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如何用梁格法计算曲线梁桥桥梁分析

如何用梁格法计算曲线梁桥桥梁分析
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如何用梁格法计算曲线梁桥桥梁分析

一、梁格法既有相当精度又较易实行

对曲线梁桥,可以把它简化为单根曲梁、平面梁格计算,也可以几乎不加简化地用块体单元、板壳单元计算。

单根曲梁模型的优点是简单,缺点是:几乎所有类型的梁单元都有刚性截面假定,因而不能考虑桥梁横截面的畸变,总体精度较低。

块体单元、板壳单元模型,优点是:与实际模型最接近,不需要计算横截面的形心、剪力中心、翼板有效宽度,截面的畸变、翘曲自动考虑;缺点:输出的是梁横截面上若干点的应力,不能直接用于强度计算。对于位置固定的静力荷载,当然可以把若干点的应力换算成横截面上的内力。对于位置不固定的车辆荷载,理论上必须采用影响面方法求最大、最小内力。板壳单元输出的只能是各点的应力影响面。把各点的应力影响面重新合成为横截面的内力影响面,要另外附加大量工作。这个缺点使得它几乎不可能在设计中应用。

梁格法的优点是:可以直接输出各主梁的内力,便于利用规范进行强度验算,整体精度能满足设计要求。由于这个优点,使得该法成为计算曲线梁桥和其它平面形状特殊的梁式桥的唯一实用方法。它的缺点在于,它对原结构进行了面目全非的简化,大量几何参数要预先计算准备,如果由计算者手工准备,不仅工作量大,而且人为偏差较难避免。

二、如何建立梁格力学模型

1. 纵梁个数、横梁道数、支点与梁单元

对于有腹板的箱型、T 型梁桥,其梁格模型中纵向主梁的个数,应当是腹板的个数。对于实心板梁,纵向主梁的个数可按计算者意愿决定。全桥顺桥向划分M 个梁段,共有M+1 个横截面,每个横截面位置,就是横向梁单元的位置。支点应当位于某个横截面下面,也就是在某个横向梁单元下面。每一道横梁都被纵向主梁和支点分割成数目不等的单元。纵、横梁单元用同一种最普通的12 自由度空间梁单元,能考虑剪切变形影响即可。

2. 纵向主梁的划分、几何常数计算

对于箱型梁桥,从什么地方划开,使其成为若干个纵向主梁?汉勃利提出了一个原则:应当使划分以后的各工型的形心大致在同一高度上。笔者曾经用有限条法进行过考核,发现依据这一原则,依各主梁弯矩、剪力计算出的正应力、剪应力,与有限条的吻合性确实较好。

试算的具体划分步骤如下:

(2)对各工型的翼板计算有效宽度

(3)按有效宽度计算各工型的形心

(4)比较各工型的形心高度,若不在一条直线上且偏离较大,返回(1)重新来看。完全满足汉勃利的原则,是相当难的。

需要计算的纵向主梁几何常数:工型的全面积、抗剪面积,考虑有效宽度的形心位置、两个弯曲惯矩,绕水平纵轴的自由扭转惯矩。在自由扭转惯矩计算上存在错误较多。汉勃利的自由扭转惯矩计算公式是:

C=2*h2*t1*t2/(t1+t2)

其中C —单位宽度顶、底板联合自由扭转惯矩,h—顶、底板中面间距;t1、t2—顶、底

板平均厚度。C 值乘以顶、底板平均宽度,得工型一侧的扭转惯矩。工型另一侧的扭转惯矩同法计算再相加。如果只有顶板或是实心板,则

C=t3/6

应该注意的是,按上面方法算得的各主梁扭转惯矩之和,只等于整体横截面自由扭转惯矩的1/2。另外1/2 的扭转惯矩是由各主梁腹扳的竖向抗剪效应提供的。抗剪面积,对于箱形、T 形截面,就是腹板的截面积,因为按照桥梁设计理论中,顶、底板是不承受竖剪力的。还要指出:工型的形心的横向位置,就取在腹板的厚度中线上,不需要计算,其竖向位置,则应按计算值。

3. 横梁几何常数计算

横梁代表的是指定横截面两侧各1/2纵向梁单元长度范围内的顶、底板和横隔板。对顶、底板,需要计算单位宽度的抗弯惯矩、等效抗剪面积、抗扭惯矩,再乘以横梁代表的宽度,再迭加横隔板(如果该位置有的话)的相应常数。抗扭惯矩与前面的公式相同。

汉勃利[1]的单位宽度等效抗剪面积公式是

对于箱型梁的顶、底板

As=E/G * (t13+ t23) * tw3 / (B2tw3 + (t13+ t23)*B*h)

其中E、G—混凝土的弹性模量、剪切模量,其它变量见下图。

汉勃利根据闭合框架推导出箱形截面的横向等效抗剪面积As

如果是只有顶板或是实心板:

As= t1*5/6

4. 梁格模型节点的平面坐标

各截面处各工型的形心的平面坐标,或者说是截面水平形心主轴与各腹板中线交点的平面坐标,就是梁格纵向主梁节点的平面坐标。因此,实际上等宽度的桥梁,由于它的腹板在中墩附近向箱内加厚,对于斜腹板的箱梁,其截面水平形心主轴在中墩处通常有所降低,所以对应的梁格模型,就不会是等宽度的了,在中墩附近变窄,见下图。

一个等宽单室箱梁的梁格模型的平面图

梁格力学模型的深一步讨论

5. 梁格力学模型是否平面?

在梁格模型里,纵向主梁单元是沿着它的形心走的。变高度梁的形心也是变高度的。即使是等高度梁,由于底板加厚、考虑翼板有效宽度,形心高度也有变化。这两种情况下的形心位置,都是跨间高、墩台附近低,像拱一样。所以梁格模型不应当是平面的。对于刚构体系的梁桥,如果能建立变高度的梁格模型,“拱”的效应就可以计算出来。对与连续梁,采用平面梁格应当足够了。

既然在梁格模型的纵向主梁单元是沿着它的形心走的,那么在支点截面,形心是在支点上方一定高度,梁格模型不应当直接摆放在支点上,而应当通过竖向刚臂与支点联系,象个有腿的长条板凳一样。按照经典的弹性薄壁杆理论,弯曲变形是绕着形心发生的,扭转变形是绕着剪力中心发生的。所以,在计算弯曲效应时,板凳腿取形心高度,在计算扭转效应时,板凳腿取剪力中心高度。但弯曲和扭转是同时发生的,板凳腿有两种高度,会不会把变形“卡死”?不会,因为在这里我们只是做了个数字游戏,并没有在同一位置上安装一长一短两个刚臂。

三、计算车辆荷载效应及内力组合

这项计算取决于所用的软件能否计算梁格模型的内力影响面,和对影响面动态布载。如果没有这功能,麻烦就大了,只能对位置固定的荷载进行复核性计算了。与影响面方法对应的,还有内力横向分配理论的方法。从理论上说,两种方法的结果,都覆盖了曲线梁桥所有部位的最大最小内力,数值虽然有差别,都是安全的。影响面方法更精确一些,但缺点是它不能计算全桥扭矩包络图,而内力横向分配方法可以。而扭矩包络图对曲线梁桥设计计算是非常重要的。

四、计算预应力

对曲线梁桥进行预应力计算,必须计算横截面的剪力中心。笔者仔细研究了目前广泛应用的4 个结构/桥梁分析软件(ANSYS,SUP2000,MIDAS, 桥梁博士),发现只有ANSYS 的

Beam24 属弹性薄壁杆单元,可以计算单室薄壁杆截面的剪力中心。单箱双室截面,只要左右对称,可以把中腹板略去后按单室截面计算。除此之外的截面,ANSYS 也无法计算。

预应力钢索要用等效的空间力代替。钢索等效空间力是:竖向分力、水平分力、轴向压力、轴向压力绕主形心轴U(大致水平)的力矩、水平分力绕剪力中心轴的力矩,共5项。因

为钢索分别归属于各主梁,它们的空间力也相应地作用于各主梁,所以轴向预压力绕主形心轴V(大致垂直)的力矩、竖向分力绕剪力中心轴的力矩就不需要考虑了。

钢索化为等效空间力之前,要扣除各项应力损失。摩擦损失、回缩损失、松弛损失尚可手算,徐变应力损失只能在梁格的徐变计算中同步得到,或者利用近似公式计算。

此外应注意,应用上述4 个程序计算预应力曲线梁桥,必须先用另外的手段算出剪力中

心(单室、单箱双室对称截面可以用ANSYS )。如果程序不计算剪力中心,而程序又能够把钢索自动转化为对单元的等效作用力,那往往说明计算中出现了问题。

浅谈曲线桥的设计

浅谈曲线桥的设计 摘要本文主要介绍了曲线桥的设计类型、特点及方法,以及梁的类型、结构特点、适用条件等,为曲线桥设计方案的选择提供参考。 关键词 曲线桥 设计 几何线形 主梁 影响因素 0 引言 公路为了适应地形, 线形美观, 行驶舒适, 在路线设计中会采 用曲线。根据《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)总则1.0.4的要求:“公路桥涵及其引道的线形应与路线的总体布设相协调” ,修建曲线桥梁在所难免。特别是近几年,随着我国经济建设和交通事业的飞速发展,高等级公路的建设正处于空前绝后的好时机,在高等级公路立交工程特别是互通区桥梁建设中,曲线梁桥所占的比例很大,各种形式的弯梁桥(包括弯斜梁桥)得到广泛的应用。 1 曲线桥墩台布置形式 曲线桥按墩台轴线的平面关系可分为如下两种形式: (1)平行墩式曲线桥 (如图1所示) ,是指各墩、台的轴线在平

图1 平行墩布置示意图 (2)辐射墩式曲线桥(如图2所示) ,是指墩、台轴线交于圆心(正交弯桥) 或相对于径向旋转一固定角度(弯斜桥)。其特点是,同一 曲线桥几何线形布置形式也是不拘一格,可以采用多种方法: (1)弯桥直做:将曲线桥梁上的主梁做成直线形,各墩台平行布置,计算出起终点弦线与弧线之间的最大差值, 一般是使桥梁在横向适当加宽,也可根据实际情况适当移动桥梁中心线,通过调整人行道与栏杆(或防撞墙)设计线形,使之满足路线平面线形的要求。此种方法适用于总长度较小的桥梁。 (2)弯桥折做:将曲线桥梁上的主梁做成折线形, 通过调整人行道与栏杆(或防撞墙)设计线形,使之满足路线平面线形的要求。该种方法适用于单跨较小但总长度较大的桥梁。采用此种做法,若桥梁总长度过大则墩台不宜平行布置,应采用辐射式布置方法,这时各主梁

曲线桥梁计算

目前解决曲线桥梁计算方法有以下几种: 1、空间梁元模型法 2、空间薄壁箱梁元模型法 3、空间梁格模型法 4、实体、板壳元模型法 第一种方法,是不能考虑桥梁的横向效应的,使用时要求桥梁的宽跨比不易太大。第二种方法,是第一种方法的改进,主要区别是采用了不同的单元模型,考虑了横向作用如翘曲和畸变。 第四种方法,是解决问题最有效的方法,能够考虑各种结构受力问题。 第三种方法,是目前设计及科研中常采用的方法,其特点是容易掌握,且对设计能保证足够的精度,其中采用比较多的方法是剪力-柔性梁格法,能充分考虑弯桥横向的受力特性。 剪力-柔性梁格法的原理 是当梁格节点与结构重合的点承受相同挠度和转角时,由梁格产生的内力局部静力等效与结构的内力。其实质是将传统的一维杆单元计算模式推进到二维计算模型,用一个二维的空间网格来模拟结构的受力特性。 对于梁格法的讨论这里也有不少帖子进行了讨论,实际与梁格之间的等效关系,主要表现在梁格各个构件的刚度计算上,理论上,原型和等效梁格承受相等的外荷载时,必须具有恒等的挠曲和扭转,等效梁格中每一构件的内力也必须等于该构件所代表的原型截面的,事实上这种理想状况是达不到的,模拟也是近似的,但事实是按梁格计算能把握住结构的总体性能,对于设计来说应该是能满足精度的。梁格也是近似的模拟,只要计算者能够和好的模拟了横向纵向的特性,应该是可以作为设计依据的。你在这里说的横向的切分使得预应力产生的次内力问题我不太清楚你指的什么,但是只要横向的刚度业等效了原型,对于计算应该不会出现逆所说的结构内力失真,这条可以通过结果验证。 当然任何结构,只要不怕麻烦都可以用实体单元来分析,只要正确模拟,实体分析也是最精确的,但是对于这种模型要准确模拟可不是一件容易的事,并且预应力的损失计算,施加等等都非常麻烦,还有最后结果的查看也不方便,因此除了结构局部的分析,一般是没有拿实体来进行全桥的整体分析的,至于说单梁我也说了,有些时候精度是可以的,但是对于这种结构相对于梁格来说单梁的精度是不如梁格的。特别是在没有把握的前提下可以做一下梁格的分析,对结果进行对比,能放心一些,其实对于设计,能用单梁算的近量用单梁能用平面的尽量不用空间,这也应该是一个原则,前提是对简化做到心中有数。像这种结构来说如果开始计算就用梁格或者更麻烦的实体来配筋都不是一般的麻烦,配筋计算还是最好用简化的单梁,如果不放心然后用其他方式来验算,这样比较合适 在midas分析中应该注意的问题: 如果你要计算的是普通钢筋混凝土结构,主要看内力结果,可以在划分的时候简单一些,直接“一刀切”,也就是顶底板在同一位置切开,但是在计算其抗弯惯性矩的时候一定要注意纵向梁格的界面惯性矩是相对于整体截面的中性轴的,而不是划分以后的梁格截面本身的惯性矩,对于预应力混凝土的结构你就得注意梁格的划分了,在划分的时候尽量使得划分以后的各个梁格截面要跟原截面的中性轴一致,只有这样计算出来的应力结果才能比较准确,当然,如果是等截面的梁只要划分一个截面就可以了,算起来也不是很费时费力,但是如果是变截

曲线梁桥的受力施工特点及设计方法分析_百度文库

曲线梁桥的受力施工特点及设计方法分析 中华硕博网核心提示:摘要:介绍了曲线梁桥的力学特性,结构分析及应注意的几点问题,施工特性及设计方法。:曲线梁桥,结构,施工近年来,随着公路建设事业 摘要:介绍了曲线梁桥的力学特性,结构分析及应注意的几点问题,施工特性及设计方法。 :曲线梁桥,结构,施工 近年来,随着公路建设事业的快速发展,涉及到曲线梁的桥梁设计已经越来越多了,以往设计者希望通过调整路线方案,尽量避开这种结构形式,或由于曲线半径较大,采用以“直”代“曲”的形式,在桥梁上部(如翼缘、护栏等进行曲线调整,以期达到与路线线形一致。这些严格意义上说都不是曲线桥。由于受原有地物或地形的限制,一些城市的立交桥梁和交叉工程的桥梁曲线半径比较小,桥墩基本上要设在指定位置,这种情况下只能考虑设计曲线梁桥。 1、曲线梁桥的力学特性 1。1曲线梁的受力情况 曲线梁桥能很好地克服地形、地物的限制,可以让设计者较自由地发挥自己的想象,通过平顺、流畅的线条给人以美的享受。但是曲线梁桥的受力比较复杂。与直线梁相比,曲线梁的受力性能有如下特点: (1轴向变形与平面内弯曲的耦合; (2竖向挠曲与扭转的耦合; (3它们与截面畸变的耦合。其中最主要的是挠曲变形和扭转变形的耦合。曲梁在竖向荷载和扭距作用下,都会同时产生弯距和扭距,并相互影响。同时弯道内外侧支座反力不等,内外侧反力差引起较大的扭距,使梁截面处于“弯-扭”耦合作用状态,其截面主拉应力比相应的直梁桥大得多。故在曲线梁桥中,应选用抗扭刚度较大的

箱型截面形式。在曲梁中,由于存在较大的扭矩,通常会出现“外梁超载,内梁卸载”的现象,这种现象在小半径的宽桥中特别明显。另外,由于曲梁内外侧支座反力有时相差很大,当活载偏置时,内侧支座甚至会出现负反力,如果支座不能承受拉力,就会出现梁体与支座发生脱离的现象,通常称为“支座脱空”。 1。2下部桥梁墩台的受力情况 由于内外侧支座反力不相等,使各墩柱所受垂直力出现较大差距。当扭矩很大时,如果设置了拉压支座,有些墩柱甚至会出现拉力。曲线梁桥下部结构墩顶水平力,除了与直桥一样,有制动力、温度力、地震力等以外,还因为弯梁曲率的存在,多了离心力和预应力张拉时产 生的径向力。墩顶水平力的分配非常复杂。在求温度零点时,曲线梁桥不能象直桥一样,只考虑一个方向力的平衡,而必须考虑两个方向的平衡;各墩顶处支座的类型和位置不一致,部分支座可能已处于临界滑移状态,其余支座还未达到临界状态;各支座的约束方向以及各墩柱不在同一平面内,使得水平力求解非常困难。 2、曲线梁桥的结构分析 2。1上部结构分析 2。1。1结构力学方法 这种方法沿用杆系系统的结构力学方法。首先将弯梁视为一根曲杆,把抗扭支座以赘余扭矩代替,然后根据变形协调条件求解未知力。这种方法较简单,比较适用于分析简支弯梁和等截面且跨内为圆弧的窄桥。 2。1。2梁格法 梁格法是目前最常用的分析弯梁桥的方法。梁格法实质是用一个等效的梁格来代替桥梁上部结构,是一种以梁为基本单元的有限元法。这种方法概念明确,容易理解和使用,也比较容易操作,计算速度也比较快。现有的计算曲线梁梁桥软件,如同济大学开发的“桥梁博士”和广州阿安毕公司开发的“3DBSA”,都采用了梁格法。

探讨曲线梁桥设计

探讨曲线梁桥设计 [摘要]:本文着重论述了连续桥设计中的几个技术问题,如:中横梁刚度对荷载分配的影响、支座偏心距对扭矩分配的影响、剪力滞后对翼缘板有效宽度影响等,并结合工程实践提出了解决问题的相应办法。 关键词:曲线梁桥;支座偏心距;有效宽度 [abstract] : this paper focuses on the continuous bridge design of several technical problems, such as: the bar to the influence of the distribution stiffness load eccentricity, problems of torque distribution, effects of shear lag of flange plate effective width influence to wait, and combined with engineering practice, this paper proposes the corresponding measures to solve the problems. keywords: curve beam bridge; bearing eccentricity; effective width 中图分类号: u448 文献标识码: a 文章编号: 1前言 曲线梁桥是现代交通工程中一种重要桥型。在公路及城市道路的立体交叉工程中,曲线梁桥是实现各方面交通联结的必要手段。早期修建的曲线梁桥,由于受设计方法和施工工艺的限制,多建成钢筋混凝土简支梁,其上部结构略显笨重,且易开裂,给后期养护带来较大困难。随着道路交通的迅猛发展,以及人们对审美观念的

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小半径曲线梁桥的设计选型与结构分析 随着社会经济的发展和人们对景观的要求不断提升,城市中大量涌现出具有景观要求的桥梁。但在受到城市交通功能和地形条件的限制时,时常会出现小半径的曲线桥梁。这种小半径的曲线桥梁具有斜、弯、异形等特点,给桥梁设计和构造处理造成很大困难。文章结合中山小榄镇某小区内车辆专用桥的设计,对小半径曲线梁桥的设计选型及结构分析进行探讨。 标签:Midas/Civil;小半径曲线梁桥;设计选型;结构分析 1 工程概述 本工程位于中山市小榄镇一新建小区内,供小区车辆进出车库专用,沿线跨越三条河涌。由于前期建设方已委托进行景观专业设计,按照景观设计要求,进行桥梁结构设计。同时根据现场地形条件、施工技术拟定桥梁方案。桥梁全长219m,跨径多处于20m左右,全桥4联(21.088+18.521)+(17.994+17.225)+(环岛:16.062+7.172+9.671+9.335+12.379)+(20.387+19.980)m。共桥梁全宽8.5m,其中环岛处最小曲线半径R=15.7m。桥梁上部结构采用现浇钢筋混凝土,下部采用桩柱式桥墩、埋置式桥台、钻孔灌注桩基础。全桥平面图如下所示。 上部结构箱梁横断面采用单箱双室,梁高140cm,箱梁顶宽830cm,两端悬臂各设10cm后浇段同护栏一起浇筑,底宽730cm,翼缘板悬臂长度100cm。顶板等厚20cm。底板厚度为40cm~20cm,腹板厚度60~40cm,横断面如下图所示: 2 计算参数 2.1 设计标准 设计荷载:城-B级; 温度荷载:结构体系温差±25度,梯度温度按照规范沥青铺装指标加载。 桥面净宽:7.5m。 设计车速:40km/h 2.2 主要材料及计算参数 3 结构选型与计算分析 运用Midas/Civil软件,对结构各联均建立模型进行分析,尤其是第3联环岛,最小半径仅有17.5m,常规做法很难满足抗扭承载力要求,必须通过计算通

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浅谈对梁格的几点认识 上海浦东建筑设计研究院有限公司杭州分公司黄声涛 【摘要】: 梁格分析法是用计算机分析桥梁上部结构比较实用有效的空间分析方法,它具有基本概念清晰、易于理解和使用等特点,因此在桥梁结构分析中得到了广泛的采用。但是对于抗扭等需要做整体截面来考虑时,单梁模型则较真实得反应了结构整体受力性能。【关键词】梁格法箱梁截面特性空间单梁 一、梁格法基本原理 梁格法的基本思想是用等效梁格代替桥梁上部结构,将分散在板式或箱梁每一区段内的弯曲刚度和抗扭刚度集中于最邻近的等效梁格内,实际结构的纵向刚度集中于纵向梁格构件内,横向刚度集中于横向梁格构件内。理想的刚度等效原则应该满足:当原型实际结构和对应的等效梁格承受相同荷载时,两者的挠曲将是恒等的,并且每一梁格内的弯矩、剪力和扭矩等于该梁格所代表的实际结构部分的内力。 二、适用范围 梁格法主要针对的是宽跨比较大的直线桥以及圆心角较大的曲线梁桥。之所以需要用梁格体系来分析结构,就是因为原本当作杆系构件的梁因为承受了不能忽视的扭矩以及横向弯曲作用。如对于直线宽桥,活载的偏心布置所产生的扭矩不能简单的用偏载系数这一概念简化。而对于曲线梁桥更是如此,首先恒载的不对称就会产生一部分扭矩,这种效应更使结构不能再用一根杆来进行分析计算。要么在杆件上添加扭矩,要么就得使用梁格法以增加横向杆件数量了,或者干脆采用实体模型分析。虽然梁格法对原结构进行了面目全非的简化,大量几何参数要预先准备,人为偏差较难避免,但是相对于单梁和实体单元模型,梁格模型既能考虑桥梁横截面的畸变,又能直接输出各主梁的内力,便于利用规范进行强度验算,整体精度满足设计要求。正是由于这个优点使得梁格法成为计算曲线梁桥、宽梁桥的最佳方法。 三、梁格划分 对于有腹板的箱型、T型梁桥,其梁格模型中纵向主梁的个数,应当是腹板的个数。对于实心板梁,纵向主梁的个数可按计算者意愿决定。全桥顺桥向划分M个梁段,共有M+1 个横截面,每个横截面位置,就是横向梁单元的位置。支点应当位于某个横截面下面,也就是在某个横向梁单元下面。每一道横梁都被纵向主梁和支点分割成数目不等的单元。纵、横梁单元用同一种最普通的12自由度空间梁单元,能考虑剪切变形影响即可。对于箱梁而言,一般来说,横向梁格划分一个腹板一个梁格。且假若能尽量满足划分梁格后的各个梁格质心与原箱梁腹板的中心重合将对预应力效应模拟的准确性很有帮助。而纵向梁格每跨8到10 个梁格可以基本满足精度要求。下面结合箱梁实例来谈一谈如何进行梁格截面划分。

曲线梁桥平面位移机理分析

总第222期交 通 科 技Ser ial No.222 2007年第3期T r anspor tation Science&T echno log y N o.3June.2007 收稿日期:2007 01 23曲线梁桥平面位移机理分析 刘柱国 (河北省交通厅公路管理局 石家庄 050051) 摘 要 分析了曲线梁桥平面位移的机理,探讨了影响平面位移的主要因素,并结合工程实例对影响因素进行了验证。 关键词 曲线梁桥 平面位移 温度效应 收缩 徐变 连续曲线梁桥在使用过程中,由于预加力、温度效应、车辆行驶或一些其他影响因素的作用,会产生侧向的变位。由于曲线梁桥的结构特点、支承形式等原因,当外荷载等影响因素消失后,弯梁发生的侧向变位并不能够完全恢复,会产生部分不可恢复的残余位移,在长期反复作用下,侧向的残余位移就会累积,产生较大的位移,即曲线梁桥的侧向位移(或称 爬移)。曲线梁桥的侧向位移问题轻则导致梁段伸缩缝的剪切破坏,影响其使用寿命;严重的则会出现支承结构破坏,梁体滑移和翻转。桥梁在使用过程中出现该类问题,不仅影响交通,而且加固起来非常困难,造成巨大的经济损失。 1 影响曲线梁桥平面位移的因素 1.1 支承方式 支承方式是影响曲线梁桥平面位移的内在因素,支承方式直接影响全桥的内力分布,合理的支承方式可以承受自重和活载、偏载等因素所产生的组合扭矩作用,限制结构的平面位移。 曲线梁桥可以采用多种支承布置形式。理论上讲,连续曲线梁桥的所有支承均可采用点铰支承,但在荷载作用下梁端将产生扭转变形,从而在梁端与桥台背墙间产生上下相对变形,这会导致伸缩缝破坏。一般在两端的桥台设置能抵抗外扭矩的抗扭支座,中间支承可以采用抗扭支承,或点铰支承,或者交替使用两种支承形式,从而限制梁端的扭转变形,以保证伸缩缝正常工作[1 2]。 主梁在各种荷载作用下,除了梁端扭转变形外,在支座位置处还会产生纵桥向与横桥向的变位,为了保证结构的正常工作,总希望沿着 切线方向移动。为此,除了在桥台处设置抗扭支座外,还必须采取一些 限制措施,一般可以在活动端的定向切线支座上安置 限制位移方向的措施,以保证桥头的位移能符合 切线方向的运动要求,但在设计计算时,必须计及这个 强制力的影响。根据具体桥型,充分考虑各种因素,设置合理的支承方式,就可以使曲线梁桥的平面变形顺着目标方向进行,阻止非正常变位的发生。 1.2 温度和混凝土收缩的影响 温度变化和混凝土收缩引起在平面内的位移 属于弧段膨胀或收缩性质的位移[1],涉及到弧段的半径变化但圆心角不变,即r0!r,而 0= (见图1)。 图1 曲线梁桥平面内变形 在此情况下: r=r0(1- ), =?!t+ cs ?3=2(r0-r)sin 0 2 式中: cs为混凝土的收缩应变。 因此温度变化和混凝土收缩时,曲线梁桥会发生两个方向的位移分量:#沿桥轴线方向的纵向分量;?沿桥轴线垂直方向的分量(见图2)。 温度变化和收缩在各种活动支座处将引起纵桥向与横桥向的变形,横桥向的变形不仅给伸缩缝的活动带来困难,而且产生了曲线梁桥的支座受力、布置以及一些侧向问题。

浅谈曲线梁桥设计中应注意的几个问题

浅谈曲线梁桥设计中应注意的几个问题 论文导读:近年来,随着我们交通事业和城市建设事业的蓬勃发展,由于受地形、地物的限制等诸多原因,城市立交和公路交叉工程等结构出现弯、坡、斜、异型等特点,曲线梁桥便应运而生。本文将对曲线梁桥设计中应注意的几个问题进行简要的探讨。在进行曲线桥梁总体布置时,应考虑到两方面问题:(1)结构受力方面,要注意调整梁内的扭矩分布,控制扭矩峰值,使梁截面以及支座受力较均匀。关键词:曲线梁桥,设计,问题 近年来,随着我们交通事业和城市建设事业的蓬勃发展,由于受地形、地物的限制等诸多原因,城市立交和公路交叉工程等结构出现弯、坡、斜、异型等特点,曲线梁桥便应运而生。相比于直线梁桥,曲线梁桥对地形地貌的适应性较强。本文将对曲线梁桥设计中应注意的几个问题进行简要的探讨。 1.总体布置在进行曲线桥梁总体布置时,应考虑到两方面问题:(1)结构受力方面,要注意调整梁内的扭矩分布,控制扭矩峰值,使梁截面以及支座受力较均匀;(2)结构变形方面,要注意控制梁端纵横向变位及翘曲变形。使之符合规范要求。要得到这些结果,主要是靠调整跨径划分和处理边界条件。 1.1分孔问题因曲线梁桥其特殊的结构构造,其梁内侧支座反力较小甚至可能出现负值,为了避免可能出现梁端内侧支座“脱空”现象,可使内侧支座处于受压状态,并考虑给予一定的压力储备。达到此目的比较有效的方法是控制边跨跨径,使边跨跨径与中跨比较接近。当受实际条件限制,边跨跨径与中跨差距较大时,也可考虑采取其他一些措施,如调整边跨与中跨的自重等。 1.2支承方式(边界条件)曲线梁桥的支承方式一般分为两种类型:抗扭支承和独柱点铰支承。其中抗扭支承具有较强的抗扭能力,而独柱点铰支承具有墩位布设灵活的特点。一般在曲线梁桥的两端常用抗扭支承,此支承方式可有效地提高主梁截面的横向抗扭性能,保证桥梁横向稳定性;此外,在梁桥的中间支承处仅设置一个支座即为独柱点铰支承,这两种支承方式应用均较普遍。对于桥面宽度较宽或曲线半径较大的曲线梁桥,主梁截面的抗扭刚度降低,故设抗扭支承较采用点铰支承合理。对于桥面宽度较窄或曲线半径较小的曲线梁桥,由于上部结构常采用具有较大抗扭刚度的箱梁结构,一般将中间墩布置成独柱点铰支承。为了增大相邻两跨间的矢度,对于曲线半径较大的曲线梁桥,也可采用铰支承交替布置在桥轴线两侧的形式,能大大提高全桥抗侧倾能力。 2.上部结构曲线梁桥各截面处于“弯、剪、扭”的复合受力状态,其应力分布比直线梁桥复杂得多。因此,在截面设计时,要选择抗扭刚度大的截面形式,如箱形截面、空心板截面等;同时,要在桥跨范围内设置适量的横隔板,以加强截面横向刚度;在截面发生较大变化处,要设渐变段过渡,以减小应力集中效应。在进行配筋设计时,应充分考虑扭矩效应。与直线梁桥不同,曲线梁桥应在腹板侧面布置较多的受力钢筋,其截面上下缘钢筋也比同等跨径的直线梁桥数量多;另外,曲线梁桥除了要布设抗剪钢筋外,还要配置较多的抗扭箍筋。3.下部结构 曲线梁桥墩顶水平力分配比较复杂,且桥墩所受的外力方向常发生变化,因此,墩柱要尽量采用圆形截面;曲线梁桥墩柱受到纵、横向水平力作用,墩身最大弯矩应是两个方向的力矢量合成值;同一座桥墩各墩柱的轴力也可能有差异,因此要调整墩柱位置,使墩柱受力均匀,避免出现墩柱受拉的情况;在计算桩柱配筋量时,要分别验算各墩柱的内力,根据最不利组合进行配筋。在确

桥梁工程中小半径曲线梁桥设计要点

桥梁工程中小半径曲线梁桥的设计要点摘要:随着我国城市交通压力的不断增加,大量的高架桥和立交桥被兴建,但是由于城市交通功能的要求和地形环境的诸多限制,这些桥梁多采用的是曲线型构造。曲线型结构的桥梁受力比较复杂,其中以小半径梁桥最为特别,除了一般的受力外,还要承受扭矩和翘曲双力矩的共同作用,所以小半径曲线梁桥出现的问题较多。本文就小半径曲线梁桥出现的问题做了相应的说明,并就这些问题进行了深入的探讨并着重说明了设计中要注意的要点。 关键词:桥梁工程;小半径曲线梁桥;设计要点 中图分类号:[tu997]文献标识码:a 文章编号: abstract: along with the urban traffic increase of pressure, a lot of viaduct and flyovers be built, but because the city traffic function requirements and terrain environment many of the limitations of the bridges take the form of a curve type structure. the structure of the bridge type curve stress is more complex, among them with small radius of the most special bridge, in addition to the stress of the general, but also bear torque and warp the joint action of double moment, so small radius of the problem of the curved girder bridges is more. this paper is small radius of the problem of the curved girder bridges related instructions, and these problems thoroughly discussed and the focus on the design to

梁格法截面特性计算

梁格法截面特性计算 读书报告

目录 第一章梁格法简介 (1) 1.1梁格法基本思想 (1) 1.2梁格网格的划分 (1) 1.2.1纵梁的划分 (2) 1.2.2 虚拟横梁的设置间距 (2) 第二章梁格分析板式上部结构 (3) 2.1 结构类型 (3) 2.2 梁格网格 (3) 2.3 截面特性计算 (4) 2.3.1 惯性矩 (4) 2.3.2 扭转 (4) 第三章梁格法分析梁板式上部结构 (5) 3.1 结构类型 (5) 3.2 梁格网格 (5) 3.3 截面特性计算 (6) 3.3.1 纵向梁格截面特性 (6) 3.3.2 横向梁格截面特性 (7) 第四章梁格法分析分格式上部结构 (8) 4.1 结构形式 (8) 4.2 梁格网格 (8) 4.3 截面特性计算 (9) 4.3.1 纵向梁格截面特性 (9) 4.3.2 横向梁格截面特性 (12) 第五章箱型截面截面特性计算算例 (15)

第一章梁格法简介 1.1梁格法基本思想 梁格法主要思路是将上部结构用一个等效梁格来模拟,如图1.1示,将分散在板式或箱梁每一段内弯曲刚度和抗扭刚度集中于最邻近的等效梁格内,实际结构的纵向刚度集中于纵向梁格内,而横向刚度则集中于横向梁格构件内。从理论上讲,梁格必须满足一个等效原则:当原型实际结构和对应的等效梁格承受相同荷载时,两者的挠曲应是恒等的,而且在任一梁格内的弯矩、剪力和扭矩应等于该梁格所代表的实际结构的部分内力。 图1.1 (a)原型上部结构(b)等效梁格 1.2梁格网格的划分 采用梁格法对桥梁结构进行分析时,首先考虑的是如何对梁格单元的合理划分。网格划分的枢密程度是保证比拟梁格与实际结构受力等效的必

连续曲线梁桥设计探析

连续曲线梁桥设计探析 文章论述了曲线桥梁的受力性,并且阐述了设计时要注意的要素。 标签:曲线梁桥;受力特点;结构设计 1 概述 曲线桥是当前的道桥项目中非常关键的一个组成部分,尤其是在最近几年它得到了非常广泛的应用。对于那些互通型的立交匝道来讲,它的使用更是非常的明显。在设计匝道的时候会受到很多要素的干扰,比如地形以及所在区域的规模等,这些要素的存在使得该项设计有如下的一些特征。第一,此类桥的宽度不是很宽,通常匝道的尺寸在六米到十米之间。第二,匝道本身是为了辅助道路转向的,在立交工程中会受到土地规模的影响,因此这类桥大多数是小尺寸的曲线桥。第三,匝道桥的纵向坡度非常大,有时会横跨下方的车道,此时就使得桥的长度变长。因为这种桥本身弯斜,形状特别,所以它的设计工作无法正常的开展。 2 曲线梁桥的平面及纵、横断面布置 最近几年高速路在设计的时候更加的关注线形方面的内容,规定设计要合乎线形要求。因此在布局桥梁平面的时候,要遵照总的线形布局规定,其纵坡也要和路线的纵坡保持一致。通常为了应对截面的扭矩以及弯矩,在设计的时候常使用箱形的截面。由于桥面超高的需要及梁体受扭时外边梁受力较大的需要,所以可以在其水平方向上把主梁设置成不一样的高度。为了便于构造,方便建设,也可以将其设置成一样高度的,其超高横坡由墩台顶面形成。 3 曲线梁桥结构受力特点 3.1 梁体的弯扭耦合作用 一般来说,当受到外在力影响的时候,曲梁会出现一定的弯矩以及扭矩,两者会彼此影响,进而导致截面处在一种耦合的状态中,截面的拉力要较之于直梁大,这个特征是这种梁所特有的。因为这种桥会承受较高的扭矩力,所以会发生变形现象,它的外侧的挠度要比相同尺寸的直桥大一些。因为存在耦合作用,所以在桥上方会存在翘曲现象。 3.2 内外梁无法均匀受力 对于曲梁桥来讲,因为其扭矩较大,所以会导致外梁发生超载而内梁出现卸载的情况,特别是当桥梁较宽的时候这种现象更加的明显。因为两个梁的支点反力差别非常大,如果活载发生了偏移的话,内梁就会生成一种反向力,此时假如内梁无法承受这种力的话,就会使得梁体和支座分离。

小半径曲线梁桥设计体会

小半径曲线梁桥设计体会 但由于它是曲线梁桥,其结构受力的特点不同,在构造处理上也相应有其较多特点。 1、由于曲线梁桥比直线梁桥的受力复杂,对结构的抗弯、抗扭性能要求高于同跨径的直线梁桥,故采用整体性好、抗扭刚度大就地浇注的连续箱形梁桥比较好。 2、小半径曲线梁桥的梁高大于跨径的1/18时,是比较经济的。在特殊情况下也不应小于跨径的1/22。 3、由于混凝土的收缩、徐变涉及的因素较多,个工程中混凝土的材料、级配不尽相同,要很精确的计算出混凝土收缩、徐变对小半径曲线梁桥的作用较难。故在设计小半径曲线梁桥,最好采用普通钢筋混凝土结构。对于预应力混凝土曲线梁桥,纵向预应力筋采用高强度低松弛钢绞线,但钢束一般不大于12-7ф5,压应力应小于12MPa,拉应力小于1MPa,为预应力A类构件即可。 4、与一般的直线桥相比,曲线箱梁桥顶板、底板和腹板中的纵向受力钢筋、横向钢筋、箍筋、水平分布钢筋都要考虑到全桥计算和构造上的需要,并适当加强。 5、在预应力混凝土曲线梁桥中设置防崩钢筋。 6、在支承形式上,小半径曲线梁桥通常三种布置形式:①全部采用抗扭支承。②两端设置抗扭支承,中间设单支点铰支承。③两端设置抗扭支承,中间既有单支点铰支承,又有抗扭支承的混合式支承,下部墩柱

当与之相匹配。 对于多跨小半径曲线连续梁桥,全部为抗扭支承与中间为点铰支承的,两者在荷载作用下的弯矩和剪力值差别甚小,而且曲率的变化对弯矩值的影响也只有1%~2%;,但对扭矩的影响,则随曲率的增大而加大。当各跨圆心角大于30度时,中间设单支点铰支承的扭矩控制值比全部为抗扭支承的扭矩控制值要大15%左右。在中间设独柱式单支点曲线连续梁内,上部结构的扭矩不能通过中间单支点支承传至基础,而只能由曲线桥两端设置的抗扭支承来传递。在此情况下连续梁的全长成为受扭跨度,这也是我们常常所说的扭矩的传递作用。必然造成曲线桥两端抗扭支承处产生过大的扭矩,造成曲线梁端部内侧支座脱空,所以在必要时,须对多跨桥梁中间墩设置两支点的抗扭支承。 如果在中间墩点支承向曲线外侧方向预设一定偏心值,就可以调整曲线梁桥的梁体恒载扭矩分布,有效地降低两端抗扭支承的恒载扭矩值。但这一措施对减少活载扭矩的影响较小,这是由于活载引起的扭矩中车辆偏载占了很大一部分。 7、必要时可在墩顶设置限挡块或采用墩梁固接的办法来限制曲线梁桥的梁体径向移。

如何用梁格法计算曲线梁桥桥梁分析

如何用梁格法计算曲线梁桥桥梁分析 一、梁格法既有相当精度又较易实行 对曲线梁桥, 可以把它简化为单根曲梁、 平面梁格计算, 也可以几乎不加简化地用块体 单元、板壳单元计算。 单根曲梁模型的优点是简单, 缺点是: 几乎所有类型的梁单元都有刚性截面假定, 因而 不能考虑桥梁横截面的畸变,总体精度较低。 块体单元、板壳单元模型,优点是:与实际模型最接近,不需要计算横截面的形心、剪 力中心、翼板 有效宽度,截面的畸变、翘曲自动考虑;缺点:输出的是梁横截面上若干点的 应力, 不能直接用于强度计算。 对于位置固定的静力荷载, 当然可以把若干点的应力换算成 横截面上的内力。 对于位置不固定的车辆荷载, 理论上必须采用影响面方法求最大、 最小内 力。板壳单元输出的只能是各点的应力影响面。 把各点的应力影响面重新合成为横截面的内 力影响面,要另外附加大量工作。这个缺点使得它几乎不可能在设计中应用。 梁格法的优点是: 可以直接输出各主梁的内力, 便于利用规范进行强度验算, 整体精度 能满足设计要求。 由于这个优点, 使得该法成为计算曲线梁桥和其它平面形状特殊的梁式桥 的唯一实用方法。 它的缺点在于, 它对原结构进行了面目全非的简化, 大量几何参数要预先 计算准备,如果由计算者手工准备,不仅工作量大,而且人为偏差较难避免。 二、如何建立梁格力学模型 1. 纵梁个数、横梁道数、支点与梁单元 对于有腹板的箱型、 于 实心板梁,纵向主梁的个数可按计算者意愿决定。全桥顺桥向划分 M 个梁段, 个横截面, 每个横截面位置,就是横向梁单元的位置。支点应当位于某个横截面下面, 是在某个横向梁单元下面。 每一道横梁都被纵向主梁和支 点分割成数目不等的单元。 梁单元用同一种最普通的 12 自由度空间梁单元,能考虑剪切变形影响 即可。 2. 纵向主梁的划分、几何常数计算 对于箱型梁桥,从什么地方划开,使其成为若干个纵向主梁?汉勃利提出了一个原则: 应当使划分以 后的各工型的形心大致在同一高度上。 笔者曾经用有限条法进行过考核, 依据这一原则, 依各主梁弯矩、 剪力计算出的正应力、 剪应力, 与有限条的吻合性确实较好。 试算的具体划分步骤如下: T 型梁桥,其梁格模型中纵向主梁的个数,应当是腹板的个数。对 共有 M+1 也就 纵、横 发现

曲线梁桥的受力施工特点及设计方法分析

曲线梁桥的受力施工特点及设计方法分析 摘要:介绍了曲线梁桥的力学特性,结构分析及应注意的几点问题,施工特性及设计方法。 关键词:曲线梁桥,结构,施工 近年来,随着公路建设事业的快速发展,涉及到曲线梁的桥梁设计已经越来越多了,以往设计者希望通过调整路线方案,尽量避开这种结构形式,或由于曲线半径较大,采用以“直”代“曲”的形式,在桥梁上部(如翼缘、护栏等)进行曲线调整,以期达到与路线线形一致。这些严格意义上说都不是曲线桥。由于受原有地物或地形的限制,一些城市的立交桥梁和交叉工程的桥梁曲线半径比较小,桥墩基本上要设在指定位置,这种情况下只能考虑设计曲线梁桥。 1曲线梁桥的力学特性 1.1曲线梁的受力情况 曲线梁桥能很好地克服地形、地物的限制,可以让设计者较自由地发挥自己的想象,通过平顺、流畅的线条给人以美的享受。但是曲线梁桥的受力比较复杂。与直线梁相比,曲线梁的受力性能有如下特点: (1)轴向变形与平面内弯曲的耦合; (2)竖向挠曲与扭转的耦合; (3)它们与截面畸变的耦合。其中最主要的是挠曲变形和扭转变形的耦合。曲梁在竖向荷载和扭距作用下,都会同时产生弯距和扭距,并相互影响。同时弯道内外侧支座反力不等,内外侧反力差引起较大的扭距,使梁截面处于“弯-扭”耦合作用状态,其截面主拉应力比相应的直梁桥大得多。故在曲线梁桥中,应选用抗扭刚度较大的箱型截面形式。在曲梁中,由于存在较大的扭矩,通常会出现“外梁超载,内梁卸载”的现象,这种现象在小半径的宽桥中特别明显。另外,由于曲梁内外侧支座反力有时相差很大,当活载偏置时,内侧支座甚至会出现负反力,如果支座不能承受拉力,就会出现梁体与支座发生脱离的现象,通常称为“支座脱空”。 1.2下部桥梁墩台的受力情况 由于内外侧支座反力不相等,使各墩柱所受垂直力出现较大差距。当扭矩很大时,如果设置了拉压支座,有些墩柱甚至会出现拉力。曲线梁桥下部结构墩顶水平力,除了与直桥一样,有制动力、温度力、地震力等以外,还因为弯梁曲率的存在,多了离心力和预应力张拉时产生的径向力。墩顶水平力的分配非常复杂。在求温度零点时,曲线梁桥不能象直桥一样,只考虑一个方向力的平衡,而必须考虑两个方向的平衡;各墩顶处支座的类型和位置不一致,部分支座可能已处于临界滑移状态,其余支座还未达到临界状态;各支座的约束方向以及各墩柱不在同一平面内,使得水平力求解非常困难。 2曲线梁桥的结构分析 2.1上部结构分析 2.1.1结构力学方法

浅谈小半径曲线桥梁的设计要点

浅谈小半径曲线桥梁的设计要点 摘要:与直线桥不同的是,由于弯扭耦合作用,所以曲线桥在竖向荷载作用下 引起弯曲的同时会产生扭转变形,导致内外侧支座反力大小不同,甚至可能出现 负反力。本文首先分析了曲线梁桥的力学特性,然后详细阐述了小半径曲线桥梁 的设计方法,最后说明了小半径曲线桥梁设计中应注意的问题。 关键词:小半径;曲线桥梁;截面;支座;抗扭支承 一、曲线梁桥的力学特性 (一)梁内外侧受力不均由于扭矩的作用会造成外梁超载、内梁卸载等问题,致使弯梁桥外边缘弯曲应力大于内边缘,外边缘挠度大于内边缘,内梁和外梁受 力不均,反应到箱梁上则是内外腹板受力不均。当活载偏置时,内梁支点甚至可 能产生负反力,甚至会出现梁体与支座脱离的问题发生。 (二)挠曲变形曲线箱梁桥的挠曲变形一般要比相同跨径的直线桥大,弯桥 的挠曲变形是弯曲和扭转的迭加。 (三)横向水平力汽车在曲线梁桥上行驶时会对桥梁产生水平方向的离心力。预应力、混凝土收缩徐变及温度变化等不仅对桥梁会产生纵向水平力,也会产生 横向水平力。外荷载对桥梁产生的横向水平力会增大梁体截面扭矩和桥墩弯矩, 并有可能造成横向的位移或者是桥梁在平面的转动。 (四)翘曲与畸变对于弯箱桥梁,由于在弯扭耦合的作用下会出现综合截面 应力相对直线桥梁而言较大的问题,特别是在截面扭转以及畸变作用下,这一问 题更突出。但其数值往往只占基本弯曲应力和纯扭转剪应力的5%~10%,经过初 步的估算,在设计过程中可以采取增设横隔板的设计处理方式,尽可能的控制截 面畸变变形。 二、小半径曲线桥梁的设计要点 (一)箱梁的设计 1、箱梁跨径的选择弯梁桥的弯扭刚度比对结构的受力状态和变形状态有着 直接的关系:弯扭刚度比越大,由曲率因素而导致的扭转弯形越大,因此,对于 弯梁桥而言在满足竖向变形的前提下,应尽可能减小抗弯刚度、增大抗扭刚度。 所以在曲线梁桥中,宜选用低高度梁和抗扭惯矩较大的箱形截面。小半径曲线梁 桥的梁高大于跨径的1/18 时,是比较经济的。在特殊情况下也不应小于跨径的 1/22。 2、截面设计在曲线梁桥截面设计时,要在桥跨范围内设置一些横隔板,以 加强横桥向刚度并保持全桥稳定性。在截面发生较大变化的位置,要设渐变段过渡,减小应力集中效应。 3、配筋设计在进行配筋设计时要充分考虑扭矩效应,弯梁应在腹板侧面布 置较多受力钢筋,其截面上下缘钢筋也比同等跨径的直桥多,且应配置较多的抗 扭箍筋。在预应力混凝土曲线梁桥中,应设置防崩钢筋。 4、混凝土结构由于混凝土的收缩、徐变涉及的因素较多,每个工程中混凝 土的材料、级配不尽相同,要很精确的计算出混凝土收缩、徐变对小半径曲线梁 桥的作用较难。故在设计小半径曲线梁桥,最好采用普通钢筋混凝土结构。对于 预应力混凝土曲线梁桥,纵向预应力筋采用高强度低松弛钢绞线,但钢束一般不 大于12-7ф5,压应力应小于12MPa,拉应力小于1MPa,为预应力A 类构件即可。 (二)支承方式的选择在曲线桥中,不同的支承方式对上、下部结构内力影 响较大,一般支承分为两种类型:抗扭支承和点铰支承。

曲线梁桥的预制梁布置方法及施工特点

351 浅析曲线梁桥的预制梁布置方法研究及 施工特点 赵康 陕西明泰工程建筑有限公司 摘 要:在公路工程的设计与施工中由于地形的限制,部分桥梁在路线线型的影响下处于曲线段,给桥梁的设 计和施工增加了相当大的难度。设计中通过研究并灵活应用多种曲线段预制梁的布置方法,较好地解决了曲线段预制梁桥的布置设计及施工,以供此类桥梁设计与施工中参考。 关键词:预制梁;曲线桥;布置方法;施工特点 随着我国高等级公路建设的不断发展,公路工程对路线平纵面线型的要求越来越高。不少桥梁由于地形限制及线形设计的需要处于曲线段,这给桥梁的设计和施工均增添了相当大的难度。本文对预制梁曲线段平面布置方法及施工特点进行了研究总结。 1 平面布设方法 预制梁平面曲线布置方法包括平分中矢法、径向布置法、等偏角法、平行布置法、曲线内侧割线布置法等。这些方法的特点各相不同,需根据具体工程情况灵活采用。1.1 平分中矢法 一般情况下,按以下的原则来取用布置方法: (1)多孔桥梁位于小半径平曲线或缓和曲线上时,矢距 ≤10cm 时,墩台一般采用平分中矢法。 (2)单孔桥梁位于平曲线或缓和曲线上时,一般采用平分中矢法。 平分中矢法弯桥直做,下部墩台平行布置,桥梁内外侧平面线形通过边梁悬臂和护栏作圆弧处理以拟合曲线边线。 桥梁中心线的确定:首先在路线中心线上确定桥台伸缩缝中心线的位置,然后把桥台伸缩缝中心线与路线中心线的交点连线,从桥梁中心点向交点连线上作垂线,把交点连线平移到垂线中点即得到桥梁中心线。 桥面高程点为路线中心线的偏移线与新伸缩缝中心线、新桥墩中心线的交叉点。1.2 径向布置法和等偏角法 多孔桥梁位于大半径平曲线上时,当矢距>10cm 时,墩台一般采用径向布置法。 简支桥梁,从盖梁宽度限制和支座到盖梁边缘的距离要求考虑,均要限制梁与梁之间的缝宽不能太大,G204和S333东台段(26m路基宽度)缝宽均控制在13cm 以内,一般情况下径向布置法适用的曲线最小半径见表1所示。 跨径/m 10 13 16 20 临界半径/m 1900 2400 3800 4000径向布置法的示意,路线中心按标准跨径逐跨布置切线,切点处曲线径向为桥墩横向中心线,墩顶2侧相邻跨预制梁端接缝宽度外侧为△1、内侧为△2、路线心线处为△0,曲线外侧跨径大于内侧。为了保证曲线内侧最小跨径处 预制梁的安装,内侧布置的切线最小跨径必须大于预制梁长,由此可以算得路线中心处梁端接缝宽△0最小值需大于0.5×桥宽W×两相邻跨偏角Φ 值。根据三角关系,外侧宽△1=中心线处宽△0+0.5×桥宽W×两相邻跨偏角Φ,内侧宽△2=中心线处宽△0-0.5×桥宽W×两相邻跨偏角Φ,结合预制梁的安装要求和最大缝宽△1确定盖梁宽度或设计变宽度盖梁。 当墩顶2侧相邻跨预制梁间非连续设置(即设置伸缩缝)且梁端之间接缝宽度较大时,盖梁采用凸形设计;当墩顶2侧预制梁间连续设置(即先简支后浇注连续横梁)时,预制梁端间接缝内现浇连续中横梁变厚度设计。采用该径向布置法时,各跨预制梁都采用正桥布置,而当桥梁各跨预制梁必须采用斜桥布置时,各墩台横向中心线与切线切点的径向线以相同的夹角偏转,就为等偏角布置法。1.3 平行布置法 曲线预制梁桥径向布置时,曲线段起点处墩的横向中心线与终点处墩的横向中心线的夹角为Φ,交点为O,当Φ 值较小时,各墩或台的横向中心线可采用平行布置。以某4跨桥为例,0#~4#墩横向中心线平行,各墩横向中心线与各墩在路线中心处曲线径向线的夹角分别为Φ1~Φ5,以0#~1#墩跨预制梁布置为例,其中θ为梁端斜角,由图可知0#墩和1#墩的径向线夹角α=Φ1-Φ2,由三角关系得θ=π/2-(Φ1÷α/2)=π/2-(Φ1+Φ2)/2,预制标准梁时则以与该θ值最接近的5倍数作为梁端斜角。 1.4 曲线内侧割线布置法 曲线预制梁桥采用径向布置时,曲线外侧跨径大于内侧跨径,曲线内侧跨径最小,且必须大于预制梁的长度以确保预制梁的安装,由内侧最小跨径可确定路线中心线处桥梁跨径的最小值。为了设计的方便,桥跨布置时直接采用标准跨径值作为曲线内侧跨径,逐跨割线布置,确定各割点为桥墩横向中心线内侧位置,此即为曲线内侧割线布置法。 2 施工特点 (1)测设放样 由于曲梁桥在平面和纵横断面上的变化较大,因而在施工放样、标高控制、中线控制等方面都会增加许多麻烦,应予反复检查、严格要求。另外,在进行预制底模控制时,如

迈达斯梁格法讨论

迈达斯梁格法讨论

1.在用桥博进行梁格法计算时,在单元的截面信息中输入的自定义抗扭惯性矩是整个纵向构件单元截面的抗扭惯性矩,还是如【桥梁上部构造性能】中所提,不包括腹板在内的仅由顶、底板构成的抗扭惯性矩? 答:我曾经对同一座简支弯桥分别用桥博单梁、梁格和MIDAS单梁、梁格建模计算进行比较分析。结果表明:1、仅考虑恒载的情况;对于梁格法,无论是桥博还是MIDAS,内力而言,四种模型计算结果弯矩结果一致(我所说的一致指误差在5%以内),程序无法提供腹板剪力流产生的扭矩,在手动计算并组合后,两种程序梁格法计算的扭矩结果一致,且均较单梁计算的扭矩略偏大,约10%左右(这应该是由于刚度模拟误差产生的),由此可以得出汉勃利对于梁格法力学理论的阐述是正确的,因此,对于梁格法,我个人的观点,其可以考虑弯扭耦合而得出较精确的弯矩并指导整体受力配筋是没有疑问的,问题在于,梁格法扭矩需修正的适用性,我们可以通过手动计入两侧腹板剪力流产生的扭矩来得到较为正确的扭矩并无异议,但对于很多情况这并不利于直接指导我们设计,比如我们需要观察扭矩

包络图来判断弯桥偏心的设置时,会发现我们直接用单梁模型可以更为节省时间和精力(至少无需你去修正组合)而得到可以直接应用的数据,单梁的缺陷在于不能正确考虑各片梁实际受力的差异,但这并不影响整体的设计,比如偏心的设计,整体抗扭性能的评估,而在细节上的处理,我们需要用梁格法的计算去确保安全。 2、关于活载的情况,梁格法而言,出于分析对比,我也用桥博和MIDAS分别计算了活载下的关键截面扭矩对比,在这里就不说弯矩了,因为结果比较吻合(8%的差别)。MIDAS自定义车道比较方便,可以同时考虑多种工况,这比桥博方便许多,但需要注意的是,对于同一工况,如果你用不同的梁来做偏心实现的话,产生的内力差别很大,且用哪片梁直接导致这片梁内力变大,我用的是V6.71,不知道 MIDAS2006是否没有这样的问题,为了解决这一问题,我在活载偏载于哪片梁时,采取该片梁去定义车道偏心,结果表明,两种程序计算结果比较吻合。在用单梁模型计算时,两种程序计算结果完全一致,同上面恒载的情况,单梁结果要比梁格小,这也是因为刚度的模拟误差产生的。综上所述,两点结论:1、在做整体设计时(比如设置预偏心),个人感觉用单梁模型可以较为

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