荷载横向分布的计算
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第三章23荷载横向分布系数的计算铰接法ppt课件
11g1 12 g2 13 g3 14 g4 1 p 0 21g1 22 g2 23 g3 24 g4 2 p 0
b 2
变形协调条件 31g1 32 g2 33 g3 34 g4 3 p 0
41g1 42 g2 43 g3 44 g4 4 p 0
x
l
GIT ''( x)
mT
(x)
b 2
psin x
l
(x)
pbl 2
2 2GIT
x
sin l
pi1 p1i
5.8 I ( b )2
IT l
例题6：
如图为 l 12.60m的铰接空心板桥的横截面布置，桥面净空为净 7 2 0.75m人行道。全桥由9块预应力混凝土空心板组成，分别计算 1、3、5号板汽车荷载和人群荷载作用下的跨中荷载横向分布系数。
➢ 假定2：采用半波正弦荷载分析跨中荷载横向分布的规律。
3. 计算原理
p( x) 1 sin x l x
p( x) p0 sin l
x gi ( x) gi sin l
p11 p21 p31 p41 p51
回顾：铰接板法
p11 1 g1 p21 g1 g2 p31 g2 g3 p41 g3 g4 p51 g4
刚度参数： b 2
✓ 板块数目 n = 3 ~ 10，根据γ值查附录：《铰接板荷载横向分布影
响线竖标表》（P216-226）
有了跨中荷载横向影响线，就可计算各类荷载的跨中横向分布系数mc。
5. 刚度参数的计算
b 2
偏心正弦荷载作用下，跨中的竖 扭向 角挠度
（1） 跨 中 挠 度w 的 计 算
（1）
✓ “力法”求解铰接力峰值。变形协调条件 ：相邻板块在铰缝处竖向相对位移为零
2020D1JB2荷载横向分布计算(刚性横梁法)(模板)
第三章 荷载横向分布计算由于本桥各T 梁之间采用混凝与湿接缝刚性连接，故其荷载横向分布系数，在梁端可按“杠杆原理法”计算（m 0），在跨中按“修正刚性横梁法”计算(m c )。
（一）梁端的横向分布系数m 0根据桥规规定，在横向影响线确定荷载沿横向最不利的布置位置。
例如，对于汽车荷载，规定的汽车横向轮距为1.8m ，两列汽车车轮的横向最小间距为1.30m,车轮距离人行道缘石最少为0.50m 。
求出相应于荷载位置的影响线竖标值后，就可得到横向所有荷载分布给1号梁的最大荷载值为： 式子中：q P —汽车荷载轴重；q η—汽车车轮的影响线竖标。
由此可得：1号梁在汽车荷载作用下最不利荷载横向分布系数为654.001=m 同理有：904.002=m ；904.003=m ；904.004=m ；904.005=m ；654.006=m（二）跨中的横向分布系数m c 1.计算I 和I T求主梁截面中心位置a x (距梁顶)翼板的换算平均厚度 cm h 19224141=+=马蹄形下翼缘换算厚度 cm h 5.34228412=+=S ≈ (260-18)×19×19/2+245×18×245/2=583906cm 3 A ≈(260-18)×19+245×18=9008cm 2 重心距离 a x =S/A=583906/9008=64.82cm 主梁抗弯惯性矩：I ≈1/12×(260-18)×193+(260-18)×19×(64.82-19/2)2+1/12×18×2453 +18×245×(245/2-64.82)2=cm 4=0.5094m 4 翼板主梁抗扭惯性矩b 1/t 1=260/19=13.68＞10, 查表得c 1=0.33梁肋b 2=245-19=226cmb 2/t 2=226/18=12.6＞10, 查表得c 2=0.33 I T =∑c i b i t i 3=0.33×260×193+0.33×226×183=1023452cm 4=0.0102m 42.计算抗扭修正系数β本桥各主梁的横截面均相等，梁数n=6，梁间距为2.6m ，则 其中：E —混凝土弹性模量；G —混凝土剪切模量，E G 43.0=。
荷载横向分布计算
2
由平衡条件得
两式相等：
当p=1作用在跨中k点时，任一板条的荷载峰值为：
荷载作用在任意位置i时，k点的挠度值与同一荷载下平均挠度之比定义为影响系数Kki
01
ηki——p=1作用在任意位置i时分配至k点的荷载，即对k点的荷载影响线坐标。
02
Kki——计算板条位置k、荷载位置I、扭弯参数α及纵横向抗弯刚度之比θ的函数。
T梁、工字梁， α=0~1
（四）应用图表计算荷载的横向分布
1、绘制荷载横向影响线 纵横向单宽惯矩为 的简支比拟板 板上任意位置k作用单位正弦荷载，板在跨中产生弹性挠曲 全桥按横向不同位置分成纵向单位宽板条，沿x方向挠度：
1
跨中荷载挠度成正比
1
弯曲刚度参数θ θ<=0.3时为窄桥， θ>0.3时为宽桥
2
校核K值
计算截面抗弯、抗扭刚度 抗弯惯矩 Ix——按翼板宽为b的T形截面计算
λ值——查表 P455
Iy——按翼板宽为有效宽度为(2λ+δ)的T形截面计算
独立的宽扁矩形截面b>>h： 连续桥面板：
抗扭惯矩
连续桥面板的整体式梁桥、翼板刚性连结的装配式梁桥在应用“G-M法”时，可用下式计算α：
板梁的典型受力图式
第二章 简支板、梁桥-4
式中， 铰缝k内作用单位正弦铰接力，在铰缝i处引起 的竖向相对位移
01
求 、 ，用 表示，
03
可由刚度参数、板块数、荷载作用位置确定gi，并由gi得到荷载作用下分配到各块板的竖向荷载的峰值。
05
3
表示：
铰接板桥计算图式
第二章 简支板、梁桥-4
求单位正弦荷载作用在1号梁上时(n-1)条铰缝的铰接力峰值gi 各板分配的竖向荷载峰值pi1为： 1号板 p11=1-g1 2号板 p21=g1-g2 3号板 p31=g2-g3 4号板 p41=g3-g4 5号板 p51=g4
由平衡条件得
两式相等：
当p=1作用在跨中k点时，任一板条的荷载峰值为：
荷载作用在任意位置i时，k点的挠度值与同一荷载下平均挠度之比定义为影响系数Kki
01
ηki——p=1作用在任意位置i时分配至k点的荷载，即对k点的荷载影响线坐标。
02
Kki——计算板条位置k、荷载位置I、扭弯参数α及纵横向抗弯刚度之比θ的函数。
T梁、工字梁， α=0~1
（四）应用图表计算荷载的横向分布
1、绘制荷载横向影响线 纵横向单宽惯矩为 的简支比拟板 板上任意位置k作用单位正弦荷载，板在跨中产生弹性挠曲 全桥按横向不同位置分成纵向单位宽板条，沿x方向挠度：
1
跨中荷载挠度成正比
1
弯曲刚度参数θ θ<=0.3时为窄桥， θ>0.3时为宽桥
2
校核K值
计算截面抗弯、抗扭刚度 抗弯惯矩 Ix——按翼板宽为b的T形截面计算
λ值——查表 P455
Iy——按翼板宽为有效宽度为(2λ+δ)的T形截面计算
独立的宽扁矩形截面b>>h： 连续桥面板：
抗扭惯矩
连续桥面板的整体式梁桥、翼板刚性连结的装配式梁桥在应用“G-M法”时，可用下式计算α：
板梁的典型受力图式
第二章 简支板、梁桥-4
式中， 铰缝k内作用单位正弦铰接力，在铰缝i处引起 的竖向相对位移
01
求 、 ，用 表示，
03
可由刚度参数、板块数、荷载作用位置确定gi，并由gi得到荷载作用下分配到各块板的竖向荷载的峰值。
05
3
表示：
铰接板桥计算图式
第二章 简支板、梁桥-4
求单位正弦荷载作用在1号梁上时(n-1)条铰缝的铰接力峰值gi 各板分配的竖向荷载峰值pi1为： 1号板 p11=1-g1 2号板 p21=g1-g2 3号板 p31=g2-g3 4号板 p41=g3-g4 5号板 p51=g4
第五节荷载横向分布计算
一、杠杆原理法 ㈠按杠杆原理法进行荷载横向分布计算的基本假定:
是忽略主梁之间横向结构的联系作用，即假设桥面 板在主梁梁肋处断开，而当作沿横向支承在主梁上 的简支梁或悬臂梁来考虑，如图所示。
㈡杠杆原理法适用条件：
1、荷载位于靠近主梁支点时的荷载横向分布计算。 此时，主梁的支承刚度远大于主梁间横向联系
的刚度，荷载作用于某处时，基本上由相邻的两片 梁分担，并传递给支座，其受力特性与杠杆接近。 2、可用于双主梁桥(图5—44)，或横向联系很弱的 无中间横隔梁的桥梁。
为了求主梁所受的最大荷载，通常可利用反力 影响线来进行，在此情况下，它也就是计算荷载横
2、考虑主梁抗扭刚度的修正偏心压力法
1、根据平衡条件：
2、由材料力学知，简支梁考虑自由扭转时跨中截 面扭矩与扭角以及竖向力与挠度的关系为：
式中：J---- 为简支梁的跨度 ITj---- 梁的抗扭惯矩 G----- 材料的剪切模量
3、由几何关系[图5—49b)] 4、将式(5—43)代入， 5、则将上式代入与MTi的关系式，就得
由前述的偏心压力法知，荷载横向影响线坐标 的公式为：
上式中等号右边第一项是由中心荷载P＝1引起 的，此时各主梁只发生挠度而无转动，显然它与主 梁的抗扭无关。算式中没有计入主梁的抗扭作用。
等号右边第二项是由偏心力矩M＝1*e作用所引起， 此时由于截面的转动，各主梁不仅发生竖向挠度， 而且还必然同时引起扭转，但在计算式中没有计入 主梁的抗扭作用。因此，要计入主梁的抗扭影响， 只需对等式第二项给予修正。
第五节、荷载横向分布计算
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(1)杠杆原理法，为把横向结构(桥面板和横隔粱)视 作在主梁上断开而简支在其上的简支梁。 (2)偏心压力法，为把横隔梁视作刚性极大的梁，当 计及主梁抗扭刚度影响时，此法又称为修正偏心压 力法。 (3)横向铰接板(梁)法，为把相邻板(梁)之间视作饺 接，只传递剪力。 (4)横向刚接梁法，为把相邻主梁之间视作刚性连 接，即传递剪力和弯短。 (5)比拟正交异性板法，为将主梁和横隔梁的刚度换 算成正交两个方向刚度不同的比拟弹性平板来求解。
桥梁工程荷载横向分布计算简介
•对于弯矩
•由于跨中截面车轮加载值占总荷载的绝大多 数, 近似认为其它截面的横向分布系数与跨中 相同 •对于剪力
从影响线看跨中与支点均占较大比例 从影响面看近似影响面与实际情况相差较大
计算剪力时横向分布沿桥纵向的变化
与铰接板、梁的区别: 未知数增加一倍, 力法方程数增加一倍
5 .铰接板桥计算m举例:
如图所示，l＝12.60m的铰接空心板桥横截面布置。 桥面净空为净－7＋2x0.75m人行道。全桥由9块预应力混凝 土空心板组成，欲求1、3.5号板的公路-I级和人群荷载作用 的跨中横向分布系数？
分析: 荷载横向分布影响线竖标值与刚度参数γ ，板 块数n以及荷载作用位置有关。 5.8 I (b)2
4.目前常用的荷载横向分布计算方法： （1）梁格系模型
①杠杆原理法
②偏心压力法
③横向铰接梁（板）法
④ 横向刚接梁法 （2）平板模型——比拟正交异性板法（简称G—M法） 各计算方法的共同点: （1）横向分布计算得m （2）按单梁求主梁活载内力值
二、杠杆原理法 （一）计算原理 1.基本假定：
忽略主梁间横向结构的联系作用，假设桥面 板在主梁上断开，当作沿横向支承在主梁上的简 支梁或悬臂梁来考虑。
荷载横向分布计算
一、概述
荷载: 恒载: 均布荷载（比重×截面积）
活载: 荷载横向分布
1.活载作用下，梁式桥内力计算特点：
（1）单梁 （平面问题）
P
S=P·η1（x）
x
L/4
1
（2）梁式板桥或由多片主梁组成的梁桥（空间问题）: S＝Ｐ·η（x，ｙ） 实际中广泛使用方法: 将空间问题转化成平面问题
S P (x, y) P 2 (y) 1(x)
为求1号梁的荷载 假设: a、P＝1作用于1号梁梁轴， 跨中，偏心距为e； b、 各主梁惯性矩Ii不相等； c、横隔梁刚度无穷大。 则由刚体力学: 偏心力P=1 <====> 中心荷载 P=1+偏心力矩M=1·e
•由于跨中截面车轮加载值占总荷载的绝大多 数, 近似认为其它截面的横向分布系数与跨中 相同 •对于剪力
从影响线看跨中与支点均占较大比例 从影响面看近似影响面与实际情况相差较大
计算剪力时横向分布沿桥纵向的变化
与铰接板、梁的区别: 未知数增加一倍, 力法方程数增加一倍
5 .铰接板桥计算m举例:
如图所示，l＝12.60m的铰接空心板桥横截面布置。 桥面净空为净－7＋2x0.75m人行道。全桥由9块预应力混凝 土空心板组成，欲求1、3.5号板的公路-I级和人群荷载作用 的跨中横向分布系数？
分析: 荷载横向分布影响线竖标值与刚度参数γ ，板 块数n以及荷载作用位置有关。 5.8 I (b)2
4.目前常用的荷载横向分布计算方法： （1）梁格系模型
①杠杆原理法
②偏心压力法
③横向铰接梁（板）法
④ 横向刚接梁法 （2）平板模型——比拟正交异性板法（简称G—M法） 各计算方法的共同点: （1）横向分布计算得m （2）按单梁求主梁活载内力值
二、杠杆原理法 （一）计算原理 1.基本假定：
忽略主梁间横向结构的联系作用，假设桥面 板在主梁上断开，当作沿横向支承在主梁上的简 支梁或悬臂梁来考虑。
荷载横向分布计算
一、概述
荷载: 恒载: 均布荷载（比重×截面积）
活载: 荷载横向分布
1.活载作用下，梁式桥内力计算特点：
（1）单梁 （平面问题）
P
S=P·η1（x）
x
L/4
1
（2）梁式板桥或由多片主梁组成的梁桥（空间问题）: S＝Ｐ·η（x，ｙ） 实际中广泛使用方法: 将空间问题转化成平面问题
S P (x, y) P 2 (y) 1(x)
为求1号梁的荷载 假设: a、P＝1作用于1号梁梁轴， 跨中，偏心距为e； b、 各主梁惯性矩Ii不相等； c、横隔梁刚度无穷大。 则由刚体力学: 偏心力P=1 <====> 中心荷载 P=1+偏心力矩M=1·e
桥梁工程荷载横向分布计算简介
2、横向分布系数（m）的概念：
• 多片式梁桥，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
说明：1）近似计算方法，但对直线梁桥，误差不大
2）不同梁，不同荷载类型，不同荷载纵向位置， 不同横向连接刚度，m不同。
3、横向连结刚度对荷载横向分布的影响
结论：横向分布的规律与结构横向连结刚度关系密切，
根据表中的横向影响线坐 标值绘制影响线图
公路－I级
七、横向分布系数沿桥纵向的变化
•对于弯矩
由于跨中截面车轮加载值占总荷载的绝大多数，近 似认为其它截面的横向分布系数与跨中相同
•对于剪力
从影响线看跨中与支点均占较大比例 从影响面看近似影响面与实际情况相差较大
计算剪力时横向分布沿桥纵向的变化
横向分布系数
横向分布系数 ：在横向分布影响线上加载
3. 铰接梁法
假定各主梁除刚体 位移外，还存在截 面本身的变形
与铰接板法的区别：变位系数中增加桥面板变形项
4.刚接梁法
假定各主梁间除传递剪力外，还传递弯矩
与铰接板、梁的区别： 未知数增加一倍，力法方程数增加一倍
5 .铰接板桥计算m举例：
如图所示，l＝12.60m的铰接空心板桥横截面布置。 桥面净空为净－7＋2x0.75m人行道。全桥由9块预应力混凝 土空心板组成，欲求1、3、5号板的公路-I级和人群荷载作用 的跨中横向分布系数？
值（ki）
1 ai ak 若各梁截面尺寸相同： ki Rki Rik n n 2 ai
i 1
（三） 计算举例
例2-5-3： 已知：l=19.50m，荷载位于跨中 试求：１#边梁，2＃中梁的mcq，mcr
作业
已知：l=29.16m, 38.88m，荷载位于跨中时 试求：2＃中梁的mcq，mcr
荷载横向分布系数的计算杠杆法
(
y
)
：单位荷载沿横向作用在不同位置时，对某梁所分配旳荷载 比值变化曲线，也称为对于某梁旳荷载横向分布影响线。
一、概述
P3 P3 22
P2 P2 22 P1 P1 22
x
m3 P3
m1P1
m2 P2 K
问题？
计算 3 号梁 k 点截面内力。
123 45
y
3
S P 2(y)1 (x) P'1(x) P' P 2 ( y)
1
160
2
160
3
160
4
160
5
105
表 各根主梁旳荷载横向分布系数
梁号
m0q
m0r
1、5号梁
0.438
1.422
2、4号梁
0.5
0
3号梁
0.594
0
二、杠杆原理法 The End
疑问？
（1）把空间问题转化为平面问题：近似处理措施。近似处理旳实质是什 么？
实质：在一定旳误差范围内，谋求一种近似旳内力影响面替代精 确旳内力影响面。
的荷载横向影响线坐标。
1
2号梁
图 杠杆原理法计算横向分布系数
假定荷载横向分布影响线旳坐 标为η ，车辆荷载轴重为 Pq ，轮重为 Pq/2，按最不利情 况布载，则分布到某主梁旳最 大荷载为：
则P'汽max车荷载P2横向 分(布12 系数 )为 P：
人群荷载横向分布系数为：
1
m0q 2
q
m0r r
一、概述
梁桥由承重构造（主梁）及传力构造（横梁、桥面板）两大部分构成。多 片主梁依托横梁和桥面板连成空间整体构造。 主梁内力：与桥梁横截面形式、荷载类型、荷载作用位置有关。 精确旳空间构造分析措施：有限元理论
荷载横向分布计算
R R1 R2
1
P 2
2
P 2
i P 2
m q P
P/2
P/2
1
2
3
R1 R2
η1
η2
支座反力影响线
10
3、计算实例 见教材P115
11
（二）偏心压力法
1、基本假设
横梁刚性极大,刚性横梁的微小变形可以忽略不计
PP
P/2
P/2
L f f >>f’
B f f’
12
2、基本假设的适用范围 试验证明，当B/L<0.5(称为窄桥)及具有多道横隔梁时， 刚性横隔梁假设是成立的。
i1
i1
P w
说明只需要对上式中的第二项
φ
Pe
进行修正
28
3、修正偏心压力法原理
偏心力矩M=Pe=e作用下， 弯矩静力平衡：
M=Pe=e
5
5
Ri''ai MTi1e
i1
i1
ai wi’’
φ
MT1 R1’’
R2’’ MT2 MT3
R4’’ R5’’ MT4 MT5
29
材料力学关于简支梁跨中的 扭矩与扭转角的关系
各梁竖向挠度：
M=Pe=e
wi'' aitg
根据位移与荷载的关系，
Ri'' Iiwi''
ai wi’’
φ
R1’’ R2’’
R i''Iiw i''Iia itg a iIi
R4’’ R5’’
18
弯矩静力平衡：
M=Pe=e
5
5
Ri''ai ai2Ii 1e
荷载横向分布计算详细总结(全)
⑥ 和 分别作用在1号边梁和 号边梁上时，各片梁的荷载横向分布系数调整值为：
将式(a)与式(b)相加后，与式7-2联立，可得如下方程组：
= 式(7-2)
(式7-2)的具体推导过程见下图：
图6.6
⑦解上述方程组，解得：
(式7-3)
—第 片主梁的抗扭惯性矩。
G—材料的剪切模量，对于混凝土结构，G=0.425E。
注：修正偏心压力法作出的荷载横向分布影响线是一条直线。
5.铰接板（梁）法：（①中梁和边梁抗弯刚度相等或者接近②跨中）
☆适用条件：现浇砼纵向企口缝连结的装配式桥、仅在翼板间用钢板或钢筋连接的无中间横隔梁的装配式T梁桥。此类桥横向有一定连结构造，但刚性弱，板（梁）之间的连接可以看成是铰接。
矩阵B是 阶三对角方阵，其组成规律为：主对角线上的元素均为 ，剩余两条对角线元素均为 。
矩阵C为 阶方阵，组成规律为：主对角线上元素均为0，主对角线上侧第一条对角线上元素均为 ，主对角线下册第一条对角线上元素均为 （可以将矩阵C看成是一个主对角线元素为0的特殊三对角矩阵）。具有n片主梁时，矩阵C的一般形式见下图6.2：
注：铰接板（梁）法作出的荷载横向分布影响线是一条光滑曲线。
6.刚接板（梁）法：（①中梁和边梁抗弯刚度相等或者接近；②跨中）
☆适用条件：各种桥面板刚接的肋梁桥。对于整体式板桥，使用刚接梁法计算时，把整体式板划分成 块等宽度 的板（一般 ），当做彼此之间刚接的板桥来计算其荷载的横向分布。需要注意的是，将整体式板划分成 块等宽度为 的板时，每一块板的宽跨比 不宜大于1/4。
其中： —每片主梁的抗弯惯性矩。
—每片主梁的抗扭惯性矩。
—单位宽度翼缘板的抗弯惯性矩。
—梁（板）截面宽度。
—翼缘板的悬出长度。
将式(a)与式(b)相加后，与式7-2联立，可得如下方程组：
= 式(7-2)
(式7-2)的具体推导过程见下图：
图6.6
⑦解上述方程组，解得：
(式7-3)
—第 片主梁的抗扭惯性矩。
G—材料的剪切模量，对于混凝土结构，G=0.425E。
注：修正偏心压力法作出的荷载横向分布影响线是一条直线。
5.铰接板（梁）法：（①中梁和边梁抗弯刚度相等或者接近②跨中）
☆适用条件：现浇砼纵向企口缝连结的装配式桥、仅在翼板间用钢板或钢筋连接的无中间横隔梁的装配式T梁桥。此类桥横向有一定连结构造，但刚性弱，板（梁）之间的连接可以看成是铰接。
矩阵B是 阶三对角方阵，其组成规律为：主对角线上的元素均为 ，剩余两条对角线元素均为 。
矩阵C为 阶方阵，组成规律为：主对角线上元素均为0，主对角线上侧第一条对角线上元素均为 ，主对角线下册第一条对角线上元素均为 （可以将矩阵C看成是一个主对角线元素为0的特殊三对角矩阵）。具有n片主梁时，矩阵C的一般形式见下图6.2：
注：铰接板（梁）法作出的荷载横向分布影响线是一条光滑曲线。
6.刚接板（梁）法：（①中梁和边梁抗弯刚度相等或者接近；②跨中）
☆适用条件：各种桥面板刚接的肋梁桥。对于整体式板桥，使用刚接梁法计算时，把整体式板划分成 块等宽度 的板（一般 ），当做彼此之间刚接的板桥来计算其荷载的横向分布。需要注意的是，将整体式板划分成 块等宽度为 的板时，每一块板的宽跨比 不宜大于1/4。
其中： —每片主梁的抗弯惯性矩。
—每片主梁的抗扭惯性矩。
—单位宽度翼缘板的抗弯惯性矩。
—梁（板）截面宽度。
—翼缘板的悬出长度。
荷载横向分布系数的计算
2、荷载横向分布系数的计算方法 ▪ 荷载横向分布影响线：P=1在梁上横向移动时，
某主梁所相应分配到的不同的荷载作用力。 ▪ 对荷载横向分布影响线进行最不利加载Pi，
可求得某主梁可行最大荷载力
▪ 荷载横向分布系数：将Pi除以车辆轴重。
2、荷载横向分布系数的计算方法 （1）杠杆分配法
基本假定：忽略主梁之间横向结构的联系，假设桥面 板在主梁上断开并与主梁铰接，把桥面板视作横向支 承在主梁上的简支板或带悬臂的简支板
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ai
tan
由 Ri '' Iii ''
Ri '' tanai Ii ai Ii
n
有
Ri ''ai ai2Ii 1 e
i 1
Ri ''
ai Iie
n
ai2Ii
i 1
（2）刚性横梁法
则偏心力P作用下，每片主梁分配的荷载为：
Ri Ri' Ri''
Ii
n
Ii
i 1
▪ 计算假设： ①铰式键只传递竖
荷载横向分布影响线为三角形
适用情况 ①只有邻近两根主梁参与受力 ②虽为多主梁，但计算梁端支承处荷载 ③无中间横隔梁
2、荷载横向分布系数的计算方法
（1）杠杆分配法
作业1：画 及出单3车、辆4荷号载梁作的用荷下载3横、向4分号布梁影荷响载线横，向
0.75m
分布系数 7m
0.75m
1
2 2m
3
4
（2）刚性横梁法（偏心受压法） 假定 ①横梁是刚性的：宽跨比B/l≤0.5 ②忽略主梁抗扭刚度
P/2
P/2 P/2
第三章24-荷载横向分布系数的计算-比拟法
取影响系数 K ki，即： K ki
ki
K ki ki 2B
得P 1作用在任意位置 i时分配到 k号板条的荷载为 : 即为k号板条的荷载横向影响 线的坐标值。
主梁宽度为 (全桥共n根)，则某根主梁的荷载横 b 向影响线坐标值：
Rki ki b
K ki 2 B K ki 2B n n
3. 利用附图绘制荷载横向影响线
G ( J Tx J Ty ) （4）计算考虑扭弯参数 的各梁的K 值 2E Jx Jy
一般肋式结构比拟的正交异性板， 在0 ~ 1之间，K由下式内插求得：
影响系数：K K 0 ( K 1 K 0 )
（5）计算主梁荷载横向影响线的竖标值：
在0 ~ 1之间变化；箱梁 1。
2. 原理分析
1946年 法 国 的 居 翁 （ yon 引 用 正 交 异 性 板 的 论 解 决 了 无 扭 梁 格 Gu ） 理 （ 0） 的 荷 载 横 向 分 布 计 问 题 。 算 1950年 麦 桑 纳 特 （ Masson n e） 在 保 留 参 数 的 情 况 下 使 居 翁 的 理 论 t 得到推广。 因 此 ， 习 惯 地 把 这 两 方 法 合 称 为 “ M” 法 。 个 G 应 用 图 表 计 算 荷 载 的向 分 布 。 横
实际结构： （如果 梁肋间距 a 和 b 相比桥跨结构的长度或宽度很 ） 小，并且桥面板与梁肋具有完善的结合。
纵向主梁：间距 ，每根主梁的截面抗弯 b 惯矩I x、抗扭惯矩 Tx I 横隔梁：间距 ，截面抗弯惯矩 y、抗扭惯矩 Ty a I I
（设想） 换算方法：
将主梁的截面惯矩 x 和ITx 平均分摊于宽度 I b 将横隔梁的截面惯矩 y 和ITy 平均分摊于宽度 I a
ki
K ki ki 2B
得P 1作用在任意位置 i时分配到 k号板条的荷载为 : 即为k号板条的荷载横向影响 线的坐标值。
主梁宽度为 (全桥共n根)，则某根主梁的荷载横 b 向影响线坐标值：
Rki ki b
K ki 2 B K ki 2B n n
3. 利用附图绘制荷载横向影响线
G ( J Tx J Ty ) （4）计算考虑扭弯参数 的各梁的K 值 2E Jx Jy
一般肋式结构比拟的正交异性板， 在0 ~ 1之间，K由下式内插求得：
影响系数：K K 0 ( K 1 K 0 )
（5）计算主梁荷载横向影响线的竖标值：
在0 ~ 1之间变化；箱梁 1。
2. 原理分析
1946年 法 国 的 居 翁 （ yon 引 用 正 交 异 性 板 的 论 解 决 了 无 扭 梁 格 Gu ） 理 （ 0） 的 荷 载 横 向 分 布 计 问 题 。 算 1950年 麦 桑 纳 特 （ Masson n e） 在 保 留 参 数 的 情 况 下 使 居 翁 的 理 论 t 得到推广。 因 此 ， 习 惯 地 把 这 两 方 法 合 称 为 “ M” 法 。 个 G 应 用 图 表 计 算 荷 载 的向 分 布 。 横
实际结构： （如果 梁肋间距 a 和 b 相比桥跨结构的长度或宽度很 ） 小，并且桥面板与梁肋具有完善的结合。
纵向主梁：间距 ，每根主梁的截面抗弯 b 惯矩I x、抗扭惯矩 Tx I 横隔梁：间距 ，截面抗弯惯矩 y、抗扭惯矩 Ty a I I
（设想） 换算方法：
将主梁的截面惯矩 x 和ITx 平均分摊于宽度 I b 将横隔梁的截面惯矩 y 和ITy 平均分摊于宽度 I a
荷载横向分布系数
荷载横向分布系数
荷载横向分布系数是指荷载和梁的宽度的比例关系的系数，它表明梁上的荷载是如何均匀地分布的。
它对于对梁及其抗压力能力的计算非常重要，主要决定着梁弯矩的大小。
另外，它还可以预测梁的变形程度以及梁的整体稳定性和结构安全性。
荷载横向分布系数可以通过梁的中心轴线来计算，可以用梁的节点距离来代表宽度，从而可以得到荷载横向分布系数的计算公式。
「b」和「h」分别代表梁的宽度和高度，而「P」代表点荷载，其公式如下：
荷载横向分布系数= (b/h) × (P/σ)
其中，「σ」是指梁应力，通常为允许应力。
荷载横向分布系数是梁的静健度和强度的重要决定因素。
正确的横向分布系数可以帮助梁承载最大的荷载，从而使梁受更少的变形和破坏。
荷载横向分布系数可以帮助梁充分利用载荷承受能力，可以有效减少结构成本。
荷载横向分布系数的计算-杠杆法
在实际工程中，对于不同跨径或不同截面的桥梁，需要采用其他方法进行荷载横 向分布系数的计算。
02 杠杆法的计算步骤
确定计算跨度
计算跨度是桥梁横向分布系数计算的关键参数， 它决定了荷载在各片梁之间的分布情况。
计算跨度应考虑桥梁的结构形式、材料特性、施 工方法等因素，并根据桥梁设计规范进行确定。
在实际工程中，也可以通过实测和经验公式等方 法来确定计算跨度。
感谢您的观看
THANKS
案例三：其他工程领域中的应用
总结词
除桥梁和房屋建筑外，杠杆法还可应用于其他工程领域，如大型工业厂房、大跨度结构 等。
详细描述
在这些工程领域中，杠杆法同样通过将结构简化为一系列简支梁，利用杠杆原理计算各 简支梁的弯矩和剪力，从而得到结构的荷载横向分布系数。这种方法为这些复杂结构的
承载能力评估和设计提供了重要的技术支持。
荷载横向分布系数的 计算-杠杆法
目录
CONTENTS
• 杠杆法概述 • 杠杆法的计算步骤 • 杠杆法的优缺点 • 杠杆法与其他方法的比较 • 杠杆法的实际应用案例
01 杠杆法概述
杠杆法的定义
01
杠杆法是一种计算桥梁荷载横向 分布系数的方法，通过将桥梁的 总荷载分配到各个主梁上，以确 定各主梁所承受的荷载比例。
案例二：房屋建筑中的应用
总结词
况，以确保楼面承载能力满足设 计要求。
详细描述
在房屋建筑中，杠杆法通过将楼面简化为一系列简支梁，利用杠杆原理计算各简支梁的弯矩和剪力， 从而得到楼面荷载横向分布系数。这种方法在计算楼面活荷载、均布荷载等不同类型荷载作用下的楼 面承载能力时具有广泛的应用价值。
根据弯矩和剪力的计 算结果，可以进一步 分析梁的受力性能和 稳定性。
02 杠杆法的计算步骤
确定计算跨度
计算跨度是桥梁横向分布系数计算的关键参数， 它决定了荷载在各片梁之间的分布情况。
计算跨度应考虑桥梁的结构形式、材料特性、施 工方法等因素，并根据桥梁设计规范进行确定。
在实际工程中，也可以通过实测和经验公式等方 法来确定计算跨度。
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案例三：其他工程领域中的应用
总结词
除桥梁和房屋建筑外，杠杆法还可应用于其他工程领域，如大型工业厂房、大跨度结构 等。
详细描述
在这些工程领域中，杠杆法同样通过将结构简化为一系列简支梁，利用杠杆原理计算各 简支梁的弯矩和剪力，从而得到结构的荷载横向分布系数。这种方法为这些复杂结构的
承载能力评估和设计提供了重要的技术支持。
荷载横向分布系数的 计算-杠杆法
目录
CONTENTS
• 杠杆法概述 • 杠杆法的计算步骤 • 杠杆法的优缺点 • 杠杆法与其他方法的比较 • 杠杆法的实际应用案例
01 杠杆法概述
杠杆法的定义
01
杠杆法是一种计算桥梁荷载横向 分布系数的方法，通过将桥梁的 总荷载分配到各个主梁上，以确 定各主梁所承受的荷载比例。
案例二：房屋建筑中的应用
总结词
况，以确保楼面承载能力满足设 计要求。
详细描述
在房屋建筑中，杠杆法通过将楼面简化为一系列简支梁，利用杠杆原理计算各简支梁的弯矩和剪力， 从而得到楼面荷载横向分布系数。这种方法在计算楼面活荷载、均布荷载等不同类型荷载作用下的楼 面承载能力时具有广泛的应用价值。
根据弯矩和剪力的计 算结果，可以进一步 分析梁的受力性能和 稳定性。
荷载横向分布计算(铰接板法)
δ ( i −1 ) i = δ i ( i +1 )
b = − (ω − φ ⋅ ) 2
且
δ ( i −1) i = δ i (、 i −1)
δ ( i +1) i = δ i ( i +1)
Байду номын сангаас
在铰缝（ 在铰缝（i －2）和铰缝（i ＋2）处： ）和铰缝（ ） 外荷载P在铰接缝 处引起的竖向位移： 外荷载 在铰接缝 i 处引起的竖向位移：
′′ ′′′ w1 ( x) w1 ( x) w1 ( x ) p1 ( x) = = = = 常数 （1） ） ′′ ′′′ w2 ( x ) w2 ( x ) w2 ( x ) p2 ( x )
实际上， 作用下的② 实际上，在P作用下的②号梁和在 (x)作用下的 作用下的 号梁和在g 作用下的 号梁是在不同性质的荷载（ 和 ①号梁是在不同性质的荷载（P和g (x) ）作用下的 两片梁，所以（ ）式的比例关系是不成立的。 两片梁，所以（1）式的比例关系是不成立的。 如果引入一种半波正弦荷载 P进行分析计算，那么（1）式成立、计算误差较小。 进行分析计算，那么（ ）式成立、计算误差较小。 进行分析计算 ∴各根板梁的挠曲线将是半波正弦曲线，所分配到的 各根板梁的挠曲线将是半波正弦曲线， 挠曲线 荷载是具有不同峰值的 荷载是具有不同峰值的半波正弦荷载 是具有不同峰值 波正弦荷载来分析跨中荷载横向分布的规律。 波正弦荷载来分析跨中荷载横向分布的规律。 这 样能很好地模拟板间荷载的传递关系。 i ( x ) = pi sin p 样能很好地模拟板间荷载的传递关系。所以采用半
w1 ( x) M 1 ( x) Q1 ( x) P ( x) = = = 1 = 常数 w2 ( x) M 2 ( x) Q2 ( x) P2 ( x)
b = − (ω − φ ⋅ ) 2
且
δ ( i −1) i = δ i (、 i −1)
δ ( i +1) i = δ i ( i +1)
Байду номын сангаас
在铰缝（ 在铰缝（i －2）和铰缝（i ＋2）处： ）和铰缝（ ） 外荷载P在铰接缝 处引起的竖向位移： 外荷载 在铰接缝 i 处引起的竖向位移：
′′ ′′′ w1 ( x) w1 ( x) w1 ( x ) p1 ( x) = = = = 常数 （1） ） ′′ ′′′ w2 ( x ) w2 ( x ) w2 ( x ) p2 ( x )
实际上， 作用下的② 实际上，在P作用下的②号梁和在 (x)作用下的 作用下的 号梁和在g 作用下的 号梁是在不同性质的荷载（ 和 ①号梁是在不同性质的荷载（P和g (x) ）作用下的 两片梁，所以（ ）式的比例关系是不成立的。 两片梁，所以（1）式的比例关系是不成立的。 如果引入一种半波正弦荷载 P进行分析计算，那么（1）式成立、计算误差较小。 进行分析计算，那么（ ）式成立、计算误差较小。 进行分析计算 ∴各根板梁的挠曲线将是半波正弦曲线，所分配到的 各根板梁的挠曲线将是半波正弦曲线， 挠曲线 荷载是具有不同峰值的 荷载是具有不同峰值的半波正弦荷载 是具有不同峰值 波正弦荷载来分析跨中荷载横向分布的规律。 波正弦荷载来分析跨中荷载横向分布的规律。 这 样能很好地模拟板间荷载的传递关系。 i ( x ) = pi sin p 样能很好地模拟板间荷载的传递关系。所以采用半
w1 ( x) M 1 ( x) Q1 ( x) P ( x) = = = 1 = 常数 w2 ( x) M 2 ( x) Q2 ( x) P2 ( x)
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三、荷载横向分布的计算
2、荷载横向分布系数的计算方法 常用的计算方法： ◆ 杠杆原理法 ◆ 刚性横梁法 ◆ 修正的刚性横正交异性板法（G-M法） 从分析荷载在桥上的横向分布出发，求得各梁 的荷载横向分布影响线，再通过横向最不利加载来 计算荷载横向分布系数
多主梁桥的内力计算
S P ( x, y) P 2 ( y) 1 ( x)
三、荷载横向分布的计算
1、荷载横向分布系数的概念
荷载横向分布系数表示某根主梁所承担的最大荷载与轴 重的比值
车轮荷载的横向分布
三、荷载横向分布的计算
1、荷载横向分布系数的概念 荷载横向分布系数与各主梁之间的横向联系有直 接关系。
三、荷载横向分布的计算
2、荷载横向分布系数的计算方法 荷载横向分布影响线：P=1在梁上横向移动时，某 主梁所相应分配到的不同的荷载作用力。 对荷载横向分布影响线进行最不利加载Pi，可 求得某主梁可行最大荷载力
荷载横向分布系数：将Pi除以车辆轴重。
三、荷载横向分布的计算
2、荷载横向分布系数的计算方法 （1）杠杆分配法
二、行车道板的计算
1、车辆活载在板上的分布 公路汽车荷载
轮压一般作为分布荷载处理 车轮着地面积：a1×b1
桥面板荷载压力面：a2×b2
荷载在铺装层内按45°扩散 沿纵向：a2＝a1 +2h
沿横向：b2=b1+2h
桥面板的轮压局部分布荷载：
公路桥面板上车轮荷载的扩散
P p 2a2b2
三、荷载横向分布的计算
1、荷载横向分布系数的概念 公路桥梁桥面较宽，主梁片数往往较多并与桥 面板和横隔梁联结在一起。当桥上车辆处于横向不 同位置时，各主梁参与受力的程度不同，属空间问 题，求解难度大。 应将空间问题简化为平面问题。
三、荷载横向分布的计算
三、荷载横向分布的计算
1、荷载横向分布系数的概念
②荷载在板支承处 ③荷载靠近板支承处
a a' a2 t a1 2h t
a ax a' 2x a1 2h t 2x
二、行车道板的计算
3、板的有效工作宽度
单向板的荷载有效分布宽度
（2）悬臂板
二、行车道板的计算
a a2 2c a1 2h 2c
荷载靠近板边的情况：
a a2 2c a1 2h 2c
悬臂板的有效工作宽度
二、行车道板的计算
4、行车道板的内力计算
行车道板通常由弯矩控制设计，常取沿桥长 方向1m宽板条，按梁式板计算。 根据板的有效宽度可得梁式板计算荷载， 即荷载除以相应的板有效工作宽度得到每米板 宽荷载。
二、行车道板的计算 4、行车道板的内力计算 （1）连续单向板：先计算同跨简支板跨中弯
矩M0，再修正。
主梁扭转刚度对行车道板的影响
t 1 h 4 t 1 h 4
M中 0.7M 0 M 支 0.7M 0
M中 0.5M 0
M支 0.7M 0
M 0 M 0q M 0 g
二、行车道板的计算 4、行车道板的内力计算
（1）连续单向板 1m宽简支板的跨中活载弯矩
3、板的有效工作宽度
（1）单向板
a m x max mx dy M
板的有效工作宽 度或荷载有效分 布宽度
M a mx max
二、行车道板的计算
3、板的有效工作宽度
（1）单向板 ①荷载在跨中 l l 2 a a2 a1 2h l 单个荷载
3
3
3
多个荷载
l l 2 a a2 d a1 2h d l d 3 3 3
M Aq (1 ) pb2 (l0
b2 P b ) (1 ) (l0 2 ) 2 2a 2
恒载弯矩
M Ag
1 2 gl 0 2
1m宽板条的最大设计弯矩
M A M Ag M Aq
三、荷载横向分布的计算
1、荷载横向分布系数的概念
荷载横向分布是指作用在桥上的车辆荷载如何在各 主梁间进行分配，或者说各主梁如何共同分担车辆活载。
学习情境一
桥梁结构设计
混凝土简支梁桥的计算
一、概述
计算过程 开始
拟定尺寸
荷载计算
内力计算 截面配筋验算 裂缝挠度验算
否 是否通过 是
计算结束
一、概述
简支梁桥设计计算的项目一般有： 主梁：主要承重构件 桥面板：直接承受车辆荷载，又 是主梁的受压翼缘 横隔梁：主要增强梁桥的横向刚 性，起分布荷载作用 支座：将主梁支点反力传递至墩 台
二、行车道板的计算
3、板的有效工作宽度 板有效工作宽度（或荷载有效分布宽度）：除轮压 局部分布荷载直接作用板带外，其邻近板也参与共 同分担荷载。 板有效工作宽度影响因素：板支承条件、荷载性 质、荷载位置
二、行车道板的计算
3、板的有效工作宽度
（1）单向板
行车道板的受力和变形状态
二、行车道板的计算
基本假定：忽略主梁之间横向结构的联系，假设桥面 板在主梁上断开并与主梁铰接，把桥面板视作横向支 承在主梁上的简支板或带悬臂的简支板
荷载横向分布影响线为三角形 适用情况 ①只有邻近两根主梁参与受力 ②虽为多主梁，但计算梁端支承处荷载 ③无中间横隔梁
M 0q P b1 (1 ) (l ) 8a 2
1m宽简支板的跨中恒载弯矩
M 0g 1 2 gl 8
单向板计算图式
二、行车道板的计算 4、行车道板的内力计算
（2）悬臂板内力
悬臂板计算图式
（2）悬臂板内力
二、行车道板的计算
（b2 l0 时）
（ b2 l0 时）
或
p 2 P 2 M Aq (1 ) l 0 (1 ) l0 2 4ab1
二、行车道板的计算
2、行车道板分类 按行车道板支承情况，可分为：单边支承、两边支承、三 边支承和四边支承等四种情况
行车道板的支承情况
二、行车道板的计算
2、行车道板分类 按受力情况分： 单向板：长边/短边≥2 荷载绝大部分沿短跨方向传递 可视为单由短跨承载的单向板； 双向板：长边/短边＜2 悬臂板：如翼板端边自由（即三边支承板），可作为 沿短跨一端嵌固，而另一端自由的悬臂板来分析 铰接悬臂板：相邻翼缘板在端部做成铰接接缝的情况， 按一端嵌固，一端铰接的悬臂板计算