对桥梁结构一些经典概念的探讨(阅)

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桥梁的一些基础知识桥梁基本构造认识

桥梁的一些基础知识桥梁基本构造认识

桥梁的一些基础知识:桥梁基本构造认识桥梁是连接两个地理位置的建筑结构,通常用于跨越河流、峡谷、公路等障碍物。

作为人类工程学的杰作之一,桥梁在交通运输和城市发展中起着重要的作用。

本文将介绍一些与桥梁有关的基础知识,包括桥梁的基本构造和相关的认识。

桥梁的基本构造桥梁的结构设计根据所需跨越的障碍物类型和地形条件而有所不同。

然而,在桥梁设计中,有一些基本的构造常用于多种桥梁类型。

1. 支撑结构:支撑结构是桥梁的基础,用于支持桥梁的负荷并将其传递到支撑点上。

常见的支撑结构包括桩基、墩台和骨架结构等。

桩基通过将桥梁的负荷传递到地下的岩石或土壤来支撑桥梁。

墩台是建立在支撑点上的承重结构,用于分散桥梁的负荷。

骨架结构包括梁、拱和悬索等用于支持桥梁的主要荷载的元素。

2. 桥面系:桥面系是桥梁上供车辆和行人通行的部分,通常由桥面板、路基和护栏等组成。

桥面板是承载车辆荷载的关键部分,可以使用钢板、混凝土板或木质板材等材料制成。

路基是桥面板下方的支撑层,用于分散荷载并保持桥梁的稳定。

护栏是用于保护行人和车辆的安全的栏杆系统。

3. 桥墩和桥台:桥墩和桥台是支撑结构的一部分,用于将桥梁的负荷分散到地面。

桥墩是建立在河床或地面上的垂直支撑元素,通常具有圆柱、方柱或桩状的形态。

桥台是建立在桥墩之间的水平支撑结构,支撑梁或拱的端部。

这些结构的形状和尺寸根据桥梁的需求而变化。

4. 桥梁框架:桥梁框架是支撑桥面系的结构,通常由梁、柱和横梁等构成。

它们通过相互连接来承受并分散荷载。

梁是最常用的桥梁框架结构,可分为简支梁、连续梁和悬臂梁等类型。

桥梁的相关认识除了基本构造,桥梁还有一些相关的认识,这些知识有助于我们更好地理解和欣赏桥梁的功能和设计。

1. 桥梁的分类:桥梁可以根据结构类型、材料、跨度及用途进行分类。

常见的桥梁类型包括梁桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥和索门桥等。

它们各自具有不同的设计和工程特点。

2. 桥梁的设计考虑因素:桥梁的设计需要考虑多种因素,包括地理条件、负荷要求、风速、地震力、交通流量和环境影响等。

同济大学高等桥梁结构理论——混凝土箱梁桥实用精细化分析方法

同济大学高等桥梁结构理论——混凝土箱梁桥实用精细化分析方法
桥梁结构的实用精细化分析模型 —— 反映指标应力并联系配筋方法
(每块板的三层指标应力)
面外(反映局部荷载)
面内(反映整体荷载)
混混凝凝土土桥桥梁梁实实用用精精细细化化分分析析方方法法
桥梁结构的实用精细化分析模型
桥梁结构的实用精细化分析模型特点 实用性:可以直接联系配筋(相比块体单元) 精细化:拆解了空间效应(相比单梁模型)
一个箱梁截面的空间网格划分
混混凝凝土土桥桥梁梁实实用用精精细细化化分分析析方方法法
桥梁结构的指标应力
空间网格模型的指标应力
构件 箱梁顶板
箱梁底板 箱梁腹板
受力方向 纵向面外上缘 横向面外上缘 横向面外下缘 中间层面内 纵向面外下缘 横向面外上缘 横向面外下缘 中间层面内 中间层面内
应力特征 一维应力 一维应力 一维应力 二维应力 一维应力 一维应力 一维应力 二维应力 二维应力
混混凝凝土土桥桥梁梁实实用用精精细细化化分分析析方方法法
桥梁结构的实用精细化分析模型
腹板1
顶板
腹板2
腹板3
底板
一个箱梁截面的空间网格划分
混混凝凝土土桥桥梁梁实实用用精精细细化化分分析析方方法法
桥梁结构的实用精细化分析模型
箱梁截面的空间网格划分
混混凝凝土土桥桥梁梁实实用用精精细细化化分分析析方方法法
高等桥梁结构理论
混凝土桥梁 实用精细化分析方法
徐栋
同济大学桥梁工程系 二Ο一二年三月
主要内容
桥梁结构一些“经典概念”的探讨 桥梁结构的指标应力 桥梁结构的实用精细化分析模型
混混凝凝土土桥桥梁梁实实用用精精细细化化分分析析方方法法
桥梁结构一些“经典概念”的探讨
桥梁结构的三种主要空间效应 薄壁效应:直箱梁桥、弯箱梁桥 问题:超静定剪力流、约束扭转、翘曲的计算 各腹板的荷载分布:多腹板宽箱梁桥 问题: “影响面在纵横向有相似的图形”不成立 剪力滞效应:宽翼缘箱(T)梁桥、钢砼叠合梁桥 问题: “有效分布宽度”概念仅适用于简支窄梁(剪应 力为竖直方向)

关于桥梁结构优化设计的探讨

关于桥梁结构优化设计的探讨

关于桥梁结构优化设计的探讨桥梁工程是由许多结构构件组成的系统结构,是城市基础设施中一个重要的组成部分,其结构设计是否科学合理,直接决定了桥梁的安全性、实用性和耐用性。

文章通过对桥梁结构设计的介绍,探讨一下桥梁设计的问题及优化方案。

标签:桥梁结构;优化设计;问题1 现阶段桥梁结构设计面临的问题1.1 桥梁设计缺乏先进的理论基础和完善的结构体系目前在我国,一些桥梁设计人员在结构设计时存在对桥梁结构的整体性、安全性和耐久性考虑片面,部分桥梁结构的整体性延性不足,计算图式和受力路线不明确,主要会引起:结构局部受力过大,应力集中;混凝土强度要求过低;保护层厚度过小;构件截面过小或过大等问题。

这些问题都会削弱桥梁结构的耐久性,会严重影响桥梁的安全。

此外,一些桥梁设计人员缺少动态思维方式。

在针对不同的环境、不同的使用条件和不同的设计对象时,不能根据变化因素对结构体系做出合理的应对措施。

在新技术、新材料、新工艺快速发展的情况下,对结构设计也提出了新要求,这时候设计人员的创新意识和与时俱进的设计理念就尤为重要了。

在结构体系上,目前的桥梁设计普遍的缺乏整体的设计规划,过于偏重设计建成时期结构的工作和服务能力,而对其他时期的性能变化没有更为全面的考虑。

桥梁工程是一个由许多结构构件组成的一个系统结构,设计人员要用动态思维去解决面临的发展技术问题,要尽可能的将未来所面临的问题计算在内,保证桥梁设计结构体系的完整性。

1.2 桥梁结构的可靠性和耐久性问题桥梁结构可靠性的概念是:在规定的服役基准期内,在正常使用和维护的情况下,结合环境和结构抗力衰退等因素的影响,桥梁结构在服役期过后的后续服役期内能完成预计功能的能力。

我国桥梁结构设计可靠性的重视程度大于耐久性,重视强度极端状态而不重视使用极限状态,重视桥梁结构的建造而忽视检测和维修,不少大桥坍塌都是由于构件疲劳损坏所引起,影响了桥梁的承载能力和使用性能。

桥梁在建造和使用过程中,受到了外部和自身环境的影响导致结构各部分不同程度的损伤和劣化,有些桥梁仅用10年左右的时间就因为耐久性出了问题而影响结构安全。

古代桥梁的结构

古代桥梁的结构

古代桥梁的结构古代桥梁是人类在建筑领域的杰作之一,其结构设计和建造技术堪称经典。

在没有现代科技的情况下,古代人民凭借着智慧和勤劳,创造出了各种形式的桥梁,为交通运输和社会发展做出了巨大贡献。

本文将从桥梁的结构入手,探讨古代桥梁的设计与建造。

一、梁桥结构梁桥是古代桥梁中最常见的一种形式。

它主要由桥墩、桥墩之间的梁和桥面组成。

桥墩是桥梁的支撑结构,通常由石块或砖块砌筑而成。

梁是连接桥墩的重要部分,它可以是木梁、石梁或砖石结构。

桥面则是梁的上部,通常由木板、石板或铺装砖石构成。

梁桥结构简单、稳定,适用于跨度较小的桥梁。

二、拱桥结构拱桥是古代桥梁中最具代表性的结构之一。

它以拱形结构为主要特征,通过拱的承载作用将桥墩之间的荷载传递到地基上。

拱桥的拱可以是石拱、砖拱或木拱,而桥墩则通常由石材制成。

拱桥的设计需要考虑拱的高度、拱腹的曲线形状以及拱的厚度等因素,以确保桥梁的稳定性和承载能力。

三、吊桥结构吊桥是一种悬空于水面上的桥梁,它的主要特点是桥面悬挂于两侧的支点上。

吊桥通常由两座高大的桥墩支撑,桥面则由木板或铁链连接。

吊桥的设计需要考虑桥面的稳定性和承载能力,同时还要考虑吊桥的开合机制,以便船只通行。

四、斜拉桥结构斜拉桥是一种以斜拉索为主要承载结构的桥梁。

它的特点是桥面通过斜拉索悬挂于桥墩上,斜拉索的两端连接于桥墩和桥面之间。

斜拉桥通常由钢材制成,其设计需要考虑斜拉索的张力、桥面的稳定性和承载能力等因素。

五、石拱桥结构石拱桥是一种以石材制成的拱桥,其石拱结构具有很高的稳定性和承载能力。

石拱桥的设计需要考虑石拱的形状、石块的连接方式以及桥墩和桥面的结构。

在古代,石拱桥的建造需要运用到石材的切割、砌筑和拱形的构造技术。

六、木拱桥结构木拱桥是一种以木材制成的拱桥,其木拱结构具有一定的弹性和韧性。

木拱桥的设计需要考虑木拱的形状、木材的选择和连接方式等因素。

在古代,木拱桥的建造需要运用到木材的加工、曲线的构造和拱形的支撑技术。

桥梁的基本结构

桥梁的基本结构

桥梁的基本结构标题:桥梁基本结构解析一、引言桥梁,作为跨越江河、山谷、道路等障碍的交通设施,其设计与建造充分展现了人类对力学原理的深刻理解和巧妙运用。

桥梁的基本结构是其稳固耐用、安全通行的基础,主要包括桥台、桥墩、梁部以及基础四大部分,它们各自承担着不同的功能,并通过精密的设计和施工相互协作,共同承载并传递荷载。

二、桥梁主要构成部分详解1. 桥台:位于桥梁两端,连接桥梁与路堤,起着支撑桥梁上部结构、传递荷载至地基、固定桥梁整体位置的关键作用。

桥台一般由台身和基础两部分组成,根据受力情况的不同,可分为重力式桥台和轻型桥台。

2. 桥墩:桥墩位于桥台之间,用于支承桥梁的上部结构,如梁或拱,将来自桥梁上部结构的荷载传递给地基。

桥墩的设计需考虑水流冲刷、地震等因素的影响,常见的桥墩形式有实体墩、空心墩、柱式墩等。

3. 梁部:梁部是桥梁的主要承重结构,包括主梁、次梁、横隔板等。

主梁承受主要的竖向荷载和部分横向荷载,次梁则辅助主梁分担荷载。

梁部的形状和布置直接影响到桥梁的整体刚度、强度及稳定性。

4. 基础:桥梁的基础是整个结构体系的重要组成部分,它将桥梁的巨大荷载均匀分散并传递至地层深处。

基础类型主要有浅基础(如扩大基础)和深基础(如桩基础、沉井基础等),选择何种类型主要取决于地质条件、水文环境以及桥梁荷载等因素。

三、结语理解并掌握桥梁的基本结构及其功能,对于桥梁的设计、施工、维护和管理具有至关重要的意义。

随着科技的进步和工程实践经验的积累,桥梁结构的设计理念和技术手段也在不断优化和发展,以满足日益增长的交通需求和复杂的地理环境挑战。

然而,无论技术如何创新,桥梁的基本结构始终是其稳定性和耐久性的基石,这是任何时代都不能忽视的核心要素。

桥梁结构介绍

桥梁结构介绍

桥梁结构介绍桥梁结构是人类建筑工程中最古老、最基础的一种结构形式,它承载着人们的交通和物资流通,是现代城市化进程中不可或缺的一部分。

本文将从桥梁结构的定义、分类、设计原则和建造过程等方面进行介绍。

一、桥梁结构的定义桥梁结构是指为跨越河流、山谷等自然障碍物而建立的一种工程设施。

它由桥墩、桥台、墩台连体及跨径部分组成,跨度一般在10米以上。

二、桥梁结构的分类按材料分类:木质桥梁、石质桥梁、钢筋混凝土桥梁和钢桥梁等。

按形式分类:拱形桥、斜拉桥、悬索桥和吊索桥等。

按用途分类:公路大桥、铁路大桥和特殊用途大桥等。

三、设计原则1.安全性原则:保证行车安全和行人安全,避免发生事故。

2.经济性原则:在保证安全性前提下,尽可能减少工程造价。

3.美观性原则:桥梁作为城市的重要景观,应具有良好的视觉效果和环境融合性。

4.环保原则:在建造过程中,尽可能减少对环境的影响。

四、建造过程1.选址:根据桥梁的用途和地形条件,选择最合适的位置。

2.设计:根据选址确定桥梁跨度、载荷等参数,进行结构设计和施工方案设计。

3.施工准备:包括场地平整、材料采购、机具调试等。

4.基础施工:包括桥墩和桥台的建设。

5.上部结构施工:包括梁板制作、架设及连接等。

6.道路铺设:包括路面铺装、护栏安装等。

7.验收交付:经过试验验收后,将桥梁交付使用。

总之,桥梁结构是一种复杂而重要的工程结构形式。

在建造过程中,需要充分考虑各种因素,并且遵循科学严谨的设计原则。

只有这样才能保证桥梁结构的安全可靠,为城市化进程提供更好的服务。

桥梁建筑的结构分析与设计

桥梁建筑的结构分析与设计

桥梁建筑的结构分析与设计桥梁建筑是人类工程史上的杰作之一。

桥梁的结构设计是其能够承载重量和保持稳定的关键所在。

在这篇文章中,我们将探索桥梁建筑的结构分析和设计。

一、桥梁结构首先,让我们来探讨桥梁的结构类型。

桥梁的结构类型取决于其跨越的距离、支撑方式和使用条件。

以下是一些常见的桥梁结构类型:1. 梁桥(Beam Bridge):由一根或多根简单的梁组成,支撑在柱子或悬挂在两个点上。

2. 拱桥(Arch Bridge):由一条或多条拱形构件组成,将桥面从两端弯曲向上,以支撑荷载。

3. 悬索桥(Suspension Bridge):由主悬索和两个或多个塔支撑,桥面则由次悬索和横向纵梁组成。

4. 斜拉桥(Cable-stayed Bridge):由一系列斜向支撑缆索和塔组成,桥面则由次缆索和横向纵梁组成。

二、桥梁的力学原理我们接下来将探讨桥梁是如何工作的。

桥梁静载荷是由以下两个方面组成:自身重量和交通载荷。

桥梁的设计要求,必须能够承受这些力的作用,同时保持结构的稳定性。

弯曲力、剪切力和压力是桥梁承受载荷的主要力。

梁桥主要受弯曲力作用,而拱桥和斜拉桥主要受压力作用。

悬索桥则主要受剪切力作用。

桥面的承载能力是通过其横向纵梁的强度和刚度来保证的。

稳定性则是通过桥墩和塔结构来获得的,它们在整个桥梁结构中起到重要的支持作用。

三、设计考虑设计桥梁时需要考虑很多因素,包括材料、荷载、高度、跨度和岩土特性等。

其中,最重要的是荷载。

荷载对桥梁的影响是深远的,它会导致桥梁的变形和破坏。

因此,设计师需要考虑许多荷载类型,包括静态载荷、动态载荷、温度载荷等。

桥梁的材料也是一个重要的考虑因素。

传统的桥梁材料包括钢和混凝土,但随着科技的发展,新材料的应用也越来越广泛。

例如,碳纤维增强塑料(CFRP)和玻璃纤维增强塑料(GFRP)等轻质材料在桥梁结构中得到了广泛应用。

另一个重要的考虑因素是环境条件。

桥梁需要经受各种自然环境的考验,如风、雨、冰雪、洪水等。

桥的结构与设计

桥的结构与设计

桥的结构与设计桥梁作为连接两地的重要交通建筑,不仅承载着人们的出行需求,更承载着传递各种信息、文化和价值观的作用。

桥梁的结构和设计是保证其安全性和美观度的重要因素。

本文将从桥梁结构的分类、设计原则以及几个典型桥梁的介绍三个方面来探讨桥梁的结构与设计。

一、桥梁结构的分类桥梁结构根据其受力形式和结构特点可以分为梁桥、拱桥、悬索桥和斜拉桥等几种类型。

梁桥是最基本的桥梁结构,它由横跨在两个支墩或桥墩之间的梁体组成。

梁桥可进一步分为简支梁桥、连续梁桥和刚构梁桥等不同类型,根据实际需要选择合适的类型。

拱桥是将受力传递至桥墩的弧形结构,其特点是能够将受力均匀分散,增加了桥梁的稳定性。

悬索桥则是通过悬挂在主塔上的钢缆来支撑桥面,其设计独特、工程复杂度较高,但是能够实现大跨度的桥梁设计。

斜拉桥结构则是将桥面与桥塔之间的斜拉索结合起来,通过张弛状态的斜拉索来分担桥梁受力。

二、桥梁设计的原则桥梁设计的原则是确保桥梁在正常使用条件下具有足够的强度和稳定性。

首先,桥梁的设计应考虑地理环境和地质条件等自然因素,从而选择合适的结构类型。

其次,设计师需要根据桥梁的使用需求和通行载荷,合理确定桥梁的宽度、高度和跨度等参数。

此外,选择材料也是桥梁设计的重要环节,常用的材料有钢材、混凝土、砖石等,根据具体情况选择合适的材料以确保其强度和耐久性。

最后,设计师还需要考虑桥梁的美观性和与周边环境的协调性,使其成为一个城市的地标建筑。

三、典型桥梁的介绍1. 金门大桥(Golden Gate Bridge)金门大桥是美国旧金山的地标性建筑,也是世界上最着名的悬索桥之一。

其主跨长度达到了约1.28公里,桥梁设计独特,在建造当时曾被认为是技术上的奇迹。

金门大桥不仅具有较高的工程技术水平,同时也是一座美丽的风景线。

2. 香港湾仔桥(Wan Chai Bridge)香港湾仔桥是一座斜拉桥,位于香港岛区域,是香港市区的重要交通枢纽之一。

该桥采用了斜拉索的结构设计,通过拉索的张力来分散桥梁荷载,实现大跨度的设计。

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对桥梁结构一些“经典概念”的探讨对桥梁结构一些“经典概念”的探讨文/徐栋6 R. P& A& [% A% r0 ]作者的话:非常感谢《桥梁》杂志的约稿,我所理解“重点实验室”栏目中的“实验”是广义的,并不仅仅指真材实料的实验,也可以包括新理论,甚至新设想的实验性研究成果,或是研究过程中的探讨。

笔者近年来对混凝土桥梁结构的分析和配筋理论等方面做了一些较为深入的研究,借此机会分享一些研究成果,也将一些思考、困惑及感兴趣的问题拿出与业界同仁探讨。

由于笔者水平有限,如有条理不清、错误甚至是谬误的地方请大家不吝指正。

综合现状经过近三十年的大规模建设,我国的桥梁工程师已经具备丰富的设计经验和较高的知识水平。

复杂桥梁或复杂截面的桥梁在我国得到了非常普遍的运用,在课堂上学的分析方法和针对简单桥梁的现行规范体系由于不能完全解决问题,往往出现“安全度不足造成的早期破坏和蜕化所带来的损失,或者因过于保守造成的浪费”[1]的现象。

在工程实践中发生的许多令桥梁工程师困惑却客观存在的问题使他们不断寻求解答,甚至可以说,由于混凝土桥梁的大规模实践,世界上或许没有哪个国家的工程师像中国工程师那样渴望彻底了解复杂桥梁的受力状况。

/ m4 C( q% c5 q7 V2 d/ T+c2 ^桥梁结构理论发展的动力来自工程实践中出现的问题,同时我国对过去新建桥梁的维修加固也在日益增多,但指导维修加固的思想仍然停留在现行桥梁常用计算方法和规程上,现在已经到了应该对过去常用的分析理论和设计思想进行反思和重新梳理的时候。

对于桥梁结构的分析方法,发达国家由于受到来自国家强力发展方向的推动,如航空航天、新材料、机械等,所以发展迅猛,出现了一批水平很高的通用大型有限元分析软件,这些大型通用软件有些甚至已经有几十年的历史。

这些软件对于桥梁结构的影响是深远的,使桥梁工程师对于桥梁结构的局部和微观受力情况的认知达到了前所未有的高度和水平。

但是,桥梁结构,特别是混凝土桥梁结构具有的几大特征,如桥梁施工、收缩徐变效应、预应力、活载计算等,这些大型软件并不能完全满足要求。

8 x5 H$ V# v, Q+ F# i8 y 对于混凝土构件的配筋配束方法,是涵盖受弯、受剪、受扭、受拉(压)的不同方向和不同组合的设计原理,内容非常丰富,也是很早(甚至将近100年)以来发展起来的经典学科。

国内外相关规范虽然经过几轮发展,其基本思想仍然停留在“窄梁”范畴。

同时,由于各时期的发展和内容补充,里面也留存有大量各时期的,有些甚至已经早已过时的痕迹。

所以虽然规范有时显得越来越厚,但实际上并不代表越来越好。

1 a; f0 h };Y* @9 q" [作者近年来通过参与我国桥梁规范的最新修订,深刻体会到目前飞速发展的结构分析方法与“蜗行”的桥梁构件设计规范之间的矛盾,就像一个人拥有一条长和一条短的两条腿,其前行速度仍受制约。

具体的表现便是结构分析的方法越来越精细,而配筋配束设计理论却仍停留在简单结构范畴,造成了虽然能对复杂桥梁结构进行非常精细的分析,却无法建立与配筋设计方法紧密联系的尴尬情况。

对桥梁结构分析方面一些“经典概念”的探讨横向分布桥梁空间结构的近似计算方法,实质上是在一定的误差范围内,寻求一个近似的方法把一个复杂的空间问题转化成平面问题进行求解。

早期工程师们采用将空间问题转化为平面问题的横向分布理论,来对多梁式桥梁进行分析验算。

横向分布理论的研究,加深了工程师们对桥梁各种上部结构形式的力学性能(纵、横向分配荷载的性能)的理解。

如图1为一座常见的多梁式简支梁桥。

图1 多梁式简支梁桥在横向分布的计算方法中,刚性横梁法和比拟正交各向异性板法(又称G-M法)为最为常用的方法。

众所周知,其基本前提是纵横向影响面具有相似的图形[2]。

为了简化计算,剪力采用了杠杆法近似考虑。

% X9 }) A& u; O, S" ^对于箱梁结构,特别是如图2的宽箱梁结构,同样存在各道腹板的荷载横向分配问题。

在单梁模型计算中,往往借用“横向分布”的概念,将各道腹板看成一根梁,采用与多道梁式结构同样的横向分布计算方法来计算。

) f2 l- ?0 R2 r x* w9 h8 F图2 多室宽箱梁截面对图2截面而言,一般一排仅采用2个支座,不会每道腹板下面均设支座,而桥梁结构一般也为连续梁结构。

可见,其力学图式与图1的计算原型结构相差甚远,特别是简支支撑条件已完全改变。

图3是一个4跨连续梁采用的单箱多室箱梁截面及其梁格分割线,中间向两边的腹板编号为0#、1#和2#。

该桥的支座布置见图4。

图5~7分别为采用梁格计算和传统G-M法计算的3车道活载的0#、1#和2#腹板的剪力横向分布系数。

图3 单箱多室截面宽箱梁图4 纵桥向支座布置图5 0号腹板剪力横向分布系数沿半跨长变化图图6 1号腹板剪力横向分布系数沿半跨长变化图图7 2号腹板剪力横向分布系数沿半跨长变化图梁格模型和有效分布宽度宽箱梁的空间效应主要为各道腹板的荷载分配和腹板较宽时本身的剪力滞效应。

在现行桥梁规范中好像也并没有梳理清楚。

6 R9 ]% w0 f+ K3 C8 x6|针对图2的宽箱梁,可以采用图8的稀疏划分方式来计算,即可以划分为B1~B4的4道主梁。

采用这个计算模型,可以计算出各道腹板的弯矩和剪力更为精确的“横向分布系数”。

由于划分出来的结构仍然是梁,所以当不考虑剪力滞效应时,虽然各道划分梁上的应力都不相同,但本身的应力分布是均匀的。

当考虑剪力滞效应时,尚需要根据规范公式计算B1~B4各道梁的剪力滞效应。

所以说,规范中的剪力滞系数并不适合于独立宽箱梁,而仅适合于划分开后的工字形梁,——而T形梁(或工字形梁)正是规范中剪力滞效应基本图示的来源。

图8 采用稀疏划分的宽箱梁截面(可能还需要考虑剪力滞效应)针对图2的宽箱梁,也可以采用图9的致密划分方式来计算,b1~b4为4道腹板位置。

图9 采用致密划分的宽箱梁截面(剪力滞效应无需单独考虑)这个计算模型中划分出来的结构仍然也还是梁,每道梁的应力本身是均匀的,但各道梁应力的不同分布直接反映出各道腹板受力的“横向分布”。

同时由于划分致密,剪力滞效应在计算模型中由各道梁的应力差异反映出来。

也就是对于致密划分的宽箱梁,不再存在“有效分布宽度”的基础。

梁格模型实质上是采用阶梯状的应力来表达原来的光滑分布的应力。

图10为一个单箱单室截面的阶梯状应力分布来表达原来光滑的、包括剪力滞效应的应力分布。

图10 光滑的应力由梁格模型阶梯状表达需要注意的是,“有效分布宽度”是将复杂截面简化为简单截面的方法,这个概念仅适用于竖向剪应力。

对于桥面较宽的复杂截面桥梁,采用“有效分布宽度”,则意味着丢掉了桥面板面内的水平剪应力,这直接导致了现行规范均缺失针对箱梁桥面板面内的配筋方法,也导致了当桥梁结构出现顶底板面内斜裂缝问题时会出现无法判断、无从着手的情况。

) Q9 M7 c( H% |& e% D5 w汉勃利(HAMBLY)平面梁格与“所见即所得”的折面梁格Hambly梁格存在两个误区:第一是过分强调梁格划分后各分离截面的形心必须保持与原整体截面形心一致,所以按照Hambly方法建立的梁格一定在一个面上,故称之为平面梁格模型;第二是采用了许多近似参数,试图将箱梁剪扭问题一并解决。

/ @( i0 u1 O( @) R$ C0 [8 `. F* m 对于梁格计算方法的技术文献较少,最常见的是Hambly的《BridgeDeckBehavior》[3]中有关平面梁格方法的叙述。

我国工程界最早接触的梁格计算也多来自汉勃利平面梁格概念。

如图11为采用汉勃利(HAMBLY)平面梁格划分的图1中的宽箱梁截面。

) d3 z) X ~$ O+ L+ Y图11 采用汉勃利(HAMBLY)梁格划分的宽箱梁截面虽然这种梁格分析方法我国在20世纪80年代就有学者研究,但由于HAMBLY梁格本身存在理论缺陷,也没有对梁格分析方法完全认识清楚,故没有被业界所认可。

' x$ J3 [% l: r9 y; K* \1 G( U如果没有横梁,Hambly方法是对的,即整体截面分解后的刚度“合成”后必须等同于原刚度,截面形心也不变。

但是,从结构的受力本质上,在梁格模型中纵梁截面及其刚度的“合成”或“组装”是由横梁完成的,故纵梁可以自由划分[7]。

如图8中的稀疏划分或者图9中的致密划分,各分离截面的模型位于其本身的形心位置,截面特征也即“所见即所得”。

由于每道梁的重心不在一个面上,所以这样的计算模型可以称为“折面梁格”,以示与平面梁格模型区分。

3 X( p- A0 d8 ~用主要关注面外受力的Hambly方法,来分析主要反映面内受力的箱梁剪扭效应,本身就存在缺陷。

所以,想用平面梁格来解决薄壁箱梁问题往往难以奏效。

1 L2 P1 B) Z' f1 t“弯扭耦合”的曲线梁箱梁结构的空间效应主要为三种:各道腹板的荷载分配、剪力滞效应以及薄壁效应。

前面采用梁格模型的阶梯状应力表达方式,即可自然反映各道腹板的荷载分配问题;采用致密的梁格划分即可自然解决剪力滞效应问题。

对于曲线梁桥,一直以来“弯扭耦合”的说法较为普遍。

随着有限元技术的发展,用折线模型代替曲线是常用的处理方法,这种方法通过直线梁单元中心线在平面上的差异反映出曲线桥的“弯扭耦合”。

于是,这个问题就简单了:“弯扭耦合”就成了对于应力的耦合——直线梁单元弯矩和扭矩并存,而其中的约束扭转会产生翘曲正应力(与弯曲正应力“耦合”)。

实际上,直线桥承受活载偏载时同样也会产生这种应力层面上的“弯扭耦合”效应,只是以往用一个模糊的“放大系数”将扭矩效应考虑到了弯矩里面。

所以,无论对于曲线箱梁桥和直线箱梁桥,对于薄壁效应,关键是需要分离自由扭转和产生翘曲正应力的约束扭转。

# R' H6 x. ~. v% b) \曲线箱梁桥另外一个特点是外侧腹板重量大于内侧腹板重量,导致内外侧重量对于桥面中心处会产生外翻扭矩,也导致当采用单梁模型计算时,支座反力在横向的分配有误差。

但是,这个误差可以方便地通过扭矩补偿方式解决。

于是,当采用重量扭矩补偿方式处理曲线桥内、外腹板重量差异后,便可以采用单梁模型准确计算曲线梁桥内外支座反力。

对于内部的薄壁应力计算,直线梁桥和曲线梁桥在计算模型上是没有实际区别的,同样都是薄壁箱梁问题,在设计实践中的代表参数均为正应力放大系数和剪应力放大系数。

7 h2 Y; [2 q9 t 文献[6]采用7自由度模型对某绕城高速公路互通立交中一段(跨径布置为18.00m+22.00m+18.00m,平面弯曲半径为60.00m,箱梁截面宽8.45m 的匝道弯桥进行分析,得到该弯箱梁活载弯矩放大系数、恒载剪力放大系数和活载剪力放大系数如图12~14所示。

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