 上部结构有利, 但对下部结构受力不利 , 给基础处理带来一定困难; 另外, 当路堤填土较高时 , 传统的重力式桥台( U 型桥台 ) 由于其构造要求往往作得很笨 ( 图 2( a) ) , 圬工体积大, 造价高 . 为解决上述问题 , 可以去掉 两端的桥台 , 而以两边斜 杆替代, 称为无 桥台斜腿刚架桥 ( 图 2 ( b) ) , 以便与传统的斜腿刚架桥相区别 . 加设边斜杆后钢筋用量略有增加, 但省去了两个庞大 体积的桥台, 圬工用量大为减少. 无桥台斜腿刚架桥是国内近十余年发展起来的一种新桥型, 它的许多优点已为桥梁界所 肯定 . 但由于对它的特性认识不足 , 研究不够 , 所以一直未得以推广应用. 目前, 对于传统斜腿
3 603 1 1 122 6 ∗ ∗ ∗ 15 6 ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗
- 4 180 - 490 6 - 7 030 ∗ 2 2 ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ 29 1 ∗ ∗
3 040 6 1 369 6 - 10 568 69 4 ∗ ∗ 91 1 17 6 ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ 38 8
, 例 − % .
图3 两种桥型结构计算简图 / cm
合理选择付孔的跨径及斜腿倾角的大小, 这些 问题将另作专题介绍, 详见文献 [ 4] .
图4
在均布荷载作用下轴力、 弯矩分布图
第 15 卷第 4 期
王昌武 : 无桥台斜腿刚架桥力学特性分析
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温度变化对结构受力的影响
根据工程设计经验, 单孔无桥台斜腿刚架桥的控制截面如图 5( a) 所示. 仅选取其中几个
参 1 2 3 4 考 文 献
翟炳孝 , 郭成德 . 钢筋混凝土斜腿刚架桥计算实例 . 北京 : 人民 交通出版社 , 1990. 车宇琳 . 预应力混凝土斜腿刚构受力分析 . 道路立交 工程及弯坡斜桥学术讨论会论文集 , 1986. 王昌武 , 丁 锐 , 王国鼎 . 无桥台斜腿刚架桥结构特性分析 . 中 南公路 , 1998( 1) : 47~ 49 王昌武 . 无桥台斜腿刚架桥结构布置及主要尺寸拟定 . 华东公路 , 1998( 2) : 11~ 14
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第 15 卷第 4 期
蒋小钢 : 论造型发展的目的 参 考 文 献
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1 2 3
杰弗里# 巴勒克拉夫等 . 世界历史地图集 . 北京 : 生活、 读书、 新知三联书 店 , 1985. 朱伯雄等 . 世界美术史 . 济南 : 山东美术出版社 , 1987~ 1991. 毛泽东 . 在延安文艺座谈会上的讲话 . 毛泽东选集 ( 第三卷 ) . 北京 : 人民 出版社 , 1953.
基覆盖层较厚的情况 , 对于跨越高等 级公路 的跨线 桥尤为 适用 . 对这种 桥型结 构的主 要力学性 能 作了一些探讨 , 提出在进行结构设计时应注意的 一些问题 , 可供理论研究和工程设计参考 . 关键词 分类号 无桥台斜腿刚架桥 ; U448. 232: T U 312. 1 边斜杆 ; 斜腿 ; 主孔 ; 付孔 ; 温变内力
M 21 0 - 31 5 ∗ - 2 198 ∗ - 2 229 ∗ ∗ ∗ 1 4
- 333 4 - 3 468 8 ∗ - 347 9 ∗ ∗ ∗ 4 2 ∗ - 3 328 ∗ 4 ∗ ∗
M max % M m in
%
比 例 %
∃/& ∃/∋ %/( %/)
注 : 1 表中组合内力均为使用荷载内力组合 , 即 M max ∃ ( M min ∃ ) 为恒载 + 汽 M max ( 汽 M min ) + 温升 ; M max % ( M mi n % ) 为恒载 + 汽 M max ( 汽 M min ) + 温降 . 2 限于篇幅 , 轴力和剪力未列入 .
1
在均布荷载作用下的受力分析
图 3 为单孔无桥台斜腿刚架桥与传统斜腿刚架桥的两种桥型结构计算简图, 主梁采用 T
形截面 , 斜腿采用矩形截面. 斜腿上两者的轴力( 压力) 很大且接近相等 ( 图 4( a) ) , 无桥台斜腿 刚架桥付孔上出现拉力, 而主孔上的压力则相应比传统斜腿刚架桥压力小 ; 主梁上有较大的弯 矩且两者弯矩接近相等, 而斜腿上弯矩则较小 , 属小偏压构件 ( 图 4( b) ) . 因此, 对结构受力是 有利的 , 且弯矩上大下小 , 斜腿可以做成上大下小的形式. 主梁主孔上有较大的弯矩和较大的 轴力 , 也属偏压构件 ; 而付孔部分由于既受弯 又受拉, 属弯拉构件, 对结构受力是不利的 . 由 于斜腿部分轴压力很大 , 在进行结构设计时 , 除了验算弯矩作用平面内强度外 , 注意验算其 沿横桥方向的稳定性 , 特别对于肋式高斜腿 , 在必要时最好设置横系梁 . 主孔部分由于有较 大的弯矩 , 除进行强度计 算外, 注意验算裂缝 宽度 ; 付孔上除按弯 拉杆件进行强度计算外 , 要特别注意裂缝宽度的验算. 由于弯拉构件易 于开裂, 刚度降低 , 对于此部分的挠度及预拱 度计算也必须予以足够的重视 . 在构造设计时