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第九讲 荷载横向分布计算--偏心压力法
有挠度又有扭转,但公式中未计入主梁 的抗扭作用;需对第二项进行修正。
偏心压力法
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考 虑 主 梁 抗 扭 的 计 算 图 示
竖向反力与扭矩的关系
偏心压力法
31
转动时的扭矩平衡
偏心压力法
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考虑主梁抗扭刚度后任意k号梁的横向影 响线竖标为: I ea I
ki
k
I
i 1
n
k k
△=(7.00-4 1.60) / 2 0.3m
•
7.1号梁的活载横向分布系数可计算如下 汽车荷载
1 1 mcq q ( q1 q 2 q 3 q 4 ) 2 2
1 11 ( xq1 xq 2 xq 3 xq 4 ) 2 x
P d
1 2 3
d
4 5
EIH1∞ຫໍສະໝຸດ B/223
4 5 B/2
分析结论
在中间横隔梁刚度相当大的窄桥上,
在沿横向偏心布置的活载作用下,总是
靠近活载一侧的边梁受载最大。
偏心压力法
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考察对象 跨中有单位荷载P=1作用在1#边梁 上(偏心距为e)时的荷载分布情况
计算方法
偏心荷载可以用作用于桥轴线的中心
1 2 a i Ii i 1 n
当荷载作用在1#边梁轴线上时,e=a1,
'' R11
a12 I1
2 a i Ii i 1 n
如果各主梁得截面相同,则
'' R11
a12
2 a i i 1 n
o o
R11’’———— 第二个脚标表示荷载作用位置, 第一个脚标表示由于该荷载引起反力的 梁号。
刚性横梁法的精度 边梁偏大,中梁偏小
偏心压力法
27
4
修正刚性横梁法
计算原理 用偏压法计算1#梁荷载横向影响线坐标:
1i
I1
n i 1 i
I a I
i 1
ea1 I1
n 2 i i
偏心压力法
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第一项由中心荷载 P=1 引起,各主梁有
挠度无转角,与主梁的抗扭无关;
第二项由偏心力矩 M=1.e 引起,各主梁
'' i
2 2 式中, ai2 I i a12 I1 a2 I 2 an I i i 1
n
故偏心力矩M=1.e作用下 R
'' i
eai I i
2 a i Ii i 1 n
各主梁分配的荷载为:
注意: 式中,e和ai位于同一侧时乘积取正号, 异侧取负号。 对1#边梁, R '' ea1I1
1 0.60 (4.60 2.80 1.50 0.30) 0.538 2 4.80
•
人群荷载
11
0.60 0.75 mcr xr 4.80 0.30 0.684 x 4.80 2
8.求得1号梁的各种荷载横向分布系数后, 就可得到各类荷载分布至该梁的最大荷 载值。
说明:
实用中:
(1)求弯矩
跨中(Mmax),可按mc计算 其它截面,一般按mc计算, 但mc 与m0相差较大时,考虑其变化 (2)求剪力 支点(Qmax),近端考虑变化,远端不考虑 其它截面,视具体情况考虑其变化
偏心压力法 42
思考题:计算跨径19.50m,六梁式,设计荷载为:
公路——Ⅱ级及人群荷载。试分别求出荷载位于跨中
Ik Rki Rik Ii
此即k号主梁的荷载横向影响线在各梁位 处的竖标
偏心压力法
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若各主梁截面相同,则
ki Rki Rik
1号梁横向影响线的竖标:
I1
11 R11
Ii
i 1
n
a12 I1
2 a i Ii i 1 n
15 R51
I1
Ii
mc
l/4
m0
mc
l/4
m0
偏心压力法 39
(2)有多根内横隔梁的情况:
mc
m0
第一道内横隔梁
mc m0
偏心压力法
40
荷载横向分布系数沿桥跨的变化
荷载位于支点处的横向分布系数m0——
杠杆法 荷载位于跨中处的横向分布系数mc—— 其它方法 桥跨其它位置的处理方法(如前面图 示):
偏心压力法 41
'' i
'' i
偏心压力法
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载偏 分心 布荷 图载 1 对 各 主 梁 的 荷
P=
∑ ∑
∑ ∑
根据力矩平衡 条件可得: 则:
e
2 a i Ii i 1 n
'' 2 R a a i i i I i 1 e i 1 i 1
n
n
tg
R tgai Ii
荷载P=1和偏心力矩M=1.e 来替代
偏心压力法 5
载偏 分心 布荷 图载 1 对 各 主 梁 的 荷
∑ ∑ ∑ ∑
P=
1.中心荷载P=1的作用
各主梁产生同样的挠度:
' 1 ' 2
' n
简支梁跨中荷载与挠度的关系:
R i’
' 3 R ' il i 48EIi
R I i
公路-Ⅱ级
480
ηq3
ηq1
ηq2
η
η
1. 此桥在跨度内设有横隔梁,具有强大的 横向连结刚性,且承重结构的长宽比为
l 19.50 2.4>2 B 5 1.60
故可按刚性横梁法来绘制横向影响线并 计算横向分布系数。
2.各根主梁的横截面均相等,梁数n=5, 梁间距为1.60m
2 2 2 2 则: ai2 a12 a2 a3 a 4 a5 = i 1
偏心压力法 19
例题
计算跨径 L=19.50m 的桥梁横截面如图
所示,试求荷载位于跨中时l号边梁在汽
车荷载和人群荷载作用下的荷载横向分
布系数 。
偏心压力法
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刚性横梁法横向分布系数计算图示
75 700 75
1 105 50 r 160 180
2 160 130
3 160 180
4 160
5 105
偏心压力法
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3.偏心荷载P=1对各主梁的总作用
设荷载位于k号梁上e=ak,则任意I号主 梁荷载分布的一般公式为:
Rik Ii
Ii
i 1
n
ai ak I i
2 a i Ii i 1 n
关系式:
Ii Rik Rki Ik
偏心压力法 15
求P=1作用在1号梁上,边梁的荷载:
i 1
n
a12 I1
2 a i Ii i 1 n
偏心压力法
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若各主梁截面相同,则:
1 a12 11 n n 2 a i
i 1
1 a12 15 n n 2 a i
i 1
有了荷载横向影响线,就可根据荷载沿 横向的最不利位置计算相应的横向分布 系数,再求得最大荷载。
i
a I
i 1
n
2 i i
抗扭刚度系数为:
1 Gl 1 12E
2
I a I
1
Ti 2 i i
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偏心压力法
与梁号无关,只取决于结构的几何 尺寸和材料特性 1#梁的横向影响线竖标为:
1i
I1
I
i 1
n
i
ea1 I1
a I
i 1
n
2 i i
偏心压力法
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2 2 2 (2 1.60 ) + 1.602+0+(- 1.60 ) +(- 2 1.60 ) =25.60m2
5
3.l号梁横向影响线的竖标值为:
a12 1 1 (2 1.60) 2 11= n 0.20 0.40 0.60 n 5 25.60 2 a i
i 1
当主梁的 间距相同时,
12 a
n
2 i
B
2
其中,n——主梁根数 B——桥宽 ——与主梁根数有关的系数
n
ζ
4
5
6
7
1.067 1.042 1.028 1.021
则,
1 GIT l 2 1 ( ) EI B
(砼的剪切模量 G=0.425E) 由此可知,l/B越大,抗扭刚度对横向分 布系数的影响越大。
i 1
若各主梁的截面 1 均相同, 则: ' ' ' R1 R2 Rn n
2.偏心力矩M=1.e的作用
桥的横截面产生绕中心点的转角,
'' 各主梁产生的竖向挠度为: i ai tg
根据主梁的荷载挠度关系:
则: R'' tga I i i i
R I i
R11
I1
Ii
i 1
n
a I
n i 1
2 1 1
2 a i Ii
R51