第四章 简支梁设计计算(1)
桥梁工程简支梁桥计算PPT课件
偏心压力法计算误差大
28
●铰接板（梁）法 适用： ◆采用现浇混凝土纵向企口缝（板） ◆无内横隔梁，仅在翼板间焊接钢板或 伸出交叉钢筋连结。（梁）
29
＊计算原理 ◆铰接板桥受力 特点
▼结合缝内力：
竖向剪力g(x) 横向弯矩m(x)（小，近似铰） 纵向剪力t(x) （小，竖向荷载下） 法向力n(x) （小，竖向荷载下）
人群荷载
M =0r ηr=1.422
2号梁？
作业：P118，第4.1题
15
●偏心压力法 适用：有可靠横向联结的窄桥（B/L≤ 0.5）。 ＊计算原理 假定：横隔梁EI=∞ （刚性横梁） 刚性横梁法
跨中截面
变形规律≈偏压杆件 偏心压力法 问题：偏心荷载P对各主梁的荷载分布？ 定性分析：靠近P一侧边梁变形大，受载最大。
(n-1)个未知数gi 力法 (n-1)个切口竖向相对位移=0
(n-1)个方程
34
列正则方程:
11 g1 12 g 2 13 g 3 14 g 4 1 p = 0 21 g1 22 g 2 23 g 3 24 g 4 2 p = 0 31 g1 32 g 2 33 g 3 34 g 4 3 p = 0 41 g1 42 g 2 43 g 3 44 g 4 4 p = 0
弹性板梁 变位互等定理: 每块板截面相同: ∴
1号板影响线:
附录:横向影响线竖标计算表格
影响线加载 mc。
41
＊刚度参数γ值的计算
其中 w 和φ 如何得到呢 ◆计算 w
材力：梁挠曲方程：
积分，并代入边界条件得：
当
时：
42
◆计算
材力：扭转微分方程
积分，代入边界条件得：
当
简支梁计算方法
赵洋(84175817) 10:31:05简支梁计算内1、需要计算的部位：主梁、横梁、桥面板；2、主要荷载：结构重力、预应力、活载、日照温差；3、计算项目：主梁强度设计、验算；横梁强度设计、验算；桥面板强度设计、验算；主梁变形计算、预拱度计算；简支梁计算方法主梁恒载内力：按实际结构尺寸计算恒载集度，计算应力时将荷载作用在结构上直接计算，但应注意要根据按施工方法确定何种荷载作用在何种截面上。
主梁预应力内力：简支梁属于静定结构，预应力只产生出内力，不产生二次力效应。
主梁活载内力：纵向采用影响线加载求最不利内力；横桥向采用横向分布系数考虑车列在横向最不利布置位置。
横梁内力计算：利用横向分布影响线加载求最不利弯矩。
桥面板计算：采用有效工作宽度方法考虑车轮荷载在桥面板上的分布；内力计算要根据桥面板与两肋的刚度比，选取不同的修正系数。
主梁变位计算：根据构件类型修正弹性模量和惯性矩，恒载按实际结构尺寸计算，但必须考虑收缩徐变作用，活载计算中不记冲击系数。
预拱度设置：通常预拱度的大小，等于全部恒载和一半静活载所产生的竖向挠度值，也就是说应该在常遇荷载情况桥梁基本上接近直线状态。
对于位于竖曲线上的桥梁，应视竖曲线的凸起（或凹下）情况，适当增减预拱度值，使峻工后的线形与竖曲线接近一致。
对于简支梁常用跨中点的预拱度作为失高，按二次抛物线甚至全梁的预拱度。
连续梁与刚构桥计算内容1、需要计算的部位：主梁、横梁（如果采用多梁式截面）、桥面板；2、主要荷载：结构重力、预应力、活载、收缩徐变内力、基础变位内力、日照或常年温差内力；3、计算项目：主梁强度设计、验算；横梁强度设计、验算；桥面强度设计、验算；主梁变形计算、预拱度计算；连续梁与刚构桥计算方法主梁自重内力：按实际结构尺寸计算恒载集度，将荷载作用在结构上，通过结构力学方法求解或通过有限元程序求解。
计算中必须按施工方法确定各种构件自重作用的体系、作用截面，必须按施工过程考虑结构体系转换。
第四章简支梁设计方案计算(1)
第四章 简支梁（板）桥设计计算第一节 简支梁（板）桥主梁内力计算对于简支梁桥的一片主梁，知道了永久作用和通过荷载横向分布系数求得的可变作用，就可按工程力学的方法计算主梁截面的内力（弯矩M 和剪力Q ），有了截面内力，就可按结构设计原理进行该主梁的设计和验算。
对于跨径在10m 以内的一般小跨径混凝土简支梁（板）桥，通常只需计算跨中截面的最大弯矩和支点截面及跨中截面的剪力，跨中与支点之间各截面的剪力可以近似地按直线规律变化，弯矩可假设按二次抛物线规律变化，以简支梁的一个支点为坐标原点，其弯矩变化规律即为：)(42maxx l x lM M x -=（4-1） 式中：x M —主梁距离支点x 处的截面弯矩值；m ax M —主梁跨中最大设计弯矩值；l —主梁的计算跨径。
对于较大跨径的简支梁，一般还应计算跨径四分之一截面处的弯矩和剪力。
如果主梁沿桥轴方向截面有变化，例如梁肋宽度或梁高有变化，则还应计算截面变化处的主梁内力。
一 永久作用效应计算钢筋混凝土或预应力混凝土公路桥梁的永久作用，往往占全部设计荷载很大的比重（通常占60～90%），桥梁的跨径愈大，永久作用所占的比重也愈大。
因此，设计人员要准确地计算出作用于桥梁上的永久作用。
如果在设计之初通过一些近似途径（经验曲线、相近的标准设计或已建桥梁的资料等）估算桥梁的永久作用，则应按试算后确定的结构尺寸重新计算桥梁的永久作用。
在计算永久作用效应时，为简化起见，习惯上往往将沿桥跨分点作用的横隔梁重力、沿桥横向不等分布的铺装层重力以及作用于两侧人行道和栏杆等重力均匀分摊给各主梁承受。
因此，对于等截面梁桥的主梁，其永久作用可简单地按均布荷载进行计算。
如果需要精确计算，可根据桥梁施工情况，将人行道、栏杆、灯柱和管道等重力像可变作用计算那样，按荷载横向分布的规律进行分配。
对于组合式梁桥，应按实际施工组合的情况，分阶段计算其永久作用效应。
对于预应力混凝土简支梁桥，在施加预应力阶段，往往要利用梁体自重，或称先期永久作用，来抵消强大钢丝束张拉力在梁体上翼缘产生的拉应力。
第四章简支梁设计计算(1)
第四章简支梁设计计算(1)-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN第四章 简支梁（板）桥设计计算第一节 简支梁（板）桥主梁内力计算对于简支梁桥的一片主梁，知道了永久作用和通过荷载横向分布系数求得的可变作用，就可按工程力学的方法计算主梁截面的内力（弯矩M 和剪力Q ），有了截面内力，就可按结构设计原理进行该主梁的设计和验算。
对于跨径在10m 以内的一般小跨径混凝土简支梁（板）桥，通常只需计算跨中截面的最大弯矩和支点截面及跨中截面的剪力，跨中与支点之间各截面的剪力可以近似地按直线规律变化，弯矩可假设按二次抛物线规律变化，以简支梁的一个支点为坐标原点，其弯矩变化规律即为：)(42maxx l x lM M x -=（4-1） 式中：x M —主梁距离支点x 处的截面弯矩值；m ax M —主梁跨中最大设计弯矩值；l —主梁的计算跨径。
对于较大跨径的简支梁，一般还应计算跨径四分之一截面处的弯矩和剪力。
如果主梁沿桥轴方向截面有变化，例如梁肋宽度或梁高有变化，则还应计算截面变化处的主梁内力。
一 永久作用效应计算钢筋混凝土或预应力混凝土公路桥梁的永久作用，往往占全部设计荷载很大的比重（通常占60～90%），桥梁的跨径愈大，永久作用所占的比重也愈大。
因此，设计人员要准确地计算出作用于桥梁上的永久作用。
如果在设计之初通过一些近似途径（经验曲线、相近的标准设计或已建桥梁的资料等）估算桥梁的永久作用，则应按试算后确定的结构尺寸重新计算桥梁的永久作用。
在计算永久作用效应时，为简化起见，习惯上往往将沿桥跨分点作用的横隔梁重力、沿桥横向不等分布的铺装层重力以及作用于两侧人行道和栏杆等重力均匀分摊给各主梁承受。
因此，对于等截面梁桥的主梁，其永久作用可简单地按均布荷载进行计算。
如果需要精确计算，可根据桥梁施工情况，将人行道、栏杆、灯柱和管道等重力像可变作用计算那样，按荷载横向分布的规律进行分配。
《简支梁桥计算》课件
2 展望简支梁桥设计的发展趋势
展望未来简支梁桥设计在材料、结构和施工 技术等方面的发展趋势。
弯曲计算公式
2
能力和变形情况。
使用弯曲计算公式来稳定性计算公式
考虑梁的稳定性，使用稳定性计算公式
梁底最大应力计算
4
来评估梁桥的稳定性。
计算梁底的最大应力，确保梁的安全承 载荷载。
简支梁桥的设计
设计原则
遵循合理的设计原则，确保梁桥的结构稳定、安全 可靠。
设计步骤
按照一定的设计步骤，从初步设计到详细设计完成 梁桥的设计。
设计示例
通过设计示例来展示简支梁桥的设计过程和方法。
结构优化
1 跨度优化
通过优化梁桥的跨度，提高梁桥的经济性和施工效率。
2 材料优化
选择合适的材料，使梁桥在保证安全可靠的前提下，尽可能减少材料使用。
3 断面形状优化
通过优化断面形状，改善梁桥的承载能力和抗震性能。
结构稳定性分析
稳定性的定义
稳定性是指梁桥在荷载作用下 不发生失稳和破坏的能力。
稳定性分析方法
采用不同的分析方法，如弯曲 控制、轴力控制等来进行稳定 性分析。
稳定性改善方法
针对稳定性问题，采取相应的 改善措施来增强梁桥的稳定性。
实例分析
安徽阳九河梁
介绍安徽阳九河梁的设计特点、结构分析和施工情 况。
广东枫溪大桥
详细分析广东枫溪大桥的设计过程、桥梁结构和施 工技术。
结论与展望
1 总结梁桥设计的要点
应用范围
简支梁桥广泛应用于公路桥、步行桥和一些小型横跨水域的桥梁。
荷载计算
1 荷载种类
包括静载荷、动载荷、自然荷载等不同形式的荷载。
简支梁计算例题
简支梁计算例题（原创实用版）目录1.引言：简支梁的概述2.简支梁的计算方法3.计算例题4.总结正文【引言】简支梁是一种常见的梁式结构，主要用于承受横向载荷。
在工程设计中，简支梁的计算是必不可少的环节。
本文将介绍简支梁的计算方法，并通过例题进行具体讲解。
【简支梁的计算方法】简支梁的计算主要包括以下几个步骤：1.确定梁的材料和截面形状2.计算截面的惯性矩和截面模量3.计算梁的弯曲应力和弯矩4.根据梁的稳定性条件，确定梁的允许载荷【计算例题】假设有一根简支梁，材料为普通钢筋混凝土，截面为矩形，长为 4 米，宽为 0.2 米。
现需要计算该梁在承受最大弯矩时，允许的载荷。
首先，计算截面的惯性矩和截面模量。
矩形截面的惯性矩 I=（b*h^3）/12=（0.2*4^3）/12=0.0267m^4，截面模量 W=I/（b*h）=0.0267/(0.2*4)=0.0334m^2。
其次，计算梁的弯曲应力和弯矩。
假设最大弯矩为 M，根据弯矩公式M=F*L/4，其中 F 为梁的允许载荷，L 为梁的长度。
代入已知数值，得到M=F*4/4=F。
由于简支梁在弯曲时，弯曲应力σ=M/W，所以σ=F/W。
最后，根据简支梁的稳定性条件，确定梁的允许载荷。
假设梁的允许弯矩为 M"，根据简支梁的稳定性条件 M"=2*W*σ"，其中σ"为梁的允许弯曲应力。
代入已知数值，得到 M"=2*0.0334*0.6=0.04m^2。
因此，该梁在承受最大弯矩时，允许的载荷为 F=M"=0.04m^2。
【总结】通过以上例题，我们可以看出简支梁的计算过程主要包括确定梁的材料和截面形状、计算截面的惯性矩和截面模量、计算梁的弯曲应力和弯矩以及根据梁的稳定性条件确定梁的允许载荷。
简支梁计算公式总汇(教学备用)
简支梁在各种荷载作用下跨中最大挠度计算公式：均布荷载下的最大挠度在梁的跨中,其计算公式:Ymax = 5ql^4/(384EI).式中: Ymax 为梁跨中的最大挠度(mm).q 为均布线荷载标准值(kn/m).E 为钢的弹性模量,对于工程用结构钢,E = 2100000 N/mm^2.I 为钢的截面惯矩,可在型钢表中查得(mm^4).跨中一个集中荷载下的最大挠度在梁的跨中,其计算公式:Ymax = 8pl^3/(384EI)=1pl^3/(48EI).式中: Ymax 为梁跨中的最大挠度(mm).p 为各个集中荷载标准值之和(kn).E 为钢的弹性模量,对于工程用结构钢,E = 2100000 N/mm^2.I 为钢的截面惯矩,可在型钢表中查得(mm^4).跨间等间距布置两个相等的集中荷载下的最大挠度在梁的跨中,其计算公式:Ymax = 6.81pl^3/(384EI).式中: Ymax 为梁跨中的最大挠度(mm).p 为各个集中荷载标准值之和(kn).E 为钢的弹性模量,对于工程用结构钢,E = 2100000 N/mm^2.I 为钢的截面惯矩,可在型钢表中查得(mm^4).跨间等间距布置三个相等的集中荷载下的最大挠度,其计算公式: Ymax = 6.33pl^3/(384EI).式中: Ymax 为梁跨中的最大挠度(mm).p 为各个集中荷载标准值之和(kn).E 为钢的弹性模量,对于工程用结构钢,E = 2100000 N/mm^2.I 为钢的截面惯矩,可在型钢表中查得(mm^4).悬臂梁受均布荷载或自由端受集中荷载作用时，自由端最大挠度分别为的,其计算公式:Ymax =1ql^4/(8EI). ;Ymax =1pl^3/(3EI).q 为均布线荷载标准值(kn/m). ;p 为各个集中荷载标准值之和(kn).你可以根据最大挠度控制1/400，荷载条件25kn/m以及一些其他荷载条件进行反算，看能满足的上部荷载要求！。
《简支梁计算》PPT课件
– 上部结构—桥面板、主梁、横梁 – 支座 – 下部结构—桥墩、桥台
07:34
2/73
• 计算过程
前言
开始 拟定尺寸 内力计算 截面配筋验算
07:34
否
是否通过 是
计算结束
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第三章 混凝土简支梁桥的计算
第一节 桥面板计算 第二节 主梁内力计算 第三节 主梁内力横向分布计算 第四节 横梁内力计算 第五节 主梁变形计算 第六节 简支梁桥施工简介
度相等
07:34
48/73
第四节 主梁内力横向分布计算
➢ 反力分布图 选定荷载位置，分别计算各主梁的反力
➢ 横向分布影响线 选定主梁，分别计算荷载作用在不同位置时的反力
在横向分布影响线上用规范规定的车轮横向间距 按最不利位置加载
偏心受压法忽略了主梁的抗扭刚度，导致边梁受 力计算偏大，中梁偏小
07:34
➢ 求解板在半波正弦荷载下的挠度 ➢ 利用挠度比与内力比、荷载比相同的关系计算横向分布影响线
07:34
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第四节 主梁内力横向分布计算
(1) 铰 接 板 法
07:34
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(1) 铰接板法
第四节 主梁内力横向分布计算
Pij:第i号板的荷载横向分布影响线竖标值根据功的互等定理 pij =pji
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(2) 铰接梁法
第四节 主梁内力横向分布计算
假定: 各主梁除刚 体位移外， 还存在截面 本身的变形
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第三节 主梁内力计算
三、内力组合
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第三节 主梁内力计算
四、内力包络图
沿梁轴的各个截面处的控制设计内力值的连线
第四章-简支梁设计计算(1)
第四章 简支梁（板）桥设计计算第一节 简支梁（板）桥主梁内力计算对于简支梁桥的一片主梁，知道了永久作用和通过荷载横向分布系数求得的可变作用，就可按工程力学的方法计算主梁截面的内力（弯矩M 和剪力Q ），有了截面内力，就可按结构设计原理进行该主梁的设计和验算。
对于跨径在10m 以内的一般小跨径混凝土简支梁（板）桥，通常只需计算跨中截面的最大弯矩和支点截面及跨中截面的剪力，跨中与支点之间各截面的剪力可以近似地按直线规律变化，弯矩可假设按二次抛物线规律变化，以简支梁的一个支点为坐标原点，其弯矩变化规律即为：)(42maxx l x lM M x -=（4-1） 式中：x M —主梁距离支点x 处的截面弯矩值；m ax M —主梁跨中最大设计弯矩值；l —主梁的计算跨径。
对于较大跨径的简支梁，一般还应计算跨径四分之一截面处的弯矩和剪力。
如果主梁沿桥轴方向截面有变化，例如梁肋宽度或梁高有变化，则还应计算截面变化处的主梁内力。
一 永久作用效应计算钢筋混凝土或预应力混凝土公路桥梁的永久作用，往往占全部设计荷载很大的比重（通常占60～90%），桥梁的跨径愈大，永久作用所占的比重也愈大。
因此，设计人员要准确地计算出作用于桥梁上的永久作用。
如果在设计之初通过一些近似途径（经验曲线、相近的标准设计或已建桥梁的资料等）估算桥梁的永久作用，则应按试算后确定的结构尺寸重新计算桥梁的永久作用。
在计算永久作用效应时，为简化起见，习惯上往往将沿桥跨分点作用的横隔梁重力、沿桥横向不等分布的铺装层重力以及作用于两侧人行道和栏杆等重力均匀分摊给各主梁承受。
因此，对于等截面梁桥的主梁，其永久作用可简单地按均布荷载进行计算。
如果需要精确计算，可根据桥梁施工情况，将人行道、栏杆、灯柱和管道等重力像可变作用计算那样，按荷载横向分布的规律进行分配。
对于组合式梁桥，应按实际施工组合的情况，分阶段计算其永久作用效应。
对于预应力混凝土简支梁桥，在施加预应力阶段，往往要利用梁体自重，或称先期永久作用，来抵消强大钢丝束张拉力在梁体上翼缘产生的拉应力。
简支梁的相关计算
M max
ql2 8
。
.1.5 如图 10.1.13（a）所示简支梁，在 C 点处受大小为 Me 的集中力偶作用。试作其剪力图和弯矩图。
解：1）求支反力。
MB 0, FAyl Me 0,
得：
FAy
Me l
图
10.1.13
简支梁受集中力偶
Fy 0
FBy FAy 0
FBy
FAy
Me l
）列出剪力方程和弯矩方程。
由图 10.1.11c，结合弯矩方程，可以分析得出，集中力 F 作用的 C 点所在截面处有最大弯矩。当小车位于梁的中点时，即 因乘积 ab 最大，所以最大弯矩值也最大，为
M max
Pl 4
例 10.1.4 如图 10.1.12（a）所示简支梁，在全梁上受集度 q 的均布载荷。试作此梁的剪力图和弯矩图。 解：1）求支座反力。
教学队伍
教学内容
教学方法
实践教学
教学效果 教科研成果 课
第十章
弯曲梁的设计
一、弯曲的概念
第一节
梁平面弯曲的概念和弯曲内力
实际中，存在大量的受弯曲杆件，如火车轮轴，桥式起重机大梁。如图 10.1.1，图 10.1.2 所示，这类杆件受力的共同 （横向力）与杆轴线相垂直，变形时杆轴线由直线变成曲线，这种变形称为弯曲变形。以弯曲变形为主的杆件称为梁
图 10.1.6 截面法求梁的内
0.1.6 所示的简支梁，受集中力 P1 和 P2 作用。为了求出距 A 端支座为 x 处横截面 m-m 上的内力，首先按静力学中的平衡方程求出支
RB。然后用截面法沿 m-m 截面假想地把梁截开，并以左边部分为研究对象（图 10.1.6(b)）。因为原来梁处于平衡状态，故左段梁在
《简支梁设计计算》课件
梁的受力分布和大小。公式包括力
的平衡、力矩平衡和造成内力的外
载荷三大类。
3
剪切应力的计算
4
剪切应力是梁在横向内力作用下产
生的。它可以通过剪力公式进行计
算，需要考虑截面形状和材料特性
5
等因素。
简支梁的力学模型
简支梁的力学模型是由两个支座和 一个负载组成的简单模型。在受到 外力作用时，梁会发生弯曲和剪切 等应力。
简支梁设计计算的目的是为了保证结构的 安全可靠并满足使用要求。它需要考虑梁 的受力分析、截面形状及材料选择、尺寸 设计等因素。
梁的基本结构形式
梁的截面形式
梁的截面形式包括矩形、圆 形、T形、H形、工字形等多 种形式。在实际设计中，需 要根据实际情况和实用性选 择合适的截面形式。
材料选择与性能要求
梁的几何形状
梁的材料一般为钢、混凝土 或木材等。在选择材料时需 要考虑承载能力、使用寿命、 环保性等因素，并确保满足 相关国家标准和要求。
梁的几何形状包括直线型、 弧形、斜线型等多种形式。 在确定几何形状时需要考虑 实际情况、美观性和使用寿 命等因素。
简支梁的受力分析
1
静力平衡方程
2
通过应用静力平是梁在纵向内力作用下产 生的。它可以通过简单的公式进行 计算，需要考虑弹性模量、惯性矩 和受力位置等因素。
段内合力的计算
在一定跨度范围内，梁的内力分布 是复杂的。可以通过截面法和位移 法等方法计算出各段的受力状态。
简支梁的设计原则与方法
首先设计截面形 状和尺寸
在进行简支梁设计计算时， 需要首先确定梁的截面形 状和尺寸。这些参数应满 足结构安全、使用要求和 美观性等要求。
简支梁设计计算实例
1
简支梁桥的设计计算
简支梁桥的设计计算简支梁桥的设计计算1.车轮荷载在板上是如何分布的？答：作用在桥面上的车轮荷载，与桥面的接触面近似于椭圆，但为了便于计算，通常把接触面看错矩形，作用在桥面上的车轮荷载，与桥面的接触面近似于椭圆，为便于计算，把此接触面看作的矩形。
车轮荷载在桥面铺装层中呈450角扩散到行车道板上。
2.梁桥横向力计算时，杠杆法的基本原理和使用条件是什么？答：杠杆法基本原理是忽略了主梁之间横向结构的联系作用，即假设桥面班在主梁上断开，把桥面板看作沿横向支承在主梁上的简支梁获简支单悬臂梁。
杠杆法的适用条件：（1）双肋式梁桥；（2）多梁式桥支点截面3.杠杆法计算荷载横向分布系数的步骤是什么？答：（1）绘制主梁的荷载反力影响线；（2）确定荷载的横向最不利的布置；（3）内插计算对应于荷载位置的影响线纵标ηi ；（4）计算主梁在车道荷载和人群荷载作用下的横向分布系数；4.多跨连续单向板的内力计算时，计算弯矩和剪力有哪些需要注意的地方？答：1．弯矩首先计算出跨度相同的简支板在恒载和活载作用下的跨中弯矩M0，再乘以相应的修正系数，得支点、跨中截面的设计弯矩，弯矩修正系数可根据板厚t和梁肋高度h的比值（即主梁的抗扭能力的大小）来选用。
2．剪力计算单向板支点剪力时，一般不考虑板和主梁的弹性固结作用，荷载应尽量靠近梁肋边缘布置。
计算跨径取用梁肋间的净跨径。
考虑相应的有效工作宽度沿桥梁跨径方向的变化，计算出荷载强度q 和q＇，将每米板宽承受的分布荷载分为矩形部分A1 和三角形部分A2 。
对于跨内只有一个车轮荷载的情况，由恒载及活载引起的支点剪力Qs为：如行车道板的跨径内不只一个车轮进入时，需计及其它车轮的影响。
5.桥梁支座必须满足那些方面的要求？答：（1）首先具有足够的承载力（包括恒载和活载引起的竖向力和水平力），以保证安全可靠地传递支座反力；（2）对桥梁变形（位移、转角）的约束尽可能地小，以保证结构在活载、温度变化、混凝土收缩和徐变等因素作用下的自由变形，以使上、下部结构的实际受力情况符合结构的力学图示。
简支梁设计计算-精品.ppt
预应力混凝土梁的梁肋厚度一般不小于14cm，并且当腹板内有预 应力箍筋时，腹板厚度不得小于上下翼板梗腋之间腹板高度的1/20， 当无预应力箍筋时，则不得小于1/15。
公路混凝土桥常用的梁肋厚度为15~18cm，视梁内主筋的直径和 钢筋骨架的片数而定。
公路汽车车轮压力通过桥面铺状层扩散到钢筋混凝土路桥面板， 由于板的计算跨径相对于轮压分布宽度不是很大，故在计算中将轮 压作为分布荷载来处理。
为了方便计算，通常可近似的把车轮与桥面的接触面看作是矩形面
积。
图 6.3.2
荷载在铺状层内的扩散分布，根据试验研究，对混凝土或沥青面层， 可以偏安全的假定呈45°角扩散。因此作用在钢筋混凝土桥面板顶面的 矩形荷载压力面的边长为：
铁路普通高度钢筋混凝土梁设计中，梁高与跨度之比，约为 1/6~1/9，而预应力混凝土梁的高跨比为1/10~1/11，跨度越大， 比值越小。公路普通钢筋混凝土梁高跨比的经济范围约为 1/11~1/16；预应力混凝土梁的高跨比为1/15~1/25，通常随跨 度增大而取较小值。
（2）梁肋厚度
梁肋厚度取决于最大主拉应力和主筋布置要求。因支座处剪力比跨 中大，故主拉应力决定梁肋厚度时，跨中区段可以减薄。梁肋变截面 位置可由主拉应力小于容许应力值及斜筋布置要求加以确定。为了减 轻构件重量，在满足受力要求的情况下，梁肋应尽量做的薄一些但需 要保证梁肋屈曲稳定条件，也不能使混凝土发生捣固困难。
（3）上翼缘板尺寸 上翼缘板宽度视主梁间距而定，在实际预制公路T梁时，上翼缘板宽
度应比主梁中距小2cm左右，以便在安装过程中调整位置和制作上的 误差。
铁路桥梁道碴槽顶宽不应小于3.9cm，以此确定上翼缘板宽度。
简支梁设计计算书
简支梁设计计算书计算依据：1、《钢结构设计规范》GB50017-2003一、基本参数二、梁截面计算计算简图：简支梁布置简图承载能力极限状态：q=γG(G k×B+g k)+γQ×Q k×B=1.2×(3×2.5+0.788)+1.4×2×2.5=16.946kN/m正常使用极限状态：q'= G k×B+g k+Q k×B=3×2.5+0.788+2×2.5=13.288kN/m1、抗弯验算M max=qL2/8=16.946×102/8=211.825 kN·mσ= Mmax /(γx W)=211.825×106/(1.05×1430×103)=141.076N/mm2≤[f]=205N/mm2满足要求！2、抗剪验算V max=qL/2=16.946×10/2=84.73 kNτmax=Vmax[b h02-(b-δ)h2]/(8Izδ)=84.73×1000×[150×4502-(150-11.5)×4142]/(8×32240×1000 0×11.5)=18.958N/mm2≤[τ]=120N/mm2满足要求！3、挠度验算νmax=5/384×(q'×L4)/(E×I x)=5/384×(13.288×100004)/(206000×322400000)=26.052mm≤[ν]＝L/250 =10000/250=40mm 满足要求！三、连接节点计算高强螺栓个数k 4 螺栓强度等级8.8级高强螺栓型号M20 一个高强度螺栓的预拉力P(kN) 125摩擦面的抗滑移系数μ0.45 连接板材质Q345连接板厚度h(mm) 10 连接板宽度l(mm) 200抗剪强度设计值τ(N/mm2) 125连接节点图1、螺栓连接验算N v b=0.9n fμP=0.9×2×0.45×125=101.25kNk×N v b=4×101.25=405kN≥V max=84.73kN满足要求！2、连接板验算两块拼接板的净截面积：A=2h×l-2×k×h×r =2×10×200-2×4×10×21.5=2280mm2剪应力：τ= V max/A=84.73×103/2280=37.162N/mm2≤[τ]=125N/mm2 满足要求！。
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混凝土简支梁的设计与计算
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
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第四章 简支梁（板）桥设计计算第一节 简支梁（板）桥主梁内力计算对于简支梁桥的一片主梁，知道了永久作用和通过荷载横向分布系数求得的可变作用，就可按工程力学的方法计算主梁截面的内力（弯矩M 和剪力Q ），有了截面内力，就可按结构设计原理进行该主梁的设计和验算。
对于跨径在10m 以内的一般小跨径混凝土简支梁（板）桥，通常只需计算跨中截面的最大弯矩和支点截面及跨中截面的剪力，跨中与支点之间各截面的剪力可以近似地按直线规律变化，弯矩可假设按二次抛物线规律变化，以简支梁的一个支点为坐标原点，其弯矩变化规律即为：)(42maxx l x lM M x -=（4-1） 式中：x M —主梁距离支点x 处的截面弯矩值；m ax M —主梁跨中最大设计弯矩值；l —主梁的计算跨径。
对于较大跨径的简支梁，一般还应计算跨径四分之一截面处的弯矩和剪力。
如果主梁沿桥轴方向截面有变化，例如梁肋宽度或梁高有变化，则还应计算截面变化处的主梁内力。
一 永久作用效应计算钢筋混凝土或预应力混凝土公路桥梁的永久作用，往往占全部设计荷载很大的比重（通常占60～90%），桥梁的跨径愈大，永久作用所占的比重也愈大。
因此，设计人员要准确地计算出作用于桥梁上的永久作用。
如果在设计之初通过一些近似途径（经验曲线、相近的标准设计或已建桥梁的资料等）估算桥梁的永久作用，则应按试算后确定的结构尺寸重新计算桥梁的永久作用。
在计算永久作用效应时，为简化起见，习惯上往往将沿桥跨分点作用的横隔梁重力、沿桥横向不等分布的铺装层重力以及作用于两侧人行道和栏杆等重力均匀分摊给各主梁承受。
因此，对于等截面梁桥的主梁，其永久作用可简单地按均布荷载进行计算。
如果需要精确计算，可根据桥梁施工情况，将人行道、栏杆、灯柱和管道等重力像可变作用计算那样，按荷载横向分布的规律进行分配。
对于组合式梁桥，应按实际施工组合的情况，分阶段计算其永久作用效应。
对于预应力混凝土简支梁桥，在施加预应力阶段，往往要利用梁体自重，或称先期永久作用，来抵消强大钢丝束张拉力在梁体上翼缘产生的拉应力。
在此情况下，也要将永久作用分成两个阶段（即先期永久作用和后期永久作用）来进行计算。
在特殊情况下，永久作用可能还要分成更多的阶段来计算。
得到永久作用集度值g之后，就可按材料力学公式计算出梁内各截面的弯矩M和剪力Q。
当永久作用分阶段计算时，应按各阶段的永久作用集度值g i来计算主梁内力，以便进行内力或应力组合。
下面通过一个计算实例来说明永久作用效应的计算方法。
例4-1：计算图4-1 所示标准跨径为20m、由5片主梁组成的装配式钢筋混凝土简支梁桥主梁的永久作用效应，已知每侧的栏杆及人行道构件的永久作用为5。
kN/m160纵剖面横剖面160160160图4-1 装配式钢筋混凝土简支梁桥一般构造图（单位：cm ） 解：（1） 永久作用集度 主梁：m kN g /76.90.25)]18.060.1)(214.008.0(30.118.0[=⨯-++⨯= 横隔梁：边主梁：mkN g /63.050.19/}0.255216.015.0)218.060.1()]214.008.0(00.1{[2=⨯⨯+⨯-⨯+-= 中主梁：m kN g /26.1061.0212=⨯=桥面铺装层：mkN g /67.35/]0.2400.7)12.006.0(210.2300.702.0[3=⨯⨯++⨯⨯= 栏杆和人行道：m kN g /00.25/20.54=⨯= 作用于边主梁的全部永久作用集度为：∑=+++==m kN g g i /06.1600.267.363.076.9作用于中主梁的全部永久作用集度为：m kN g /69.1600.267.326.176.9=+++='（2）永久作用效应边主梁弯矩和剪力的力学计算模型如图4-2(a) 和( b) 所示，则：)(222x l gx x gx x gl M x -=⋅-⋅=)2(22x l ggx gl Q x -=-=各计算截面的剪力和弯矩值列于表4-1。
(a)g=2x(b)图4-2 永久作用效应力学计算模型二 可变作用效应计算公路桥梁的可变作用包括汽车荷载、人群荷载等几部分，求得可变作用的荷载横向分布系数（本章后叙）后，就可以具体确定作用在一根主梁上的可变作用，然后用工程力学方法计算主梁的可变作用效应。
截面可变作用效应计算的一般计算公式为：)()1(21Ω+⋅⋅+=k k k q m y P m S ξμ汽 （4-2） Ω=人人q m S 2 （4-3）式中：S —所求截面的弯矩或剪力；)1(μ+—汽车荷载的冲击系数，按《公桥通规》规定取值；ξ—多车道桥涵的汽车荷载横向折减系数，按《公桥通规》规定取用；1m —沿桥跨纵向与车道集中荷载k P 位置对应的荷载横向分布系数；2m —沿桥跨纵向与车道均布荷载k q 所布置的影响线面积中心位置对应的荷载横向分布系数，一般可取跨中荷载横向分布系数c m ；k P —车道集中荷载标准值； kq —车道均布荷载标准值；r q —纵向每延米人群荷载标准值；k y —沿桥跨纵向与k P 位置对应的内力影响线最大坐标值；Ω—弯矩、剪力影响线面积。
利用式（4-2）和式（4-3）计算支点截面处的剪力或靠近支点截面的剪力时，尚须计入由于荷载横向分布系数在梁端区段内发生变化所产生的影响，以支点截面为例，其计算公式为：A A A Q Q Q ∆+='（4-4）式中：'A Q —由式（4-2）或式（4-3）按不变的c m 计算的内力值，即由均布荷载k c q m 计算的内力值；A Q ∆—计及靠近支点处荷载横向分布系数变化而引起的内力增（或减）值。
A Q ∆的计算（见图4-3）：对于车道均布荷载情况，在荷载横向分布系数变化区段内所产生的三角形荷载对内力的影响，可用式（4-5）计算：y q m m aQ k c A ⋅⋅-⋅⋅+=∆)(2)1(0ξμ （4-5）对于人群均布荷载情况，在荷载横向分布系数变化区段内所产生的三角形荷载对内力的影响，可用式（4-6）计算：y q m m aQ r c A ⋅⋅-=∆)(20 （4-6） 式中：a —荷载横向分布系数m 过渡段长度；q r —侧人行道顺桥向每延米的人群荷载标准值；y —m 变化区段附加三角形荷载重心位置对应的内力影响线坐标值；其余符号意义同前。
图4-3 支点剪力力学计算模型下面通过一个计算实例来说明可变作用效应的计算方法。
例4-2：以例4-1所示的标准跨径为20m 的5梁式装配式钢筋混凝土简支梁桥为实例，计算边主梁在公路－II 级和人群荷载2/0.3m kN q r =作用下的跨中截面最大弯矩、最大剪力以及支点截面的最大剪力。
荷载横向分布系数可按表4-2中的备注栏参阅有关例题。
解：（1）荷载横向分布系数汇总（2）计算跨中截面车辆荷载引起的最大弯矩 按式（4-2）计算，其中简支梁桥基频计算公式为ccm EI l f 22π=，对于单根主梁： 混凝土弹性模量E 取210/103m N ⨯，主梁跨中截面的截面惯性矩4066146.0m I c =，主梁跨中处的单位长度质量m kg m c /10995.03⨯=，831.510995.0066146.01035.19214.3231022=⨯⨯⨯⨯⨯==c c m EI l f π（Hz ）， 根据表1-17，冲击系数296.00157.0ln 1767.0=-=f μ，296.1)1(=+μ，双车道不折减，1=ξ， 计算弯矩时，kN P k 5.178)]55.19(550180360180[75.0=---+⨯=，m kN q k /875.7=，按跨中弯矩影响线，计算得出弯矩影响线面积为： 22253.475.198181m l =⨯==Ω， 沿桥跨纵向与k P 位置对应的内力影响线最大坐标值875.44==ly k ， 故得：mkN q m y P m M k c k k q l⋅=⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=Ω⋅⋅+⋅⋅+=72.867)53.47875.7538.0875.45.178538.0(1296.1)()1(12ξμ，（3）计算跨中截面人群荷载引起的最大弯矩 m kN q m M r cr r l⋅=⨯⨯⨯=Ω⋅⋅=15.7353.47)75.00.3(684.02，（4）计算跨中截面车辆荷载引起的最大剪力鉴于跨中剪力影响线的较大坐标位于跨中部分（见图4-4），可采用全跨统一的荷载横向分布系数c m 进行计算。
计算剪力时，kN P k 2.2145.1782.1=⨯= 影响线的面积m 438.25.05.192121=⨯⨯⨯=Ω 故得：影响线公路-II 级图4-5 支点剪力力学计算模型对应于支点剪力影响线的最不利车道荷载布置如图4-5a 所示，荷载的横向分布系数图如图4-5b 所示。
m 变化区段内附加三角形荷载重心处的剪力影响线坐标为：916.05.19/)9.4315.19(1=⨯-⨯=y ，影响线面积为m 75.915.1921=⨯=Ω。
因此，按式(4-2) 计算，则得： kNq m y P m Q k c k k q 13.175)75.9875.7538.00.12.214438.0(1296.1)()1(10=⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=Ω+⋅⋅+='ξμ附加剪力由式（4-5）计算：kNy q m m aQ k c q 29.2916.0875.7)538.0438.0(1296.1)(2)1(00-=⨯⨯-⨯⨯=⋅⋅-⋅⋅+='∆ξμ 由式（4-4），公路－II 级作用下，边主梁支点的最大剪力为：kN Q Q Q q q q 84.17229.213.1750'00=-=∆+=（7）计算支点截面人群荷载引起的最大剪力由式（4-3）和式（4-6）可得人群荷载引起的支点剪力为：916.0)75.00.3()684.0422.1(9.42175.9)75.00.3(684.0)(200⨯⨯⨯-⨯⨯+⨯⨯⨯=⋅-+Ω⋅⋅=y q m m aq m Q r c r c rkN 73.18=三 主梁内力组合和包络图为了按各种极限状态来设计钢筋混凝土或预应力混凝土梁（板）桥，需要确定主梁沿桥跨方向关键截面的作用效应组合设计值（或称为计算内力值），可将各类荷载引起的最不利作用效应分别乘以相应的荷载分项系数，按《公桥通规》规定的作用效应组合而得到计算内力值。
例4-3：已知例4-1所示的标准跨径为20m 的5梁式装配式钢筋混凝土简支梁桥中1号边主梁的内力值最大，利用例4-1和例4-2的计算结果确定控制设计的计算内力值。
解：（1）内力计算结果汇总（2）作用效应组合 结构重要性系数10=γ1）作用效应基本组合时：跨中弯矩：)4.18.04.12.1(0r cq cg c M M M M ⨯⨯++=γm kN ⋅=⨯⨯+⨯+⨯⨯=78.2212)15.734.18.072.8674.14.7632.1(0.1梁端剪力：)4.18.04.12.1(00000r q g Q Q Q Q ⨯⨯++=γkN 82.450)73.184.18.084.1724.16.1562.1(0.1=⨯⨯+⨯+⨯⨯=2）作用短期效应组合时，车辆荷载不计冲击力： 跨中弯矩：r cq cg c M M M M 0.17.0++=m kN ⋅=⨯+⨯+=23.130515.730.154.6697.04.763梁端剪力：r cq cg c Q Q Q Q 0.17.0++=kN 68.26873.180.136.1337.06.156=⨯+⨯+=3）作用长期效应组合时，车辆荷载不计冲击力： 跨中弯矩：r cq cg c M M M M 4.04.0++=m kN ⋅=⨯+⨯+=48.106015.734.054.6694.04.763梁端剪力：r cq cg c Q Q Q Q 4.04.0++=kN 44.21773.184.036.1334.06.156=⨯+⨯+=如果在梁轴线上的各个截面处，将所采用控制设计的各效应组合设计值按适当的比例尺绘成纵坐标，连接这些坐标点而绘成的曲线，称为效应组合设计值（或称为内力组合设计值）的包络图，如图4-6所示。