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1、关于正交异性钢桥面板计算现在学习的是第1页,共30页1.桥面系和桥面板桥面系和桥面板l桥面系由桥面板和桥道梁组成的直接承受交通荷载的 行车系统,还包括桥面铺装,人行道板;l桥面板钢桥面板、钢筋混凝土桥面板、木桥面板;l桥道梁纵、横梁组成的连接系,纵横梁体系;l公路桥上的桥面板钢筋混凝土桥面,钢桥面板;l铁路桥上的桥面板过去很少采用钢桥面板,常用明桥 面或混凝土板的道碴桥面,现在高速大跨度桥 梁较多采用。现在学习的是第2页,共30页现在学习的是第3页,共30页高铁箱型主梁正交异性钢桥面板高铁箱型主梁正交异性钢桥面板现在学习的是第4页,共30页2.钢桥面板构造与特性钢桥面板构造与特性 构造:构造:
2、盖板、纵肋、横肋。盖板、纵肋、横肋。纵肋种类:纵肋种类:闭口纵肋、开口纵肋。闭口纵肋、开口纵肋。优点:优点:重量轻,极限承载能力高,适用范围广,但是桥重量轻,极限承载能力高,适用范围广,但是桥 面铺装层要求很高。面铺装层要求很高。结构特性结构特性:(1)构造性的正交异性板;)构造性的正交异性板;(2)荷载纵向传递,符合刚度分配原则;)荷载纵向传递,符合刚度分配原则;(3)既作为主梁一部分发挥作用,又做为桥面系)既作为主梁一部分发挥作用,又做为桥面系 单独部分承受荷载。单独部分承受荷载。思考问题:思考问题:(1)正交异性钢桥面板与各向同性板传力的区别。)正交异性钢桥面板与各向同性板传力的区别。(
3、2)桥面板强度计算如何进行。)桥面板强度计算如何进行。现在学习的是第5页,共30页现在学习的是第6页,共30页桥面板强度分析三个结构体系的考虑桥面板强度分析三个结构体系的考虑 第一体系:主梁体系主梁体系,桥面板作为主梁的一部 分,为主梁的上翼缘;第二体系:桥面体系桥面体系,由桥面盖板、纵肋、横 梁组成桥面体系,板作为单独部分;第三体系:盖板体系盖板体系,考虑连续支撑盖板部分 的计算;(横向 力部分)叠加原理:考虑受力方向和计算模型的选取现在学习的是第7页,共30页钢桥面板计算内容钢桥面板计算内容主要进行第二体系内力的计算:主要进行第二体系内力的计算:1 主要纵肋的弯曲内力和应力,包括跨中和支主
4、要纵肋的弯曲内力和应力,包括跨中和支 点的弯矩和应力;点的弯矩和应力;2 桥面板的横向应力。桥面板的横向应力。现在学习的是第8页,共30页3.钢桥面板的计算方法钢桥面板的计算方法 正交异性板弯曲微分方程正交异性板弯曲微分方程 该方程是正交异性桥面板计算的理论基础现在学习的是第9页,共30页正交异性钢桥面板计算的正交异性钢桥面板计算的P.E法法1 P.E(Pelikan-Esslinger)法简介。)法简介。2 P.E法计算步骤:法计算步骤:确定正交异性钢桥面板的顺、横桥方向的弯确定正交异性钢桥面板的顺、横桥方向的弯曲刚度曲刚度Kx、Ky和抗扭刚度和抗扭刚度H;3 将纵肋的刚度平均分摊将纵肋的刚
5、度平均分摊到整个桥面,使桥面成为正交异性到整个桥面,使桥面成为正交异性板。板。4 按正交异性板弯曲方程求解板的弯曲内力:按正交异性板弯曲方程求解板的弯曲内力:(1)支先按横肋刚度无穷大求纵肋跨中、支点的内力;)支先按横肋刚度无穷大求纵肋跨中、支点的内力;(2)然后考虑横肋的弹性变形的影响,对计算结果进行修正。)然后考虑横肋的弹性变形的影响,对计算结果进行修正。现在学习的是第10页,共30页3.1 PE法开口纵肋的计算法开口纵肋的计算等价于格子梁,正交异性板的微分方程变为开口纵肋开口纵肋这是梁的弯曲方程,可以按梁的弯曲理论求解。现在学习的是第11页,共30页PE法开口肋计算的主要步骤法开口肋计算
6、的主要步骤(1)根据反力位移互等定理求解求纵肋跨中、支点的弯矩、反力影响线;(2)根据影响线求弯矩、反力的量值;(3)根据反力大小求横肋挠曲对弯矩值进行修正;(4)根据修正后的内力值求应力。现在学习的是第12页,共30页3.2 PE法闭口纵肋的计算法闭口纵肋的计算解题主要思路阶段:按上述方程解刚性支承正交异性连续板阶段:考虑横肋弹性弹性作用的修正现在学习的是第13页,共30页闭口纵肋计算的主要步骤闭口纵肋计算的主要步骤主要计算步骤:(1)Ky一计算:闭口纵肋盖板的有效宽度 (a0+e0)计算单个闭口肋抗弯刚度EIl 桥面板抗弯刚度(2)H计算:G剪切模量 T单个闭口肋抗扭惯性矩 ,F面积,u周
7、长,s肋宽度 刚度折减系数,不同形状具有不同的表达式现在学习的是第14页,共30页现在学习的是第15页,共30页(3)荷载的傅立叶级数表示不同的加载方式,级数表达形式不同现在学习的是第16页,共30页(4)求闭口截面纵肋支点,跨中弯矩影响面和支点反力影响面 基本思路:求微分方程解 传递系数概念 利用边界条件求内力影响面现在学习的是第17页,共30页齐次微分方程解齐次微分方程解设设 代入求得代入求得 现在学习的是第18页,共30页闭口截面闭口截面现在学习的是第19页,共30页闭口截面闭口截面 传递系数概念和求法传递系数概念和求法传递系数概念传递系数概念:对平板没有荷载作用的节间来说,其内力是按照
8、一定的:对平板没有荷载作用的节间来说,其内力是按照一定的 传递系数传递系数k衰衰 减的。减的。根据变形连续条件可推得:现在学习的是第20页,共30页根据虚功原理利用边界条件求各内力影响面根据虚功原理利用边界条件求各内力影响面l 虚功原理虚功原理求内力影响面得问题可转化为求求内力影响面得问题可转化为求 挠曲面问题挠曲面问题 l弯矩影响面由所求截面产生相对转角 所成得挠曲面构成;l反力影响面由所求截面产生竖向位移 所形成得挠曲面构成 现在学习的是第21页,共30页支点弯矩影响面:支点弯矩影响面:l 位移条件:(传递系数)代入挠曲线方程,利用产生单位转角得关系,得:0-1节间影响线:1-2节间影响线
9、:现在学习的是第22页,共30页现在学习的是第23页,共30页节间中央弯矩影响面:节间中央弯矩影响面:l0-0节间:l0-1节间:l1-2节间 现在学习的是第24页,共30页现在学习的是第25页,共30页支承边反力影响面支承边反力影响面l边界条件 l0-1节间影响面:l1-2节间影响面:现在学习的是第26页,共30页3.2 P.E法计算的主要思路与步骤法计算的主要思路与步骤(5)求各截面得内力值 式中:代表桥面板影响面值纵距现在学习的是第27页,共30页(6)横肋挠曲的影响按弹性支承的连续梁计算:式中:荷载作用下刚性支承连续梁在支点m处的反力;弹性支承连续梁上考虑点i的弯矩影响线在支点m处的 纵 矩,可根据纵肋、横肋抗弯刚度比,查表求得。现在学习的是第28页,共30页3.3数值计算方法1.有限元法2.有限条法3.格子梁法现在学习的是第29页,共30页感感谢谢大大家家观观看看现在学习的是第30页,共30页
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