1) 计算图1所示T 梁翼板所构成铰接悬臂板的设计内力。
桥梁荷载为公路—Ⅰ级,桥面铺装为80mm厚C50混凝土配@φ8100钢筋网;容重为253kN/m/;下设40mm 厚素混凝土找平层;容重为233kN/m/,T 梁翼板材料容重为253kN/m /。
图 1 铰接悬臂行车道板 (单位:mm )解:a .恒载及其内力(以纵向1m 宽的板条进行计算)每延米板上的恒载g ;钢筋混凝土面层g 1:...kN/m 008⨯10⨯25=200素混凝土找平层g 2:...kN/m 004⨯10⨯23=092 T 梁翼板自重g 3:....kN/m 008+014⨯10⨯25=2752合计: i g =g .kN/m =567∑每米宽板条的恒载内力弯矩 ...kN m Ag M gl 2201=--⨯567⨯100=-284⋅21=2 剪力 g ...kN Ag Q l 0=⋅=567⨯100=567b .公路—Ⅰ级荷载产生的内力要求板的最不利受力,应将车辆的后轮作用于铰缝轴线上,见图2,后轮轴重为P =140kN ,着地长度为2=0.2m a ,宽度为 2b .m =060,车轮在板上的布置及其压力分布图见图1-1图2公路—Ⅰ级荷载计算图式(单位:mm )由式 ...m...m a a H b b H 1212=+2=020+2⨯012=044=+2=060+2⨯012=084一个车轮荷载对于悬臂根部的有效分布宽度:...m>1.4m a a l 10=+2=044+142=186(两后轮轴距)两后轮的有效分布宽度发生重叠,应一起计算其有效分布宽度。
铰缝处纵向2个车轮对于悬臂板根部的有效分布宽度为:作用于每米宽板条上的弯矩为:作用于每米宽板条上的剪力为:c. 行车道板的设计内力2) 如图23所示为一座桥面板为铰接的T 形截面简支梁桥,桥面铺装厚度为0.1m ,净跨径为1.4m ,试计算桥面板根部在车辆荷载作用下的活载弯矩和剪力。
(车辆前后轮着地宽度和长度分别为:m b 6.01=和m a 2.01=;车辆荷载的轴重kN P 140=)图23解:(1)荷载轮重分布在桥面板顶面的尺寸:沿纵向:m a 4.01.022.02=⨯+=沿横向:m b 8.01.026.02=⨯+= 板顶分布荷载:24444.1944.08.02140m kN p =⨯⨯= (2)板的有效宽度悬臂板边缘:m a a 4.020==悬臂板根部:m l a a 8.17.024.0202=⨯+=+=(3)悬臂板根部内力 每米宽悬臂板在根部的活载弯矩:m kN M -=-⨯=7222.98.11)48.07.0(22140 每米宽悬臂板在根部的活载剪力:kN Q 4444.198.1122140=⨯⨯= 3) 如图3所示,悬臂板上有四个轮重①~④,求其根部o 点单位宽度上的最大负弯矩。
图 3解:a.计算B I 、S I悬臂端垂直于悬臂跨径的边梁,其绕纵轴y 的惯性矩,取纵桥向单位梁长...B I m 341=⨯10⨯07=002858312。
悬臂板根部绕纵轴y 的惯性矩,取纵桥向单位梁长,...S I m 341=⨯10⨯06=001812。
b.求A 由B I /S I =1.558,自表2-4查取A 值,其法如下:.,.,B S t I x B t I l l 21006000==201588===0300。
l ξ0:轮重○1、○3,.l ξ01200==0245000;轮重○2、○4,.l ξ03000==065000。
A 值用直线插入法求取。
轮重○1、○3:0.20 1.120 1.010 0.24 1.138 1.079 1.0380.40 1.210 1.150轮重○2、○4:0.60 1.270 1.205 1.160c. 悬臂根部弯矩计算:()x PA M Ay ch x πξ0⎡⎤⎢⎥-1⎢⎥=⎢⎥⎢⎥-⎣⎦∑轮重○1 ,..kN m/m ..().xo M ch π1⎡⎤⎢⎥-70⨯10791==-12623⋅⎢⎥1079⨯14⎢⎥12-0⎣⎦ 轮重○2 ,..kN m/m ..().xo M ch π2⎡⎤⎢⎥-70⨯12051==-23127⋅⎢⎥1025⨯14⎢⎥⎢⎥30-0⎣⎦轮重○3 ,..kN m/m .().xo M ch π3⎡⎤⎢⎥-70⨯10791==-24042⋅⎢⎥1079⨯0⎢⎥12-0⎣⎦ 轮重○4 ,..kN m/m .().x M ch π04⎡⎤⎢⎥-70⨯12051==-26849⋅⎢⎥1205⨯0⎢⎥⎢⎥30-0⎣⎦以上计算未考虑冲击系数,悬臂板冲击系数取1μ+=1.3。
4) 如图4示为一桥面宽度为净9-9+2×1.5m 人行道的钢筋混凝土T 形梁桥,共设五根主梁。
试求荷载位于支点处时1号和2号主梁相应于汽车荷载和人群荷载的横向分布系数。
图 4解:⑴首先绘制1号梁和2号梁的荷载横向影响线,如图2-59b 所示。
⑵在荷载横向影响线上确定荷载沿横向最不利的布置位置。
《桥规》规定对于汽车荷载,车辆横向轮距为1.80m ,两列汽车车轮的横向最小间距为1.30m ,车轮离人行道缘石的最小距离为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配给1号梁的最大荷载值为:汽车荷载: max ..q qi P P R P η=⋅=⨯0818=040922∑ 人群荷载: max ..r r r r R P P η0=⋅⋅15=1386式中P 和r P 0相应为汽车荷载轴重和每延米跨长的人群荷载集度;qi η和r η为对应于汽车车轮和人群荷载集度的影响线坐标。
由此可得1号梁在汽车和人群荷载作用下的最不利荷载横向分布系数分别为409.00=q m 和.r m 0=1386。
同理可计算得2号梁的荷载横向分布系数为.q m 0=0795和00=r m 。
5) 计算跨径m l 12.29=的桥梁横截面如图3所示,试求荷载位于跨中时,1号和2号主梁的荷载横向分布系数。
解:此桥在跨度内设有二道端横梁,五道中横梁,具有强大的横向连接刚性,且承重结构的长宽比为: 故可按偏心压力法来绘制横向影响线,并计算相应汽车荷载和人群荷载的横向分布系数cq m 和cr m 。
该桥有5根主梁,各主梁的横截面均相等,主梁间距为2.2m ,则:由式(2-37)得1号梁的横向影响线竖标值为:同理可得2号梁的横向影响线竖标值为:4.021=η;0.025=η。
由η11和η15绘制1号梁的横向影响线,由η21和η25绘制2号梁的横向影响线,见图5b 和c 所示,图中按《桥规》规定确定了汽车荷载的最不利荷载位置。
图5 偏心压力法c m 计算图式(单位:mm )(a )桥梁横截面;(b )1号梁横向影响线;(c )2号梁横向影响线由11η和15η计算1号梁横向影响线的零点位置。
设零点至1号梁位的距离为x ,则:2.02.246.0x x -⨯= 解得: m x 6.6= 于是,1号梁的荷载横向分布系数计算如下: 汽车荷载:()().......cq qi q q q q m ηηηηη123411106==+++=⋅62+44+31+13=068222266∑ 人群荷载:......cr r m η0615⎛⎫==⋅66+01+=0677 ⎪662⎝⎭ 同理可求出2号梁的荷载横向分布系数为:.cq m =0541;.cr m =04396) 无中横隔梁的横向铰接T 形梁桥,跨径.m l =100,桥面宽度为净-7+20.25m ⨯,由间距b=1.5m的5根主梁组成。
主梁的截面尺寸如图11所示。
试计算各主梁的荷载横向分布系数。
图 11解:○1计算抗弯惯矩I 和抗扭惯矩T I主梁翼板的平均厚度为: h mm 100+140==1202 截面形心距翼板顶面的距离x a 为:抗弯惯矩I :323700=160700160700179.11500-160120121I 11⨯⨯+⨯⨯-+⨯⨯22()()() 抗扭惯矩T I :对于翼板,11t 1200.1b 1500=<,查表2-6可得1c =13; 对于梁肋,22t 1600.276b (700-120)==,查表2-6可得:2c 0.275=。
则: 4103331001517160580275.0120150031mm t b c I i i i T ⨯=⨯⨯+⨯⨯⨯==∑○2 求刚度参数γ和β由计算结果可见,β值对正则方程(2-67)系数的影响只有3%左右,因此可以忽略不计其影响。
○3 绘制跨中荷载横向分布影响线 从附录I 中所属5-1、5-2和5-3的分表,在γ=0.60与γ=1.00之间内插求γ=0.888的影 响线竖标值23i i i ηηη1、、,并绘成各梁的荷载横向分布影响线如图12b 、c 和d 。
○4 计算各主梁的荷载横向分布系数 汽车荷载的横向最不利布置如图7-1 b 、c 和d 所示,则得各主梁的横向分布系数1号梁 1(0.7310.207)0.4692cq m =+=2号梁 1(0.2570.4360.2330)0.4632cq m =+++=3号梁 1(0.3810.098)20.4792cq m =+⨯=图12 1、3和5号梁的荷载横向分布影响线(单位:mm )7) 图21为一钢筋混凝土简支T 梁桥,共设五根主梁。
试求:①?用杠杆原理法绘出1、2、3号梁荷载横向分布影响线;②?用偏心受压法绘出1、2、3号梁荷载横向分布影响线;③?用杠杆法计算1、2、3号梁的荷载横向分布系数;④?用偏心受压法计算1、2、3号梁的荷载横向分布系数。
图21解:①?杠杆原理法:1号梁荷载横向分布影响线:2号梁荷载横向分布影响线: 3号梁荷载横向分布影响线②?偏心压力法:1号板:η11=η15=2号板η21=η25=3号板η31=η51=0.2③1号梁横向分布系数:人群荷载:m oY=1.844;汽车荷载:m oq=0.5×0.875=0.4382号梁横向分布系数:人群荷载:m oY=0;汽车荷载:m oq=0.5×(0.063+0.813)=0.4383号梁横向分布系数:人群荷载:m oY=0;汽车荷载:m oq=0.5×(0.594+0.594)=0.594④?1号梁横向分布系数:人群荷载:m cY=0.684;汽车荷载:m cq=0.5×(0.588+0.363+0.2)=0.5762号梁横向分布系数:人群荷载:m cY=0.442;汽车荷载:m cq=0.5×(0.394+0.281+0.2+0.088)=0.482 1号梁横向分布系数:人群荷载:m cY=0.2;汽车荷载:m cq=0.5×(0.2+0.2+0.2+0.2)=0.4。