桥梁设计理论第四讲
第四讲 薄壁箱梁剪力滞的变分解法第一节 概 述初等梁弯曲理论的基本假定是变形的平截面假定，它不考虑剪切变形对纵向位移的影响，因此，弯曲正应力沿梁宽方向是均匀分布的。
但是，在箱形梁中，产生弯曲的横向力通过肋板传递给翼板，而剪应力在翼板上的分布是不均匀的，在肋板与翼板的交接处最大，随着离开肋板而逐渐减小，因此，剪切变形沿翼板的分布是不均匀的。
由于翼板剪切变形的不均匀性，引起弯曲时远离肋板的翼板之纵向位移滞后于近肋板的翼板之纵向位移，所以其弯曲正应力的横向分布呈曲线形状。
这种由于翼板的剪切变形造成的弯曲正应力沿梁宽方向不均匀分布的现象称为“剪力滞”现象或称为“剪力滞（后）效应”。
肋板相距越宽，“剪力滞”现象越显著。
剪力滞概念与有效分布宽度是一回事，前者用不均匀应力表示，而后者用一等效板宽表示。
有效分布宽度用于开口截面，而剪力滞则用于闭合截面。
在我国的现行规范中，关于T 梁的“翼缘板有效分布宽度”有明确的规定，而对于箱形截面，则非常含糊地写道“在无更精确的计算方法，箱形梁也可参照T 形梁的规定处理”。
最早涉及剪力滞问题的的理论推导是T. V . Karman ，他利用最小势能原理与梁的应力对等原则得到解答。
被称为Karman 理论。
在航空工业上，飞机的金属外壳由板与肋组成，剪力滞效应的分布格外突出。
美国工程界将这种弯曲应力分布的不均匀现象称为“剪力滞后效应”，在英国取名为“应力离散现象”。
过去对这种应力集中状态漠然视之，从1969年11月到1971年11月分别在奥地利、英国、澳大利亚与前联邦德国相继发生四起钢箱梁失效或破坏事故。
事故发生后，许多桥梁专家对四座桥的设计和计算方法进行了研究与分析，揭示出这四座桥的计算方法存在严重的缺陷，其中一项就是设计中没有认真对待“剪力滞效应”，因此导致应力过分集中，造成结构的失稳或局部破坏。
目前，国内外均建造了大量的箱形薄壁梁桥、T 形刚构、斜拉桥。
特别是跨宽比小，上下板的惯矩与整个箱形截面惯矩之比较大的连续箱梁支点处，剪力滞效应更为严重，不容忽视。
如果采用预应力筋，上。
下板的布筋间距更要妥善处理，不能用等间距。
在应力集成区力筋间距要密一些，否则混凝土易开裂。
另外，在高层建筑中，箱壁属于悬壁的筒中筒结构，图4-1 薄壁箱梁的不均匀弯曲应力分布（A ）正剪力滞效应（B ）负剪力滞效应其壁上的应力分布是不均匀的，特别是在风力作用下，正负剪力滞效应均存在。
这点已开始引起结构工程师的认真考虑与关注。
分析箱形梁剪力滞的主要方法有以下两大类：一、解析法1、T. V . Karman 理论（1924年），他第一次给“有效分布宽度”这一概念下了明确的定义。
2、弹性理论解：又分为正交各向异性板法和弹性折板理论。
3、比拟杆法：由H. R. Evaus 与A. R.Taherian 提出。
4、能量变分法：下节作重点介绍二、数值分析法1、有限元法：K. R. Mofatt2、有限条法：3、有限段法：本讲主要讨论能量变分法，即采用变分原理求箱梁的剪力滞。
第二节 求解泛函极值问题的一些基本概念一、简单的例子设有一根放在弹性地基上的梁，承受分布荷载)(x q 的作用，已知梁的一端（0=x ）是固定的，另一端(l x =)是自由的，问梁取什么样的挠度)(x w 曲线能使这个系统的总势能取最小值。
设梁的弯曲刚度为EI ，于是梁的弯曲应变能b π是⎰⎪⎪⎭⎫⎝⎛=l b x dx wd EI 0222d 21π （4-1） 再设弹性地基的刚度系数为k ，于是地贮存的能量f π为⎰=l fx kw 02d 21π（4-2）由于梁的挠度、载荷的势能有了变化，载荷的势能l π可写为⎰-=ll x qw 0d π （4-3）这个系统的总势能是上列三者之和，因此有：图4-2⎰⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=lfx qw kw x w EI 02222d 21d d 21π（4-4） 边界条件：0=x 处，0=w ,0d d =xw 。
这样，上面提出的力学问题，经化为数学问题后变为：在l x ≤≤0区间内找一个函数)(x w ，使它满足预先设定的边界条件，并使随)(x w 而变化的π取最小值。
从这里，我们可以用简单的方法来说明泛函的概念：在一定范围内可变化的函数，称为自变函数，例如)(x w ；依赖于自变函数而变的量，称为自变函数的泛函。
二、由定积分⎰'=b afxy y x F d ),,(π定义的泛函的极值问题。
本节先讨论如何把一类简单泛函的极值问题，化为微分方程的边值问题，通过这类问题的分析，可以建立变分法的基本概念，并说明把变分问题化为微分方程的边值问题的主要步骤。
先考虑如下问题：在自变数x 的区间b x a ≤≤内，决定一个函数)(x y ，使它满足边界条件：在a x =处α=y ；在b x =处，β=y 。
并使泛函⎰'=b ax y y x F V d ),,(取极大（或极小）值。
参考图4-3，其中),(α==y a x G ,),(β==y b x H 是已知的两点，问题是要在GH 间连接一条曲线，使泛函取极值，设想已取了一条曲线GACH ，它的方程是：)(x y y = （4-5）设想在附近另取一条曲线GBDH ，命这条曲线的纵坐标为)(δ)(x y x y y += （4-6）式中y δ是一个无穷小量，称为自变函数的变分。
相应于这两条曲线，可以求得泛函的两个值⎰'=b ax y y x F V d ),,( （4-7）⎰'+'+=∆+b ax y y y y x F V V d ])δ(,δ,[ （4-8）这里V ∆代表泛函的增量。
自变量不变（即x 不变）而仅仅由于曲线（函数）的无穷小变化而引起的纵坐标的增加称为自变函数的变分，记为y δ；另外仍然用高等数学中的定义，曲线不变，由于自变量x 的变化x d 所引起的纵坐标的增加称为函数的微分，记为y d 。
这样，上图中A 、B 、C 三点的纵坐标为：A ：yxxd 图4-3B ：y y δ+C ：x y y y y d d '+=+而D 点的纵坐标，若从C 点算过去是：x y x y y y x y y x y y d δd δ)d (δd '+'++='++'+若从B 点算过去，是：x y x y y y y y y y d )δ(d δ)δd(δ'+'++=+++这两个坐标是相等的，故有y y '='δ)δ(这个公式表明，一个函数的微分运算与变分运算的顺序是可以交换的。
利用这个公式，V V ∆+的算式可写成[]⎰'+'+=∆+bax y y y y x F V V d δ,δ, （4-8）于是有[]{}⎰''+'+=∆bax y y x F y y y y x F V d ),,(-δ,δ, （4-9）对于力学及工程上经常遇到的泛函，被积函数),,(y y x F '是x 、y 、y '的连续可导函数，同时，当y δ、y 'δ很小时，V ∆也很小，当y δ、y 'δ是无穷小量，V ∆也是无穷小量，取等式两端的一阶无穷小量x y y Fy y F V bad δδδ⎰⎥⎦⎤⎢⎣⎡''∂∂+∂∂=（4-10） V δ称为V 的一阶变分，用不很严格的通俗的话来讲，泛函的一阶变分便是泛函增量中的一阶小量部分，所以变分的运算服从无穷小量的运算规则。
上式中同时出现了y δ、y 'δ，它们是有内在的联系的，并不能独立地变，可以设法把与y 'δ有关的项转换为只与y δ有关的项，为此可以利用分部积分式b ababauvx v u x v u +'-='⎰⎰d d （4-11）在上式中取y F u '∂∂=，y v δ=。
则：bababay y Fx y y F x x y y F δd )δ(d d d δ'∂∂+'∂∂-=''∂∂⎰⎰（4-12） babay y F x y y F x y F V δd δd d δ'∂∂+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛'∂∂-∂∂=⎰（4-13） 前面已规定了y 在两端为已知，则y δ在两端不能有变化，故当a x =和b x =时，y δ=0，所以，x y y F x yF V bad δd d δ⎰⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛'∂∂-∂∂=（4-14） 根据这个公式，我们能够判断函数)(x y 是否能使V 取极值，如果积分号内的方括号内项不等于零，那么，总能找到一个y δ使V δ不为零，因此，V 取极值的必要条件是0d d =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛'∂∂-∂∂y F x yF （4-15） 这就是欧拉公式。
这样，我们就把泛函的极值问题转化为微分方程。
如果函数)(x y 没有在两端指定边界条件，则必须有在a x =和b x =处：0='∂∂y F 。
三、涉及高阶导数的泛函的极值问题⎰'''=b ax y y y x F V d ),,,( （4-16）用同样的步骤可得x y y Fy y F y y F V bad δδδδ⎰⎥⎦⎤⎢⎣⎡''''∂∂+''∂∂+∂∂=（4-17） 然后通过分部积分，最后得到 bababay y F y y F x y F x y y F x y F x yF V '''∂∂+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛''∂∂-'∂∂+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛''∂∂+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛'∂∂-∂∂=⎰δδd d d δd dd d δ22（4-18）由此得到，0d d d d 22=⎪⎪⎭⎫⎝⎛''∂∂+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛'∂∂-∂∂y F xy F x y F（4-19） 在a x =和b x =处： （1）y 已知，则y δ=0；或0d d =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛''∂∂-'∂∂y F x y F ； （2）y '已知，则y 'δ=0；或0=''∂∂y F 。
涉及更高阶导数的泛函极值问题的欧拉公式可到相应的参考书中找到。
第三节 变分法求解矩形箱梁剪力滞效应对称带悬臂的单箱单室箱形截面是预应力混凝土薄壁箱形截面的常用截面形式。
对于这类矩形薄壁箱形截面可以应用变分法的最小势能原理来分析其剪力滞效应。
一、基本假定宽箱梁在对称挠曲时，上下翼板因为剪切变形的影响，已经不符合初等梁理论中变形时保持平截面的假定，用一个广义位移即梁的挠度)(x w 来描述箱梁的挠曲变形已经不够。
高等桥梁结构理论课程讲义2014-01
Eads Bridge（ Over the Mississippi at St. Louis, Missouri，1867-1874 ）
Britannia Bridge
Britannia Bridge（改建后）
（三）桁架分析理论（钢材出现，1856年开始）
1847年美国工程师S. Whipple撰写了《桥梁建筑研究》，把桁架设计从经验 时代推进到科学时代，建议用铸铁做压杆，用锻铁做拉杆，形成金属桁架桥；
1857年德国工程师H.Gerber受木桁架的启发，建造了多腹杆格子桁架桥，后 来这种结构被推广到带挂孔的桁架体系；
尽管有限元软件功能强大，但近代桥梁工程师所创立的各种古典解析理论和 近似方法仍具有定性分析的意义，对于工程师在桥梁结构概念设计阶段进行估计 和把握体系力学性能、理解规范和分析病害等具有重要的意义。
（二）预应力混凝土技术
预应力概念在古代最初的应用是以绳索或铁箍缠绕桶板做水桶。直到1886年， 这一概念才应用到混凝土中。美国工程师P.H.Jackson独立地获得了在混凝土拱 内张紧钢拉杆做专用楼板的专利。1888年德国人C. E. W.Doehring获得了在楼板 受荷载前用施加预应力钢筋来加强的专利。
且牢固，申请专利。（混凝土结构的创始人！）1875年建造了世界上第一座跨 度为13.8m的钢筋混凝土人行桥（Chazelet Bridge）。The important point of Monier‘s idea was that it combined steel and concrete in such a way that the best qualities of each material were brought into play.
第四讲2桥梁墩台
四、桥台的类型与构造
重力式桥台
轻型桥台 类 型 框式桥台 组合式桥台 承拉式桥台
（一）重力式桥台
1、重力式桥台类型
埋式桥台
U型桥台 八字式和一字式桥台 重力式桥台也称实体式桥 台，它主要靠自重来平衡台后 的土压力。桥台台身多数由石 砌、片石混凝土或混凝土等圬 工材料建造，并采用就地建造 施工方法
2、空心桥墩 空心桥墩有两种形式：一种为部分镂空实体桥墩，另一种为薄壁 空心桥墩。
3、桩（柱）式桥墩和柔性墩 柱式桥墩是目前公路桥梁中广泛采用的桥墩型式。它具有线条简 捷、明快、美观，既节省材料数量又施工方便的特点，特别适用于桥 梁宽度较大的城市桥梁和立交桥。 柱式桥墩一般可分为独柱、双柱和多柱等形式，它可以根据桥宽 的需要以及地物地貌条件任意组合。柱式桥墩由承台、柱式墩身和盖 梁组成，对于上部结构为大悬臂箱形截面，墩身可以直接与梁相接。
３）桥墩承受最大横桥方向的偏载、最大竖向荷载。可按公路桥梁设计规 范中的组合I、II、III、IV荷载内容组合。
４）桥墩在施工阶段的受力验算。按组合V 进行验算。
５）需要进行地震力验算的桥墩，还要按组合VI进行验算。 各种不同的荷载组合，均应满足公路桥涵设计规范中所规定的强度安 全系数、容许偏心距和稳定系数。
二、 桥梁墩台的计算与验算
强度 重力式墩台 偏心矩 稳定 轻型桥墩、柱式桥墩：钢筋混凝土结构 （一）、重力式墩台 1、截面强度验算 重力式墩台主要采用圬工材料建造，一般为偏心受压构件，截面 强度的设计验算采用分项安全系数的极限状态法。在不利荷载组合作用 下，验算墩台各控制截面荷载效应的设计值（内力）应小于或等于结构 抗力效应的设计值，以方程表示为 圬工结构
柔性排架桩墩是由单排或双排的钢筋混凝土桩与钢筋混凝土盖梁 连接而成。其主要特点是，可以通过一些构造措施，将上部结构传来 的水平力（制动力、温度影响力等）传递到全桥的各个柔性墩台，或 相邻的刚性墩台上，以减少单个柔性墩所受到的水平力，从而达到减 小桩墩截面的目的
高等桥梁结构理论课程讲义04PPT课件
G 0 GJ d 0
即
（4-17）
1
s ds 1
s
(s)ds
0 Jd 0
对 s 求一阶导，并将（4-12）代入，即
(s)
ds
上式即为截面无翘曲所需满足的条件。当 为常数时， (s) 亦为常数，则
（4-18） （4-19）
ds
l
（4-20）
该式表明，扭转中心取在圆心的等厚圆管的自由扭转截面无翘曲。同样，扭转中心在横截面外接圆圆心的
扭转。式（4-13）对 z 积分一次，则
(z) M K z C GJ d
（4-14）
上式表明，自由扭转时，杆件各截面的扭转角沿纵坐标 z 按线性变化。故杆件的母线变性后仍为直线。
将式（4-13）代入到（4-9），则
u(z,
s)
u0 (z)
MK G
s ds M K 0 GJ d
s
(s)ds
自由扭转，各室截面的扭率 ' (z) 为常数，故相邻室之间的关系可写为：
qi
ds
qi1
ds i,i1
qi1
ds i,i1
Gi '
式中，
i,i1
ds
,
qi1
ds i,i1
分别为第 i 的左右腹板范围内的积分。
利用总扭矩与各室剪力流关系，可得
n
qii M K GJ d '
式中， (s) 9/20/2020
为扭转中心
O1
点到轮廓线上某点
M
(s)
的切线垂直距离。
（4-3）
3
将式（4-2）代入（4-3），则
M K q (s)ds q
（4-4）
《桥梁设计概述》课件
桥梁设计的分类
根据桥梁的结构形式和跨度， 桥梁设计可分为梁式桥、拱式 桥、悬索桥、斜拉桥等不同类
型。
根据桥梁的使用功能和要求 ，桥梁设计可分为公路桥、 铁路桥、城市立交桥、人行
桥等不同类型。
根据桥梁的设计阶段和深度， 桥梁设计可分为初步设计、技 术设计和施工图设计等不同类
型。
02
桥梁设计的基本原则
人性化设计
以满足人们出行需求和安全、舒 适为首要目标，提高桥梁使用的 便捷性和舒适性。
智能化设计
将信息技术、传感器和人工智能 等技术引入桥梁设计中，实现桥 梁的智能化监测、控制和维护。
基础设计
根据基础类型，进行结构设计，包括基础底面、桩基和地下连续墙等部分的设计，确保 基础的承载能力和稳定性。
施工方法的选择与设计
施工方法
根据桥梁的形式、规模和地形条件等因 素，选择合适的施工方法，如预制桥梁 段的拼装施工、顶推施工、旋转施工和 常规的浇筑施工等。
VS
施工设计
根据施工方法，进行施工设计，包括施工 流程、施工设备和施工组织等部分的设计 ，确保施工的安全、质量和进度。
桥梁设计需要综合考虑多种因素，包括桥梁的跨度、荷载、 地质条件、环境因素等，以确保桥梁的安全性、经济性和适 用性。
桥梁设计的目的和意义
桥梁设计是实现桥梁工程目标的关键 环节，其目的是为了满足人们通行、 运输和跨越障碍的需求，同时保障桥 梁的安全性、耐久性和经济性。
桥梁设计对于推动交通基础设施建设 和地区经济发展具有重要意义，同时 也是衡量一个国家工程技术水平的重 要标志之一。
《桥梁设计概述》ppt 课件
目录 CONTENT
• 桥梁设计简介 • 桥梁设计的基本原则 • 桥梁设计的主要内容 • 桥梁设计的程序和方法 • 桥梁设计的未来发展
第四讲-2 多点地震动输入
t s d u u u u g u g 0
u s为由于基础位移u g的拟静力位移，显然随时间而变化; u d 为结构的动力位移； 当结构各基础经历一致地面运动时p g (t ) 0.
k k T g
2, 直接积分法（动力时程反应分析） 动力时程反应分析可以描述结构在动力荷载作用下的结构反应 情况，对大跨度结构来说主要分为结构建模和结构输入两大部分。 近年来，随着计算手段的完善和具有较强分析模拟能力软件的开发 与利用，结构特别是大跨度结构的地震反应分析有了深入、全面的 发展，较之20世纪80年代以前主要以SAP或ADINA软件为蓝本的分 析更推进了一步，出现了一些国内外通用的计算软件。 目前各国学者对结构动力时程反应分析，在结构建模方面多采用三 维动力分析模型，并着重对地震波输入模型的影响效果进行深入的 探讨。地震波在介质中传播对大跨度结构地震时程反应影响的有效 模拟是近年来在大跨度结构抗震研究的热点之一，其中尤以多点输 入模型的建立为主要研究领域，主要以分析空间两点地震波的变异 规律，如行波效应、传播衰减、频率变异、入射角度变化等为主。 直接积分法是在结构的各支点输入地震动，求出结构的反应时程。 鉴于多点输入的特殊性，结构反应计算公式必须重新推导。
t m g u g cu t cgu g kut k g u g 0 mu
ut u s u d
d cu d kud p eff (t ) mu s m g u g ) (cu s cgu g ) (kus k g u g ) p eff (t ) (mu
地震发生时，从震源释放出来的能量是以波的形式传至地表，引起地面振动。 对于平面尺寸较大的结构，各支点的地震动是不同的，产生变化的原因大致有三 点。
桥梁设计理论第四讲
第四讲 薄壁箱梁剪力滞的变分解法第一节 概 述初等梁弯曲理论的基本假定是变形的平截面假定，它不考虑剪切变形对纵向位移的影响，因此，弯曲正应力沿梁宽方向是均匀分布的。
但是，在箱形梁中，产生弯曲的横向力通过肋板传递给翼板，而剪应力在翼板上的分布是不均匀的，在肋板与翼板的交接处最大，随着离开肋板而逐渐减小，因此，剪切变形沿翼板的分布是不均匀的。
由于翼板剪切变形的不均匀性，引起弯曲时远离肋板的翼板之纵向位移滞后于近肋板的翼板之纵向位移，所以其弯曲正应力的横向分布呈曲线形状。
这种由于翼板的剪切变形造成的弯曲正应力沿梁宽方向不均匀分布的现象称为“剪力滞”现象或称为“剪力滞（后）效应”。
肋板相距越宽，“剪力滞”现象越显著。
剪力滞概念与有效分布宽度是一回事，前者用不均匀应力表示，而后者用一等效板宽表示。
有效分布宽度用于开口截面，而剪力滞则用于闭合截面。
在我国的现行规范中，关于T 梁的“翼缘板有效分布宽度”有明确的规定，而对于箱形截面，则非常含糊地写道“在无更精确的计算方法，箱形梁也可参照T 形梁的规定处理”。
最早涉及剪力滞问题的的理论推导是T. V . Karman ，他利用最小势能原理与梁的应力对等原则得到解答。
被称为Karman 理论。
在航空工业上，飞机的金属外壳由板与肋组成，剪力滞效应的分布格外突出。
美国工程界将这种弯曲应力分布的不均匀现象称为“剪力滞后效应”，在英国取名为“应力离散现象”。
过去对这种应力集中状态漠然视之，从1969年11月到1971年11月分别在奥地利、英国、澳大利亚与前联邦德国相继发生四起钢箱梁失效或破坏事故。
事故发生后，许多桥梁专家对四座桥的设计和计算方法进行了研究与分析，揭示出这四座桥的计算方法存在严重的缺陷，其中一项就是设计中没有认真对待“剪力滞效应”，因此导致应力过分集中，造成结构的失稳或局部破坏。
目前，国内外均建造了大量的箱形薄壁梁桥、T 形刚构、斜拉桥。
特别是跨宽比小，上下板的惯矩与整个箱形截面惯矩之比较大的连续箱梁支点处，剪力滞效应更为严重，不容忽视。
桥梁设计理论
桥梁设计理论桥梁设计理论导语：桥梁，一般指架设在江河湖海上，使车辆行人等能顺利通行的构筑物。
为适应现代高速发展的交通行业，桥梁亦引申为跨越山涧、不良地质或满足其他交通需要而架设的使通行更加便捷的建筑物。
桥梁一般由上部构造、下部结构、支座和附属构造物组成，上部结构又称桥跨结构，是跨越障碍的主要结构;下部结构包括桥台、桥墩和基础;支座为桥跨结构与桥墩或桥台的支承处所设置的传力装置;附属构造物则指桥头搭板、锥形护坡、护岸、导流工程等。
1引言桥梁设计工作中，因桥与建筑设计工作和施工方法及结构设计的紧密联系，使得桥梁设计师，即是建筑师，又是结构师。
随着桥梁建筑的迅速发展，我国现在的桥梁建设越来越趋向超大跨径，这就需要桥式设计理论的同步发展。
本文依据实际的桥梁设计经验及建筑美学，结合工程力学原理对桥梁设计中的最优设计理论加以探讨。
2桥梁设计的基本规律桥梁结构设计的合理形式并非是特定的形式，也非单一的结构形式，但在总体上仍然具有其统一的基本规律，本文即以此为基本标准来讨论合理桥式设计的一些原则与规律。
一般来说，在实际的桥梁建筑中，桥梁设计师基于长期的工作实践，遵循桥梁结构合理形式的一般规律，并形成自己的基本套路和风格，只是把这些规律与经验系统理论的总结归纳做得比较少，因此可以说，我国桥式理论相对薄弱，需要广大桥梁设计师勇于把自己的经验系统化、理论化，使其具有逻辑性、层次感，把难以定量化的规律用语言的形式归纳出来。
本人结合自己的工作实际，认为桥梁设计的基本规律有如下几点：2.1良好的结构方案。
良好的结构设计方案是完美的结构的重要前提和基础，在桥梁的实际设计过程中，方案构思与结构计算应交叉进行、相互协作。
但无论多么完美的结构计算都无法弥补结构方案中结构构思的不足。
相反，良好的结构方案却能够部分弥补结构计算中的不足，甚至能够推动结构计算的进一步提高，由此可见结构构思的重要性。
良好的结构方案还要保证在设计寿命期内安全可靠，即结构强度、刚度、稳定性及耐久性均应满足要求。
桥梁工程ppt345讲(原则和作用)[可修改版ppt]
与环境协调的桥梁
悉尼海港桥位于澳大利亚悉尼港，主桥为单跨503m的中承式钢 桁两铰拱公铁两用桥。自身较笨重，但由于紧挨着别致的悉尼 歌剧院，无论在质感还是在颜色和造型上都达到相得益彰的效 果，因而以其优美环境而闻名于世。
与环境协调的桥梁
高耸的桥墩与挺拔的山峰以及斜拉板构成的尖峰与山的形 状都达到了完美的协调。
小 桥：
平坡
大中桥梁：
城镇桥上及引道i 3%
5、基础的埋置深度
三、桥梁横断面设计
——确定桥面净空、桥跨结构横断面布置
桥面净空：净宽：不包括中、下承式拱、斜、吊等结构物宽度。 净高：应符合公路建筑限界规定
1、桥面净宽： 行车道宽度——公路等级和性质
横断面设计
桥面净宽
2、侧向宽度、人行道、安全带、紧急停车带、栏杆、等。
2、机动车、非机动车密度 目的——车道数目、 行车道宽度
行人情况
目的——人行道宽度
3、管道：预留
（二）桥位附近的地形
桥位的地形、地物，绘制地物地形图
目的——布置桥位中线、桥墩位置，布置桥头接线；供施工时 布置场地。
一、平面布置——确定路、桥、水流的关系
原则：平顺、车辆平稳通过 （1）高速、一级公路上的大、中桥及所有的小桥—依路线 （2）二、三、四级公路上的大、中桥一般为直线 （3）由经济和施工而言，避免斜交，否则，α≤45o，
通航河流α≤5o。(桥墩沿主流方向的轴线与最高通航水位时主流方 向的交角)
水流向
行车向
桥梁工程ppt345讲 (原则和作用)
第一节 桥梁设计的基本原则
Байду номын сангаас
——安全、适用、经济、美观、有利于环保
1、安全可靠 • 结构本身安全储备 • 人车安全
桥梁理论 PPT课件
用桥面连续的预应力混凝土简支梁桥。
开封黄河公路大桥
开封黄河公路大桥，共108孔，77孔为50米预应力T梁，31孔为20
米钢筋混凝土T梁，450米一连桥面连续；
3
7-1 装配式简支梁桥的类型
• 模板化生产，易于系列
化、标准化；
• T型、箱型、TT型截面，
9
一般构造、截面尺寸
• 20米以下跨径；
– 高跨比的经济范围 1/11~~1/16
• 10米跨，梁高0.9米；
13米跨-梁高>1.0米； 16米跨--梁高>1.1米； 20米跨--梁高>1.3米
• 腹板厚度15~18厘米 • 横隔梁比主梁稍矮，约3/4主
梁高，肋宽12~16厘米；
• 翼板比梁宽小2厘米；根部厚
– ◎ “偏心距”变化—预应力筋弯起， – “偏心力”基本不变（弯起角不同，有少量变化）。 – ◎以变化的“预加弯矩” 来抵抗荷载效应。
– ◎◎ “预加弯矩” 在不同的阶段（或截面） ，其效应不同；
– ◎◎在施工阶段（梁端）一部分是负效应；
– ◎◎ “预加弯矩”要获得更大的正效应、避免过大的负效应，必须使
度不小于主梁高1/12端部不 小于8厘米；
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钢筋砼铺装层构造
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T 梁受力特点—弯距包络图
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主梁配筋特点
• 包括纵向受力钢筋、弯起
（斜）钢筋、箍筋、防裂钢 筋、架立钢筋、分布钢筋 （构造）、局部加强钢筋；
• 受力特点抛物线正弯距，可
弯起部分主筋；但至少2根不 小于20%主筋通过支承截面；
• 抗剪要求斜筋，起角45度；
– ◎ “内力偶距”、 “内力”的乘积构成抵抗弯矩； – ◎ “内力偶距” 基本不变，
桥梁设计理论第四讲经典
第四讲薄壁箱梁剪力滞的变分解法第一节概述初等梁弯曲理论的基本假定是变形的平截面假定，它不考虑剪切变形对纵向位移的影响，因此，弯曲正应力沿梁宽方向是均匀分布的。
但是，在箱形梁中，产生弯曲的横向力通过肋板传递给翼板，而剪应力在翼板上的分布是不均匀的，在肋板与翼板的交接处最大，随着离开肋板而逐渐减小，因此，剪切变形沿翼板的分布是不均匀的。
由于翼板剪切变形的不均匀性，引起弯曲时远离肋板的翼板之纵向位移滞后于近肋板的翼板之纵向位移，所以其弯曲正应力的横向分布呈曲线形状。
这种由于翼板的剪切变形造成的弯曲正应力沿梁宽方向不均匀分布的现象称为“剪力滞”现象或称为“剪力滞（后）效应”。
肋板相距越宽，“剪力滞”现象越显著。
剪力滞概念与有效分布宽度是一回事，前者用不均匀应力表示，而后者用一等效板宽表示。
有效分布宽度用于开口截面，而剪力滞则用于闭合截面。
在我国的现行规范中，关于T 梁的“翼缘板有效分布宽度”有明确的规定，而对于箱形截面，则非常含糊地写道“在无更精确的计算方法，箱形梁也可参照T形梁的规定处理”。
最早涉及剪力滞问题的的理论推导是T. V. Karman，他利用最小势能原理与梁的应力对等原则得到解答。
被称为Karman理论。
在航空工业上，飞机的金属外壳由板与肋组成，剪力滞效应的分布格外突出。
美国工程界将这种弯曲应力分布的不均匀现象称为“剪力滞后效应”，在英国取名为“应力离散现象”。
过去对这种应力集中状态漠然视之，从1969年11月到1971年11月分别在奥地利、英国、澳大利亚与前联邦德国相继发生四起钢箱梁失效或破坏事故。
事故发生后，许多桥梁专家对四座桥的设计和计算方法进行了研究与分析，揭示出这四座桥的计算方法存在严重的缺陷，其中一项就是设计中没有认真对待“剪力滞效应”，因此导致应力过分集中，造成结构的失稳或局部破坏。
目前，国内外均建造了大量的箱形薄壁梁桥、T形刚构、斜拉桥。
特别是跨宽比小，上下板的惯矩与整个箱形截面惯矩之比较大的连续箱梁支点处，剪力滞效应更为严重，不容忽视。