桥梁计算示例(预应力混凝土刚架桥、连续桥面简支梁桥墩台计算实例、下承式简支栓焊桁架桥)

桥梁计算示例(预应力混凝土刚架桥、连续桥面简支梁桥墩台计算实例、下承式简支栓焊桁架桥)
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桥梁计算示例(预应力混凝土刚架桥、连续桥面简支梁桥墩台计算实例、下承式简支栓焊桁架桥)

桥梁计算涉及结构力学、材料力学及工程设计规范等多方面知识。以下是三种典型桥梁的计算示例简介:预应力混凝土刚架桥、连续桥面简支梁桥墩台计算实例以及下承式简支栓焊桁架桥。

二、连续桥面简支梁桥墩台计算实例对于连续桥面简支梁桥,墩台的设计是关键环节之一。假设一座三跨20米的简支梁桥,墩台需承受上部结构传来的竖向力、水平力及弯矩。计算时,首先依据桥面板的荷载分布确定作用于墩台的合力大小与方向;然后结合地基承载力,选择合适的墩台尺寸和基础形式(如扩大基础或桩基础)。此外,还需考虑地震作用下的墩台稳定性,确保在极端条件下不发生倾覆或滑移。

三、下承式简支栓焊桁架桥下承式简支栓焊桁架桥以其经济性和施工便利性广泛应用于中小跨径桥梁。例如,设计一座跨度为40米的桁架桥时,需对主要杆件(弦杆、腹杆)进行强度和稳定性校核。计算流程包括:1)根据静力平衡条件求解各杆件内力;2)考虑节点构造特点,采用高强度螺栓连接,并验算连接部位的抗剪和抗拉能力;3)结合疲劳荷载谱,评估关键部位的疲劳寿命。最终,通过优化杆件截面配置粘碳布加固技术交底,实现轻量化设计目标。

以上三种桥梁类型的计算示例展示了不同结构形式的设计思路和技术要点,体现了现代桥梁工程的科学性和复杂性。

在无数弹性支承上的连续梁的反力影响线

由于荷载P=1在任一支点而产生的在支点0处的反力纵矩

上式中的m,是加载节间支点编号中数值较小的号数。 根据图20之加载情况,计算支点反力的影响线纵距(重车加载)如下(考虑到P, 2 2

(14)6'、7'点纵距

F F P2 = P P 二 女

式中4M:一一由于横梁的挠曲在每根纵助上引I起的附加弯矩; Q二 必须指出,在普通钢桥面板中,附加弯矩4M;是正值,它使节间中部的弯矩增大,并位 支承点上的弯矩减少。 在用上式计算4M:时必须先算出Q:/Q 按图21所示的荷载,在多荷载作用下,x点的Q/Q为:

图21求Q/Q时的萄载位置

Q π b 6 6 b Q。= 1(包括30%冲击) 0.80

Q。= (包括30%冲击) 2.0 080

2g=0.8m, 9=0.40m, e=0.9m, x=8.251, b=15.21 Q。 元 b 6 b b b b 式 15.2 15.2 15.2 15.2 15.2 15.2 15.2

纵助跨间的弯距修正值4Mc为,

M。=Q1oxixax 7。 Q。

=97.5×1.6×0.35×0.623×0.66795×0.70 =15.90kN·m

(四车道折减30%)

在肋的支点处的弯矩修正值4M, 因横梁的变形所引起的支点弯矩修正值M,,一般是减小支点弯矩,所以,横梁变形的 影响通常是略去不计。 (ii)横肋弯矩的计算 对于图22所示轮位的支点反力,与前述计算纵肋的情况一样,把纵肋看作刚性支承连续 梁求其各支点反力,表2。 列出图22所示轮位的支点反力,在表中用1、2表示m=0左边的各支点编号。

按图23所示的荷载位置, 求 算横肋最大弯矩的所在位置。 据 参考文献中的计算公式有:

式中b=15.2m,f=3.10m, c=0.40m,e=1.55m, 故有:

图23求横助的绝对最大弯矩时的计算萄我

πx J 占 方 b 6 五 女

式中 g=0.40m,e=0.90m, b=15.2m,d=3.59m,d=6.69m, dg=9.79m,d4=12.89m

8 Q 3.14 15.2 15.2 15.2 15.2

8 Q 3.14 15.2 15.2 15.2 15.2 15.2 15.2 15.2

X sin3.14 x6.96 15.2 15.2 15.2

=2.55×0.083×0.983(0.676+0.982+0.899+0.460)×0.982=0.616 =97.5kN/m,6=7.6m(考虑中间大纵梁的弹性支承作用); 横肋弹性变形的附加弯矩为

纵横肋的弯知汇总见表4。

4.纵、横肋截面的弯曲应力计算 在计算纵肋截而应力时,对横肋 刚度为无穷大情况下的弯矩,截面几 何特征值应采用图11的数据;对于考 虑横肋弹性变形情况下的弯矩,截面 儿何特征值应采用图12的数值。 横肋截面的弯曲应力计算如下:

纵肋截面的弯曲应力计算如下: (i)跨中截面的弯曲应力:

在前面计算中,把桥的横断面上的大纵肋当作小纵助,这是为了计算方便而作的假设, 实际上矫在受力时,大纵肋、小纵肋都起作用的,因此应力实际上是不会超过的。 (ii)支点截面的弯油应力

V=114.2K1N·11 2。计算结果对比 按本算例法来计算赞贴的活载弯矩,得出的结果与电算得出的结果比较接近。 几种方法计算出横肋的最后变矩的比较见表5。

按本算例法来计算贴的活载弯矩,得出的结果与电算得出的结果比较接近。 几种方法计算出横肋的最后弯矩的比较见表5。

横肿活载弯矩计算结果

纵助最后弯矩的比较见表6,

三、主桥杆件的内力计算

主浙架结构图式,如图26所示,

主衍契采用平行弦带竖杆的三角形覆杆体系。它的优点是结构筒单,有利于现代化工厂 机械化制造和工地架设。而与常见的斜竖式题杆体系相比较,则有大节点较少,杆件也较少 等优点。 上平纵联(上风架)的结构图式,如图2所示。 上平纵联采用“K"式腹杆体系。这种腹杆体系在竖向荷载作用下,弦杆变形引起的附加 应力很小。同时,它使弦杆的变形比较均勾,腹杆的自由长度也较小,放适用宽度较宽的桥梁。

下平纵联采用交叉腹杆体系,如图36示。这种腹杆体系比较简单而且对称,使弦杆变形比 较均匀,因杆件主要受拉,适宜用作下平纵联。该体系的缺点是主桁弦杆变形所引起的腹杆内 力较大,使件的断面尺寸增大。

(一)桁架桥杆件内力分析的基本原理

【二)主力作用下的主析杆件内力

上析各杆的影响线及影响线面积计算 1)支反力R的影响线:

2)端斜杆Eg4影响线(见图28):

【3)弦杆EE影响线

Ω= 1 xlxy= 1 x64×0.875=28m 2

肝A31A3g影响线(

(5)弦杆AgsAss·的影响线(见图30): ↓=1,=32m,/=64m, H=8m

(5)弦杆AgsAs3·的影响线(见图30

/2 1H = 64×8

(7)斜杆E32433的影响线(见图32

,=21m, H=8m

2 IFI 64×8 ×Ixy= 1 ×64×1.875=60m 2

2 × 1 ! sinθ ? 64

2. 、冲击系数1+μ以及横向分布系数m、m人的计算。 (1)冲造系数1+的计算:

1+μ=1+ 15 37.5+7

对于弦杆、斜杆、支反力汽车的 影响是全桥性的 L=64m

1+μ=1+: 15

对于竖杆汽车的影响是局部的 L=16m

(2)横向分布系数m的计算(用杠杆法计算见图27) (i)当以两行车计算;重心到主桁距离a=3.18m

(i1)当以三行车计算(折减20%),9=4.73m m=3×

(i1)当以三行车计算(折减20%),9=4.73m

当以四车道计算(折减30%),8=6

取最大的m=1.653

(3)横向分布系数m人的计算: 据图27所示横向分布影响线,人群荷裁下的影响线坐标为

Q 【 xixyz 1 × 16×1=8m 2 2

图丝 横向分布系数m的让算

1+μ=+ 15 =1.280 37.5+16

m人= 以 16.6 =1.092 B 15.2

q=(g1+ 92)=(43.4 + 47)=45.2kN/m S:=q2Q

k=16kN/m(l=64m

内力影响线见图29。等代 k=15.26kN/m(/=6.4m) S=m(1+μ)kΩ =1.653 × 1.148 × 15.26 × 48 =1390kN (1)杆件A3gAg3 内力影响线见图30,等代荷 =14.92kN/m (l =64m)

S=m(1+μ)·kQ=1.653×1.148×1,92×64=1812 (5)弦杆E:F 内力影响线见图31,等代尚载k=15.10kN/m(/=6.1m) S, = m(1 + u)k() =1. 653× 1.148 ×15.1×60 = 17 :9k N

图30件44s内力影命线

×12.928=481kN(

k=23.0kN/m(l=27.428m)

3杆件A3E内力影哟线

内方影响线见图35。等代荷载,k1=17.02(1=54.857m) : S2=m(1+μ)kQ=1.653×1.148×17.02×29.093

5.用影响线加载求人群荷载 二 杆力S α=0.125

mA=1.092, qA=5kN/m²

db51∕t 5012-2013 四川省白蚁防治技术规程(7)杆件4gE342

(三)读向附加力诈用下的主辉杆件内力计算 据《矫规》,需计算横向附加力中的风力,而横矫向风力为横向风力乘以迎以积。横向 风压按《桥规》。本例计算如下:

一风载体型系数,K,=1.3; Ka—风压商度变化系数,K、"1.0; K,一一地形,地理条件系数,K=1.0。 : W=KKKsK4W,=1x1.3×1.0x1.0x600=780Pa 据《桥规》,横向风力可按下列各式计算:

上纵联上的风力强度为,

W=kW W=h2W W=kshW

W上= : W=1.25kN/m 2 下纵联上的风力强度为:

某标段陆地现浇支架预应力施工方案W=W+W2+ W 2 =0.234+0.780+1.250 =2.264kN/m

2=16×48 =12m 64

Ωv= 2y×/= 1 × 12 ×64 =384 m² 2 =±31.61 1.2

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