橫向分布系數(shù)計(jì)算.ppt

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1、5.3橫向分布系數(shù)計(jì)算5.3.1荷載橫向分布系數(shù)的概念荷載橫向分布是指作用在橋上的車輛荷載如何在各主梁間進(jìn)行分配，或者說各主梁如何共同分擔(dān)車輛活載。荷載橫向分布計(jì)算所針對(duì)的荷載主要是活載，因此又叫做活載橫向分布(distributionofliveload)計(jì)算。Simplesupportedbeam簡(jiǎn)支梁onedimension一維桿件η1(x)Poxz單梁上某截面的內(nèi)力(彎矩、剪力)影響線：該截面內(nèi)力值：(a)在單梁上Superstructuresystem上部結(jié)構(gòu)系------twodim

2、ension二維(b)在5片主梁形成的整體梁橋上某梁上某截面的內(nèi)力(彎矩、剪力)影響面：梁橋由承重結(jié)構(gòu)(主梁)及傳力結(jié)構(gòu)(橫隔梁、橋面板)兩大部分組成。多片主梁依靠橫隔梁和橋面板連成空間整體結(jié)構(gòu)。公路橋梁橋面較寬，主梁的片數(shù)往往較多，當(dāng)橋上的車輛處于橫向不同位置時(shí)，各主梁不同程度的要參與受力，精確求解這種結(jié)構(gòu)的受力和變形，需要借助空間計(jì)算理論。但由于實(shí)際結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，完全精確的計(jì)算較難實(shí)現(xiàn)，目前通用的方法是引入橫向分布系數(shù)，將復(fù)雜的空間問題合理的簡(jiǎn)化為平面問題來求解—空間理論的實(shí)用計(jì)算方法。設(shè)梁

3、上某點(diǎn)截面的內(nèi)力影響面為：該截面的內(nèi)力值為：其中即為：當(dāng)P作用于a(x,y)時(shí)沿橫向分布給某梁的荷載。何時(shí)分離變量是足夠精確的？：?jiǎn)挝缓奢d沿橫向作用在不同位置時(shí)，該主梁所分擔(dān)的荷載比值變化曲線，也稱為該主梁的荷載橫向分布影響線。123453問題：計(jì)算3號(hào)梁k點(diǎn)截面內(nèi)力？m：稱為荷載橫向分布系數(shù)，表示某種活載作用下，沿橋橫向，某根主梁所承擔(dān)的最大荷載與軸重之比(通常小于1)。基本概念的幾點(diǎn)解釋：(1)活載的種類及軸重的含義汽車荷載—車道荷載人群荷載Pr=wPor(kN/m)，均布荷載qk(kN/m

4、)集中荷載Pk(kN)其中，w為人行道寬度，Por為人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)qk、Pk、Pr，統(tǒng)一簡(jiǎn)記為P，沿襲習(xí)慣稱為“軸重”。且對(duì)qk、Pk沿襲習(xí)慣，將qk/2、Pk/2稱為“輪重”，記為P/2。公路橋梁車道荷載縱向布置圖式qkPk公路橋梁人群荷載縱向布置圖式Pr公路橋梁車道荷載橫向布置圖式P/2P/2P/2P/21.8m1.8m1.3m0.5mw/2w/2公路橋梁人群荷載橫向布置圖式Prw/2w/2Pr(2)“最大”的來源考慮汽車荷載橫向分布時(shí)，汽車荷載在車行道范圍內(nèi)位置可以靈活，但必

5、須要滿足規(guī)范對(duì)橫向布置要求，在計(jì)算m時(shí)應(yīng)求某種最不利布置，使所求的主梁分擔(dān)的荷載達(dá)到最大。考慮人群荷載時(shí)，按布置(可一側(cè)可兩側(cè))或不布置分析最不利情況，使所求的主梁分擔(dān)的荷載達(dá)到最大。(3)某根主梁求m時(shí)必須指明主梁號(hào)，不同的主梁m不同。(4)m為什么定義成無量綱的量？為什么按照關(guān)于軸重的倍數(shù)計(jì)算？使用方便，約定俗成(5)m如何使用？求出m后，將mq乘以軸重qk，Pk，就是汽車荷載作用下沿橋橫向這根主梁所分擔(dān)的最大荷載。將mr乘以軸重Pr，就是人群荷載作用下沿橋橫向這根主梁所分擔(dān)的最大荷載。(6

6、)求m的思路？先求η2(y)，含義是單位力1沿橫橋向移動(dòng)，位于某處y時(shí)，該主梁分擔(dān)的荷載。根據(jù)qk、Pk、Pr的橫向布置要求，分別將它們按最不利的原則布置在η2(y)上，獲得一組關(guān)于qk/2、Pk/2、Pr的平行力系，則把空間問題轉(zhuǎn)化為平面問題：近似處理方法。理論和試驗(yàn)研究表明，對(duì)于直線梁橋，當(dāng)通過沿橫向的撓度關(guān)系確定荷載橫向分布規(guī)律時(shí)，由此而引起的誤差很小。如果考慮到實(shí)際作用在橋上的荷載并非只是一個(gè)集中荷載，而是分布在橋跨不同位置的多個(gè)車輪荷載，那么此種誤差就更小。梁橋空間計(jì)算實(shí)用方法的計(jì)算原

7、理歸納：（1）梁橋空間計(jì)算的實(shí)用近似方法，是建立在一個(gè)近似的內(nèi)力影響面去代替精確的內(nèi)力影響面基礎(chǔ)上的。近似內(nèi)力影響面可用變量分離的方法得到，其坐標(biāo)。（2）在梁橋空間結(jié)構(gòu)的近似計(jì)算中，“荷載橫向分布”僅是借用的一個(gè)概念，實(shí)質(zhì)是“內(nèi)力”橫向分布。只是在變量分離后在計(jì)算式的表現(xiàn)上成了“荷載”橫向分布。（3）嚴(yán)格地說，任意位置（x,y）上的各個(gè)內(nèi)力S(x,y)都有各自的內(nèi)力影響面，在實(shí)用計(jì)算方法中，應(yīng)有各自的荷載橫向分布系數(shù)。實(shí)際上，主梁各截面彎矩的橫向分布系數(shù)均采用全跨單一的跨中截面橫向分布系數(shù)，但剪

8、力必須考慮橫向分布系數(shù)的變化。（荷載橫向分布系數(shù)：主梁的連接、荷載類型、荷載的位置）不同橫向連接剛度對(duì)荷載橫向分布的影響：1234512345橫向無聯(lián)系EI=0，中梁承受荷載為P(m=1)，其它各梁為01234512345EI→∞，各梁承受荷載為P/5(m=1/5)12345123450