橋梁工程網(wǎng)上輔導(dǎo)材料3

1、橋梁工程網(wǎng)上輔導(dǎo)材料3第3章第1節(jié) 行車道板的計(jì)算【教學(xué)基本要求】1理解車輪荷載在行車道板上的分布規(guī)律；2掌握板的有效工作寬度概念及計(jì)算方法；3掌握行車道板的內(nèi)力計(jì)算方法?！緦W(xué)習(xí)重點(diǎn)】1單向板、相鄰翼緣板沿板邊互相作成鉸接的橋面板、沿板邊縱縫不相連的自由懸臂板的力學(xué)模型。2橋規(guī)關(guān)于單向板、懸臂板的車輪有效分布寬度的計(jì)算規(guī)定。3多跨連續(xù)單向板、懸臂板的內(nèi)力計(jì)算方法?！緝?nèi)容提要和學(xué)習(xí)指導(dǎo)】一、 車輪荷載在板上的分布 作用在橋面上的車輪荷載，與橋面的接觸面近似于橢圓，為便于計(jì)算，把此接觸面看作的矩形。車輪荷載在橋面鋪裝層中呈450角擴(kuò)散到行車道板上。在所有的公式推導(dǎo)中，P表示單列車輛荷載的軸重（考慮

2、多軸共同作用時(shí)，P表示單列車輛荷載的多軸軸重之和）， 為相應(yīng)的車輪重量。 二、板的有效工作寬度 橋面板在局部分布荷載的作用下，不僅直接承壓部分參與工作，而且與其相鄰的部分板帶也分擔(dān)一部分荷載。（一） 單向板在圖313中，注意板的計(jì)算跨徑方向?yàn)榉较颍怪庇谟?jì)算跨徑方向?yàn)閥方向，板條沿y 方向單位寬度所分擔(dān)彎矩mx（KN.m/m）呈鈴形分布，在荷載中心處，板條負(fù)擔(dān)的彎矩最大（其值為）。M車輪荷載產(chǎn)生的跨中總彎矩，a板的有效分布寬度。以a×mx max的矩形面積等代曲線圖形面積 則得彎矩圖的換算寬度（荷載的有效工作寬度）理解公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ02385）（以下

3、簡稱橋規(guī)）中對(duì)單向板的荷載有效分布寬度的計(jì)算公式及其意義，車輪荷載的作用位置不同，板的荷載有效分布寬度計(jì)算亦不同。橋規(guī)中分三種情況分別進(jìn)行了討論：1車輪在板的跨中；2車輪在板的支承處； 3車輪靠近板的支承處。注意當(dāng)車軸的有效分布寬度發(fā)生重疊時(shí)，板的有效工作寬度的計(jì)算方法。荷載由支承處向板的跨中方向移動(dòng)時(shí)，相應(yīng)的有效分布寬度可近似地按450線過渡。認(rèn)真閱讀圖314 c，圖中示出了對(duì)于不同位置時(shí)的單向板有效分布寬度圖形，荷載愈靠近跨中，板的有效分布寬度愈來愈寬，荷載的作用影響范圍愈大。（二）懸臂板（317）懸臂板的有效工作寬度近似等于懸臂長度的2倍，即荷載可近似按450角向懸臂板支承處分布。實(shí)際計(jì)

4、算時(shí)，可自荷載壓力面外側(cè)邊緣的兩個(gè)頂點(diǎn)，分別向懸臂板根部作450射線，兩射線與懸臂板根部交點(diǎn)之間的距離即為荷載有效分布寬度。三行車道板的內(nèi)力計(jì)算對(duì)于實(shí)心矩形截面橋面板，一般由彎矩控制設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)通常取垂直于跨徑方向1米寬板條進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于單向板或懸臂板，一般先計(jì)算出板的有效工作寬度a范圍內(nèi)的彎矩值，再計(jì)算單寬板條上荷載引起的彎矩。（一）多跨連續(xù)單向板的內(nèi)力多跨連續(xù)單向板實(shí)際上是一個(gè)支承在一系列彈性支承上的多跨連續(xù)板，板與梁肋整體相連，因此各主梁的不均勻彈性下沉和梁肋本身的扭轉(zhuǎn)剛度必然會(huì)影響到橋面板的受力，現(xiàn)行橋規(guī)通常采用近似方法計(jì)算。1彎矩首先計(jì)算出跨度相同的簡支板在恒載和活載作用下的跨中彎矩

5、M0，再乘以相應(yīng)的修正系數(shù)，得支點(diǎn)、跨中截面的設(shè)計(jì)彎矩，彎矩修正系數(shù)可根據(jù)板厚t和梁肋高度h的比值（即主梁的抗扭能力的大?。﹣磉x用。掌握彎矩計(jì)算公式中各字母的含義。2剪力計(jì)算單向板支點(diǎn)剪力時(shí)，一般不考慮板和主梁的彈性固結(jié)作用，荷載應(yīng)盡量靠近梁肋邊緣布置。計(jì)算跨徑取用梁肋間的凈跨徑?？紤]相應(yīng)的有效工作寬度沿橋梁跨徑方向的變化，計(jì)算出荷載強(qiáng)度q和q，將每米板寬承受的分布荷載分為矩形部分A1 和三角形部分A2 。對(duì)于跨內(nèi)只有一個(gè)車輪荷載的情況，由恒載及活載引起的支點(diǎn)剪力Qs為：如行車道板的跨徑內(nèi)不只一個(gè)車輪進(jìn)入時(shí)，需計(jì)及其它車輪的影響。（二）懸臂板的內(nèi)力1 相鄰翼緣板沿板邊互相作成鉸接的橋面板對(duì)于裝

6、配式T形梁，梁間相鄰翼緣板邊互相成為鉸接構(gòu)造的橋面板，按鉸接懸臂板計(jì)算板的內(nèi)力。相鄰翼緣板邊互相成為鉸接構(gòu)造的橋面板結(jié)構(gòu)為一次超靜定結(jié)構(gòu)。繪制截面內(nèi)力影響線方法為：利用結(jié)構(gòu)力學(xué)的“力法”原理，去掉贅余鉸約束，代以贅余剪力，建立“力法”方程，解得當(dāng)P=1單位荷載作用于不同位置時(shí)的贅余剪力，由此求得P=1單位荷載作用于不同位置時(shí)的截面內(nèi)力（內(nèi)力影響線縱標(biāo)）。在截面內(nèi)力影響線上加載，可計(jì)算鉸接懸臂板的最大內(nèi)力，但尋求荷載作用的最不利位置并計(jì)算相應(yīng)的影響線（縱標(biāo)或面積），非常煩瑣。為簡化計(jì)算，可將鉸接懸臂板視為板端自由的懸臂板以計(jì)算內(nèi)力值。當(dāng)所加荷載為正對(duì)稱時(shí)，由于贅余的剪力為反對(duì)稱內(nèi)力，由結(jié)構(gòu)力學(xué)，

7、贅余剪力為0，此時(shí)將鉸接懸臂板看作板端自由的懸臂板計(jì)算，所得內(nèi)力值是精確的，實(shí)際計(jì)算時(shí)，在板的鉸縫處加車輪輪載（對(duì)稱荷載）通常為最不利荷載位置。（1）彎矩計(jì)算懸臂根部活載彎矩MsP時(shí)，最不利的荷載位置是把車輪荷載對(duì)中布置在鉸接處。如行車道板的跨徑內(nèi)不只一個(gè)車輪進(jìn)入時(shí)，還需計(jì)及其它車輪的影響。將鉸接懸臂板視為板端自由的懸臂板，以一片梁作為研究對(duì)象，每片梁分擔(dān)，每m寬板條為（a為板的有效工作寬度），其合力作用點(diǎn)至懸臂根部之距為。則可求得每米寬板條的活載彎矩，注意截面上緣受拉為“-”。每米寬板條的恒載彎矩可由結(jié)構(gòu)力學(xué)直接推得。（2）剪力懸臂根部的剪力可以偏安全地按一般懸臂板的圖式計(jì)算。2沿板邊縱縫不

8、相連的自由懸臂板（1）彎矩對(duì)于沿板邊縱縫不相連的自由懸臂板，在計(jì)算根部最大彎矩時(shí)，應(yīng)將車輪荷載靠板的邊緣布置，此時(shí)b1=b2+H（因?yàn)檐囕喓奢d的一側(cè)為板的自由邊，車輪荷載僅能在板的另一側(cè)呈450角擴(kuò)散，故H1前的系數(shù)為1）。如行車道板的跨徑內(nèi)不只一個(gè)車輪進(jìn)入時(shí)，需計(jì)及其它車輪的影響。例31 讀題時(shí)首先了解設(shè)計(jì)荷載為公路級(jí)。注意到橋面鋪裝的分層及其相應(yīng)的容重：5cm瀝青混凝土面層（21kN/m3）+15cm防水混凝土墊層（25kN/m3）。解：解題內(nèi)容分為兩大部分：恒載內(nèi)力和車輛荷載產(chǎn)生的內(nèi)力，均以縱向1m寬的板進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)圖式內(nèi)容，可確定本題應(yīng)按鉸接懸臂板計(jì)算。（一）恒載內(nèi)力1每米板上的恒載

9、集度（指沿板的跨徑方向每米長的荷載值），其單位為KN/m 。恒載集度統(tǒng)計(jì)時(shí)不能漏項(xiàng)。2每米寬板條的恒載內(nèi)力可直接套用教材中給出的公式，也可按結(jié)構(gòu)力學(xué)求得。因?yàn)檐囕喌妮喚酁?.8m，所以在跨徑方向0.8m范圍內(nèi)，無其它車輪。設(shè)計(jì)中以彎矩控制設(shè)計(jì)，所求的剪力值為對(duì)應(yīng)于最大彎矩時(shí)的剪力值。（二）公路級(jí)車輛荷載產(chǎn)生的內(nèi)力由公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)JTG B01-2003，公路級(jí)和公路級(jí)采用相同的車輛荷載標(biāo)準(zhǔn)值，熟悉公路級(jí)車輛荷載縱向布置。將公路級(jí)車輛荷載的兩個(gè)140kN軸重的后輪（軸間距1.4m）沿橋梁的縱向，作用于鉸縫軸線上為最不利荷載。由標(biāo)準(zhǔn)查得重車后輪的著地長度a2=0.2m，著地寬度b2=0.6m，由

10、鋪裝層總厚確定板上荷載壓力面為。重車后軸兩輪的有效分布寬度重疊，根據(jù)規(guī)范，確定鉸縫處縱向兩個(gè)車輪對(duì)于懸臂根部的有效分布寬度a 。計(jì)入沖擊系數(shù) （因跨徑小于5m），求得作用于每米寬板條上的彎矩及相應(yīng)于每米寬板條活載最大彎矩時(shí)的每米寬板條上的剪力，注意P應(yīng)為在有效分布寬度內(nèi)作用于鉸縫的軸重之和?！舅?考 題】1、 如何確定作用于行車道板頂面的矩形荷載壓力面順橋向和橫橋向的邊長？兩者間的大小關(guān)系？2、 荷載強(qiáng)度、荷載集度的概念和單位。3、 何謂板的有效工作寬度？簡述懸臂板有效工作寬度的推導(dǎo)步驟。4、 如何近似計(jì)算多跨連續(xù)單向板的內(nèi)力。5、 對(duì)于相鄰翼緣板沿板邊互相作成鉸接的橋面板和沿板邊縱縫不相連的自由懸臂板，在計(jì)算懸臂根部的最大車輛荷載彎矩時(shí)，車輛荷載是如何布置的？【解 題 指 導(dǎo)】思5：對(duì)于相鄰翼緣板沿板邊互相作成鉸接的橋面板