荷载横向分布系数
主梁的荷载横向分布系数
偏心荷载产生的总压力
偏心荷载P 对各主梁产生的作用力，即各片主梁所分配到的荷载，即：
R i =R i ′+βR i ′′=I i ∑I i n i=1P +βI i a
i ∑I i a i 2n i=1Pe (1)
β=
11+Gl 2∑I Ti 12E ∑a i 2I i (2)
式中： R i ——偏心荷载对第i 片主梁产生的总作用力
I i ——第i 片主梁跨中截面惯性矩
a i ——第i 片梁中心到七片主梁中心的距离
P——外加荷载
e ——P 作用点到七片主梁中心的距离
β——考虑主梁抗扭刚度的修正系数
G ——材料的剪切模量
I Ti ——第i 片主梁截面惯性矩
l ——计算跨径
E ——材料的弹性模量
从已知可知：a 1=a 5=2b 1 , a 2=a 4=b 1 , a 3=0 ,∑a i 251=2×(22+12)×b 12=
10b 12 ，n =5。
再由截面计算结果可知：
I T =0.06167m 4 ，I i =0.29115m 4 ，G E ⁄=0.4
带入（2），得：
β1=0.9398
将以上数据带入（1），得：
R 1=P 5+βP ×2b 110b 12×2b 1=0.5759P R 2=P 5+βP ×b 110b 12×2b 1=0.3880P R 3=
P 5+βP ×010b 12×2b 1=0.2P
R4=P
5
−β
P×b1
10b12
×2b1=0.020P
R5=P
5
−β
P×2b1
10b12
×2b1=−1759P
根据反力互等定理得：P=1作用在一号主梁上时，各主梁的反力等于P=1在这些主梁上移动时该主梁反力的变化值，即该主梁的反力影响线坐标。
下图表示桥梁横断面，五片主梁，四车道布置，按照车辆横向排列的规定，四列汽车横向布置如图所示。
边轮离缘石不小于0.5m，由图可知合力作用位置对应的影响线竖标可用线性内插法求得，其值为0.390。
maxR1=4P×0.390=1.56P。
第三章23荷载横向分布系数的计算铰接法ppt课件
11g1 12 g2 13 g3 14 g4 1 p 0 21g1 22 g2 23 g3 24 g4 2 p 0
b 2
变形协调条件 31g1 32 g2 33 g3 34 g4 3 p 0
41g1 42 g2 43 g3 44 g4 4 p 0
x
l
GIT ''( x)
mT
(x)
b 2
psin x
l
(x)
pbl 2
2 2GIT
x
sin l
pi1 p1i
5.8 I ( b )2
IT l
例题6：
如图为 l 12.60m的铰接空心板桥的横截面布置，桥面净空为净 7 2 0.75m人行道。全桥由9块预应力混凝土空心板组成，分别计算 1、3、5号板汽车荷载和人群荷载作用下的跨中荷载横向分布系数。
➢ 假定2：采用半波正弦荷载分析跨中荷载横向分布的规律。
3. 计算原理
p( x) 1 sin x l x
p( x) p0 sin l
x gi ( x) gi sin l
p11 p21 p31 p41 p51
回顾：铰接板法
p11 1 g1 p21 g1 g2 p31 g2 g3 p41 g3 g4 p51 g4
刚度参数： b 2
✓ 板块数目 n = 3 ~ 10，根据γ值查附录：《铰接板荷载横向分布影
响线竖标表》（P216-226）
有了跨中荷载横向影响线，就可计算各类荷载的跨中横向分布系数mc。
5. 刚度参数的计算
b 2
偏心正弦荷载作用下，跨中的竖 扭向 角挠度
（1） 跨 中 挠 度w 的 计 算
（1）
✓ “力法”求解铰接力峰值。变形协调条件 ：相邻板块在铰缝处竖向相对位移为零
横向分布系数计算
其中， 数。
48E l3
为常
w1’
精品课件
由竖向静力平衡条件：
5
5
Ri i Ii 1
i1
i1
i
1
5
Ii
i1
P=1
w1’ w2’ R1’ R2’ R3’ R4’ R5’
R
i
Ii
5
Ii
i1
………………………………………(a)
精品课件
(2) 偏心力矩 M=e 作用
1
2
+1
图 双主梁桥
精品课件
人群
por
1
2
3
4
pr
汽车
a
Pq Pq
22
1
r
1号梁
1
2号梁
图 杠杆原理法计算横向分布系数
➢假定荷载横向分布影响线的 坐标为η ，车辆荷载轴重为 P ，轮重为 P/2，按最不利情 况布载，则分布到某主梁的最 大荷载为：
Pm ax P 212P
➢则汽车荷载横向分布系数为：
某梁上某截面的内力(弯矩、剪力)影响面：η=ηx, y
精品课件
梁桥由承重结构(主梁)及传力结构(横隔梁、 桥面板)两大部分组成。多片主梁依靠横隔梁和 桥面板连成空间整体结构。公路桥梁桥面较宽， 主梁的片数往往较多，当桥上的车辆处于横向不 同位置时，各主梁不同程度的要参与受力，精确 求解这种结构的受力和变形，需要借助空间计算 理论。但由于实际结构的复杂性，完全精确的计 算较难实现 ，目前通用的方法是引入横向分布 系数，将复杂的空间问题合理的简化为平面问题 来求解—空间理论的实用计算方法。
分担的荷载比值变化曲线，也称为该主梁的荷 载横向分布影响线。
荷载的横向分布系数
荷载的横向分布系数
荷载横向分布系数是一种度量荷载在桥梁结构中分布程度的系数。
如果某梁的结构一定，轮重在桥上的位置也确定，那么分布给某根梁的荷载也是定值。
在桥梁设计中，常用一个表征荷载分布程度的系数m与轴重的乘积来表示该定值，m即为荷载横向分布系数，它表示某根梁所承担的最大荷载是各个轴重的倍数。
荷载横向分布系数在桥梁工程中应用广泛，对于梁桥，荷载横向分布计算原理是：梁桥作用荷载P时，结构的刚性使P在x、y方向内同时传布，所有主梁都以不同程度参与工作。
在进行荷载横向分布计算时，可以类似单梁计算内力影响线的方法，将截面的内力值用内力影响面双值函数表示。
横向分布系数
横向分布系数荷载横向分布系数：表示某根主梁所承担的最大荷载占各个轴重的倍数。
为使荷载横向分布的计算能更好地适应各种类型的结构特性，就需要按不同的横向结构简化计算模型拟定出相应的计算方法。
目前最常用的几种方法：杠杆原理法：把横向结构（桥面板和横隔梁）视作在主梁上断开而简支在其上的简支梁。
适用于双主梁桥、荷载位于靠近主梁支点处。
偏心压力法：把横隔梁视作刚性极大的梁，故又称刚性横梁法。
当计及主梁抗扭刚度影响时此法又称为修正偏心压力法（修正刚性横梁法）。
适用于窄桥（宽跨比B /l 小于或接近0.5的情况）。
G-M 法：由比拟正交异性板法发展而来，能利用计算机工具或编就的计算图表得出相对来说比较精确的结果。
此法概念明确，计算简捷，对于各种桥面净空宽度和多种荷载组合的情况，可以很快的求出各片主梁的相应内力值。
例：如图所示桥梁横断面，在公路-Ⅰ级荷载作用下，分别用杠杆原理法和偏心压力法求①和②号梁的荷载横向分布系数。
杠杆原理法：首先在①号梁和②号梁横向影响线上，按最不利方式布载，如图所示：①号梁：11900180011219002m −=×+× 11110.0530.521922=×+≈×+ 0.5265= ②号梁：1190018001119001300121900221900m −−=×+×+× 1111611 10.0530.50.316219221922=×+×+×≈×++× 0.6845=偏心压力法：首先画①号梁和②号梁横向影响线，那就要先找到其影响线的两个控制竖标值，由于各主梁的截面均相同，故可按下式计算：()()()()()()422222212341122222221112122114212121 1.5 1.90.5 1.90.5 1.9 1.5 1.918.05m 1.5 1.911=0.250.450.7418.051.5 1.911=0.250.450.2418.051=n ii i i n ii n i i i a a a a a a a n a a n a a a n a ηηη=====+++=×+×+−×+−×=×+=+=+=×−=−=−=−×+∑∑∑∑()()()()212424210.5 1.9 1.5 1.910.250.150.4418.050.5 1.9 1.5 1.911=0.250.150.1418.05n i ni i a a n aη==×××=+=+=××××−=−=−=∑∑然后在①号梁和②号梁横向影响线上，按最不利方式布载，如图所示：①号梁：()10.7160.4320.2260.508=0.6582m =×++− ②号梁：()10.4050.3110.2420.147=0.55252m =×+++ 荷载横向分布系数延桥垮的变化：通常用“杠杆原理法”来计算荷载位于支点处的横向分布系数m 0，其他方法均适用于计算荷载位于跨中的横向分布系数m c 。
简支梁桥计算2(横向分布系数).
④对双车道或多车道桥梁,汽车加载时应以轴重(而不是轮 重)为单位,即一辆汽车横向的两个轮重应同时加载或同时 不加载。
（3）修正的刚性横梁法 在刚性横梁法中，假定横隔梁绝对刚性，并且忽略了 主梁的扭转效应，这样做导致边梁受力偏大。而实际结构 中，在偏心荷载作用下，主梁总会发生扭转。为了使荷载 横向分布计算更符合实际，又不失刚性横梁法在计算上的 优点，可以对刚性横梁法作一些修正,即将式(5-16)中的 第二项乘以一个小于1的抗扭修正系数，以考虑主梁的扭 转刚度，这就是修正的刚性横梁法。
i 1
2
15 R15
1 a1a5 n n 2 a i
i 1
在计算过程中，需要注意以下几点：
①当横截面沿桥纵轴线对称时,只需取一半主梁(包括位于 桥纵轴线上的主梁)作为分析对象; ②荷载沿横向的布置(车轮至路缘石的距离,各车横向间距 等)应满足有关规定; ③各类荷载沿横向的布置及取舍按最不利原则进行,即所求 出的值应为最大值;
用钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计原理进行主梁各截面
的配筋设计，以及结构强度、刚度、稳定性和抗裂性的验算。 对小跨径简支梁，一般只需计算跨中截面最大弯矩和支点截
面以及跨中截面最大剪力；对于较大跨径的简支梁,通常还计
算跨径的1/4、I/8和3/8截面的内力；如果主梁顺桥跨方向截 面形状和尺寸有变化，如腹板厚度或梁高变化，还要计算变 截面处的弯矩和剪力。
'
Ii
I
i 1
n
i
当各主梁截面相等时，即 I1 I 2 I n I 1 ' Ri 则 n
II.偏心力矩的作用
在偏心力矩M＝1· e 作用下，桥的横截面产生绕中心点 O的转角，因此各主梁的跨中挠度为:
桥梁荷载横向分布系数计算方法
桥梁荷载横向分布系数计算方法桥梁是交通系统中重要的基础设施，承载着大量的车辆和行人荷载。
桥梁荷载横向分布系数的计算对于桥梁设计和施工具有重要意义。
本文将详细介绍桥梁荷载横向分布系数的计算方法，包括计算原理、步骤和注意事项，并通过具体算例进行分析和说明。
桥梁荷载是指作用在桥梁上的各种力量，包括车辆荷载、人群荷载、风荷载等。
横向分布系数是用来描述桥梁荷载在桥面横向分布的系数，其大小与桥梁的形状、结构形式等因素有关。
桥梁荷载横向分布系数的计算是桥梁设计的重要环节，也是施工过程中的关键步骤。
计算桥梁荷载横向分布系数的方法可以分为理论计算和数值模拟两种。
理论计算方法包括集中力作用下的横向分布系数计算和均布力作用下的横向分布系数计算。
数值模拟方法则是利用计算机进行模拟分析，得到更精确的横向分布系数。
根据集中荷载作用下的弯矩和剪力，计算横向分布系数。
根据车道均布荷载的弯矩和剪力，计算横向分布系数。
数值模拟方法可以利用有限元软件进行模拟分析，得到更精确的横向分布系数。
具体步骤如下：通过对模型的应力、应变等进行分析，得出横向分布系数。
下面通过一个简单的算例来说明桥梁荷载横向分布系数的计算方法。
该桥梁为简支梁结构，跨度为20米，桥面宽度为10米。
车辆荷载为50吨的重车，速度为20公里/小时，作用在桥上长度为10米。
通过集中力作用下的横向分布系数计算方法，来计算该桥梁的横向分布系数。
计算桥梁单位长度的自重为5吨/米。
然后，确定车辆荷载的大小为50吨，位置为桥面中心线偏左1米处。
根据车辆荷载作用下的弯矩和剪力，可以得出横向分布系数为67。
根据横向分布系数的定义可知，该桥梁在车辆荷载作用下的横向分布系数为67。
桥梁荷载横向分布系数的计算是桥梁设计和施工中的重要环节，对于保证桥梁的安全性和正常使用具有重要意义。
本文详细介绍了桥梁荷载横向分布系数的计算方法，包括计算原理、步骤和注意事项，并通过具体算例进行了分析和说明。
随着计算机技术和数值模拟方法的发展，未来的研究方向将更加倾向于开发更加精确、便捷的计算方法和模型，以便更好地应用于实际工程中。
13桥梁荷载横向分布系数计算方法
１模态参数法
模态参数是指桥梁结构计算模态的同有频率、
振刑以及模态质量等参数。模态参数法与其他方法
不同之处在于荷载横向分布影响线是由这砦模态参 数计算出来的。应用此方法时，首先通过模态参数
计算模态柔度∽］，此处模态柔度的物理意义为单他
荷载作用下，各片梁发乍的挠度；其次根据模态柔 度，提取各片梁在跨中位置的变形值，根据变形值和
万方数据
第１期
刘 华，等：桥梁荷载横向分布系数计算方法
６３
型的计算方法有刚（铰）接梁法、ＧＭ法、修正偏压法 等，这些计算理论都有其独到之处和适用范围，同 时，其（杠杆原理法除外）理论根据都是以主梁挠度 横向分布规律来确定荷载横向分布。同样是依据于 这一理沦根据，模态参数法的主要工作就是确定外 荷载作用下横向各片梁之间挠度的比值关系，从而 计算出荷载横向分布系数［１。２Ｊ。
式中：９ｉ为第ｉ个模态振型；ｃ。为模态系数，即第ｉ 个模态振型对第Ｊ个柔度的贡献。
在时问ｔ时的位移向量也可以通过模态振型表 示为Ｌ６’８１
Ｈ（ｆ）＝ｑｌ（￡）９１＋ｑｚ（ｆ）９２＋…＋ｑｐ（ｆ）妒。一面·Ｑ（￡）（６） 式中：ｑ，（￡）为结构的广义坐标，即在时ｆｎＪ ｔ时第ｉ模
态对佗移的贡献系数；ＰＸＰ阶模态振型矩阵咖的
４００ ＩＴＩＩＴＩ，桥面板厚度为６ ｍｍ，丰梁肋尺寸１０ ｍｍ× ４４ ｍｍ，横梁肋尺寸为１０ ｍｍ×３３ ｍｍ，见【冬Ｉ ３。有 端横梁，中问分３种情况：无内横梁，仪有１根跨巾 横梁，有３根内横梁在跨中央和四分点１１０Ｊ。
（ａ）荷载作用模式
旺二ＥＩ习习莎 （ｂ）各梁的变形及荷载分配 （ｃ）荷载横向分布影响线 圈２跨中荷载横向影响线 Ｆｉｇ．２ Ｍｉｄｄｌｅ ｓｅｃｔｉｏｎ’ｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｌｉｎｅ ｏｆ ｔｒａｎｓｖｅｒｓａｌ Ｉｏａｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ
修正的偏心压力法计算荷载横向分布系数
修正的偏心压力法计算荷载横向分布系数偏心压力法是一种常用的结构设计方法，用于计算荷载的横向分布系数。
该方法将作用在结构上的荷载转化为在其横向截面上的等效压力，然后通过一定的计算公式来确定该压力在不同位置上的分布。
在实际设计中，通过考虑不同的荷载和结构参数，可以得到不同位置上的分布系数，用于进一步的结构计算和验算。
计算荷载横向分布系数的基本原理是根据荷载作用在结构上时的力学平衡条件，确定荷载在结构横向截面上的压力分布。
一般情况下，荷载在结构上的等效压力分布是不均匀的，具有偏心性。
为了更好地进行结构计算和验算，需要将荷载的横向分布系数进行计算和修正。
计算荷载横向分布系数的过程可以分为以下几个步骤：1.确定荷载的作用位置和方向。
根据结构的几何形状和荷载的作用方式，确定荷载作用在结构上的位置和方向。
常见的荷载有均布荷载、集中荷载等，根据具体情况进行确定。
2.将荷载转化为等效压力。
根据荷载的特点，将其转化为在结构截面上的等效压力。
对于均布荷载，可以根据荷载的大小和作用位置，采用线性假设将荷载转化为等效压力。
对于集中荷载，可以分别计算荷载作用在结构上的每个单位长度上的等效压力，并进行叠加。
3.计算荷载在不同位置上的横向分布系数。
根据力学平衡条件，可以将荷载在结构横向截面上的压力分布表示为一个数学方程。
通过对该方程进行求解和分析，可以得到不同位置上的横向分布系数。
4.修正荷载横向分布系数。
由于荷载分布通常是理想化的，并且在实际工程中还存在一些不确定因素，因此需要对计算得到的荷载横向分布系数进行修正。
修正的目的是让其更加符合实际情况，提高计算的准确性和可靠性。
5.结构计算和验算。
根据修正后的荷载横向分布系数，可以进行结构的计算和验算。
通过考虑结构的稳定性、强度等方面的要求，确定结构的尺寸和材料强度，保证结构在荷载作用下的安全和可靠。
需要注意的是，荷载横向分布系数的计算和修正需要结合具体的工程实践和规范要求。
不同的结构形式和荷载特点，可能需要采用不同的计算方法和修正系数。
荷载横向分布系数的计算杠杆法
(
y
)
：单位荷载沿横向作用在不同位置时，对某梁所分配旳荷载 比值变化曲线，也称为对于某梁旳荷载横向分布影响线。
一、概述
P3 P3 22
P2 P2 22 P1 P1 22
x
m3 P3
m1P1
m2 P2 K
问题？
计算 3 号梁 k 点截面内力。
123 45
y
3
S P 2(y)1 (x) P'1(x) P' P 2 ( y)
1
160
2
160
3
160
4
160
5
105
表 各根主梁旳荷载横向分布系数
梁号
m0q
m0r
1、5号梁
0.438
1.422
2、4号梁
0.5
0
3号梁
0.594
0
二、杠杆原理法 The End
疑问？
（1）把空间问题转化为平面问题：近似处理措施。近似处理旳实质是什 么？
实质：在一定旳误差范围内，谋求一种近似旳内力影响面替代精 确旳内力影响面。
的荷载横向影响线坐标。
1
2号梁
图 杠杆原理法计算横向分布系数
假定荷载横向分布影响线旳坐 标为η ，车辆荷载轴重为 Pq ，轮重为 Pq/2，按最不利情 况布载，则分布到某主梁旳最 大荷载为：
则P'汽max车荷载P2横向 分(布12 系数 )为 P：
人群荷载横向分布系数为：
1
m0q 2
q
m0r r
一、概述
梁桥由承重构造（主梁）及传力构造（横梁、桥面板）两大部分构成。多 片主梁依托横梁和桥面板连成空间整体构造。 主梁内力：与桥梁横截面形式、荷载类型、荷载作用位置有关。 精确旳空间构造分析措施：有限元理论
荷载横向分布计算
R R1 R2
1
P 2
2
P 2
i P 2
m q P
P/2
P/2
1
2
3
R1 R2
η1
η2
支座反力影响线
10
3、计算实例 见教材P115
11
（二）偏心压力法
1、基本假设
横梁刚性极大,刚性横梁的微小变形可以忽略不计
PP
P/2
P/2
L f f >>f’
B f f’
12
2、基本假设的适用范围 试验证明，当B/L<0.5(称为窄桥)及具有多道横隔梁时， 刚性横隔梁假设是成立的。
i1
i1
P w
说明只需要对上式中的第二项
φ
Pe
进行修正
28
3、修正偏心压力法原理
偏心力矩M=Pe=e作用下， 弯矩静力平衡：
M=Pe=e
5
5
Ri''ai MTi1e
i1
i1
ai wi’’
φ
MT1 R1’’
R2’’ MT2 MT3
R4’’ R5’’ MT4 MT5
29
材料力学关于简支梁跨中的 扭矩与扭转角的关系
各梁竖向挠度：
M=Pe=e
wi'' aitg
根据位移与荷载的关系，
Ri'' Iiwi''
ai wi’’
φ
R1’’ R2’’
R i''Iiw i''Iia itg a iIi
R4’’ R5’’
18
弯矩静力平衡：
M=Pe=e
5
5
Ri''ai ai2Ii 1e