斜板梁橋設(shè)計(jì)淺談

斜交梁板式橋設(shè)計(jì)淺談2014.12.18內(nèi)容簡(jiǎn)介一、斜交梁板式橋基本概念二、斜交梁板式橋受力特點(diǎn)三、斜交梁板式橋構(gòu)造設(shè)計(jì)要點(diǎn)四、斜交梁板式橋抗震措施31.斜交梁板式橋的定義

在高等級(jí)公路上的中、小型橋梁，往往為了服從線路的走向，而將橋梁的中軸線與水流的方向設(shè)計(jì)成斜交的，工程上將這樣布置的橋梁稱為斜交梁板式橋，簡(jiǎn)稱斜梁橋。定義：支承線與橋梁軸線不成直角的梁式結(jié)構(gòu)通常稱為斜梁結(jié)構(gòu)，包括斜肋板式結(jié)構(gòu)、斜梁格子和斜箱梁結(jié)構(gòu)等形式。4基本定義：斜度：將橋梁中軸線與支承線構(gòu)成的小于90度的夾角稱為斜度；斜交角：中軸線的垂線（法線）與支承線的夾角稱為斜交角。52.斜梁橋的分類及其示例

斜梁橋按其截面形式來分可分為：1）斜板橋空心板實(shí)心板2）斜肋梁橋

T型，最大跨徑可達(dá)40米；工字型（與T梁相比少了頂板翼緣，吊裝重量減輕，最大跨度達(dá)50米）；62.斜梁橋的分類及其示例3）斜整體斷面箱梁橋（截面抗扭剛度大，適應(yīng)于斜梁橋的受力特點(diǎn)）單箱單室；單箱多室（實(shí)際工程應(yīng)用中居多）。4）斜預(yù)制小箱梁橋內(nèi)容簡(jiǎn)介一、斜交梁板式橋基本概念二、斜板橋受力及構(gòu)造特點(diǎn)三、斜梁橋受力及構(gòu)造特點(diǎn)四、斜交梁板式橋抗震措施81.斜板橋受力影響因素斜交角兩種表示方法當(dāng)斜角小于15度時(shí)取斜長(zhǎng)按正橋計(jì)算91.斜板橋受力影響因素寬跨比b/l寬橋?qū)π敝С忻舾姓瓨蛐敝С兄挥绊懼С芯植繉捒绫仍酱笮睒蛱攸c(diǎn)越明顯支承形式支承個(gè)數(shù)支承方向是否彈性支承橫橋向是否可以轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)，對(duì)斜板的內(nèi)力分布也有明顯的影響。102.斜板橋受力特點(diǎn)縱向主彎矩比跨徑為斜跨長(zhǎng)、寬度為b的矩形板小，并隨斜交角的增大而減小。112.斜板橋受力特點(diǎn)荷載有向支承邊的最短距離傳遞分配的趨勢(shì)122.斜板橋受力特點(diǎn)縱向最大彎矩的位置，隨斜角的增大從跨中向鈍角部位移動(dòng)132.斜板橋受力特點(diǎn)除了斜跨徑方向的主彎矩外，在鈍角部位的角平分線垂直方向上，將產(chǎn)生接近于跨中彎矩值的相當(dāng)大的負(fù)彎矩。橫向彎矩比正板大得多，尤其是跨中。支承邊上的反力很不均勻，鈍角角隅處的反力可能比正板大數(shù)倍，而銳角處的反力卻有所減小，甚至出現(xiàn)負(fù)反力。142.斜板橋受力特點(diǎn)斜板的受力行為可以用Z字形連續(xù)梁來比擬152.斜板橋受力特點(diǎn)斜板的扭矩分布很復(fù)雜，板邊存在較大的扭矩163.斜板橋計(jì)算方法有限元法（考慮剪切效應(yīng)的厚板單元建模）公式計(jì)算（恒載簡(jiǎn)化法計(jì)算、活載采用）173.斜板橋計(jì)算方法一、簡(jiǎn)化方法l1.3b，50°時(shí)作為寬度b，計(jì)算跨徑l的矩形板橋來計(jì)Mx

配筋平行于板邊方向My配筋平行于支承邊方向183.斜板橋計(jì)算方法l=1.3b~0.7b時(shí)75°時(shí)作為寬度b，計(jì)算跨徑a的矩形板橋來計(jì)算Mx

配筋中央垂直于支承邊方向，邊緣平行與板邊My配筋平行于支承邊方向193.斜板橋計(jì)算方法75°>50°時(shí)作為寬度b，計(jì)算跨徑(a+l)/2的矩形板橋來計(jì)算Mx

配筋中央垂直于支承邊方向，邊緣平行與板邊My配筋平行于支承邊方向203.斜板橋計(jì)算方法L<0.7b，>50°時(shí)作為寬度b，計(jì)算跨徑a的矩形板橋來計(jì)算Mx

配筋平行與板邊My配筋平行于支承邊方向213.斜板橋計(jì)算方法局部加強(qiáng)鋼筋不論哪種情況，在邊緣端部，距自由端

b／5的寬度范圍內(nèi)，均假定產(chǎn)生與中部的正彎矩同等大小的負(fù)彎矩，必須配置負(fù)彎矩鋼筋。223.斜板橋計(jì)算方法配筋計(jì)算正交方向上單位板寬上的主彎矩表示成K：兩個(gè)主方向的彎矩系數(shù)，根據(jù)斜角查表233.斜板橋計(jì)算方法鋼筋方向的彎矩通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換獲得243.斜板橋計(jì)算方法253.斜板橋計(jì)算方法主彎矩方向根據(jù)斜角查曲線得264.斜板橋構(gòu)造特點(diǎn)橋梁寬度較大時(shí)，縱向鋼筋，板中央垂直于支承邊布置，邊緣平行于自由邊布置；橫向鋼筋平行于支承邊布置。274.斜板橋構(gòu)造特點(diǎn)284.斜板橋構(gòu)造特點(diǎn)窄斜板橋?？v向鋼筋平行于自由邊布置；橫向鋼筋，跨中垂直于自由邊布置，兩端平行于支承邊布置294.斜板橋構(gòu)造特點(diǎn)局部加強(qiáng)鋼筋在距自由邊一倍板厚的范圍內(nèi)設(shè)置加強(qiáng)箍筋，抵抗板邊扭矩為承擔(dān)很大的支反力，應(yīng)在鈍角底面平行于角平分線方向上設(shè)置附加鋼筋304.斜板橋構(gòu)造特點(diǎn)斜板橋在運(yùn)營(yíng)過程中，在平面內(nèi)有向銳角方向轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)，如果板的支座沒有充分錨固住，應(yīng)加強(qiáng)銳角處橋臺(tái)頂部的耳墻，使它免遭擠裂。對(duì)于斜交角大于30度的情況，不宜采用預(yù)制空心板，建議采用整體式現(xiàn)澆實(shí)體板。

對(duì)于斜橋，采用圓板式橡膠支座，并適當(dāng)提高板厚，提高剪切變形能力。空心板按橫向鉸接板，用簡(jiǎn)支梁程序計(jì)算內(nèi)力及配筋，對(duì)于斜角≥40°的斜板需通過空間分析進(jìn)行復(fù)核。3132下層鋼筋承受板底拉力。33上層鋼筋承受板頂負(fù)彎矩。3435抗震錨栓可以對(duì)斜橋扭轉(zhuǎn)平移起到一定限制作用，同時(shí)建議大斜交角的橫向擋塊應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)，并在擋塊與板間設(shè)橡膠墊塊。內(nèi)容簡(jiǎn)介一、斜交梁板式橋基本概念二、斜板橋受力及構(gòu)造特點(diǎn)三、斜梁橋受力及構(gòu)造特點(diǎn)四、斜交梁板式橋抗震措施371.斜梁橋定義斜梁橋由多根縱梁及橫梁組成的斜格子梁橋；橫梁與縱梁可以斜交，也可以正交；382.斜梁橋受力特點(diǎn)斜梁橋雖然為格子形的離散結(jié)構(gòu)，在梁距不很大、且設(shè)一定數(shù)量橫梁的情況下，仍然具有與斜板類似的受力特點(diǎn)；隨著斜交角的增大，斜梁橋的縱梁彎矩減小，而橫梁的彎矩則增大；彎矩的減少，邊梁比中梁明顯，在均布荷載作用下比在集中荷載作用下明顯；正交橫梁斜梁橋的橫向分布性能比斜交橫梁斜梁橋好，并且橫向剛度越大，橫向分布性能越好；在對(duì)稱荷載作用下，同一根主梁上的彎矩不對(duì)稱，彎矩峰值向鈍角方向靠攏，邊梁尤其明顯；橫梁和橋面的剛度越大，斜交的影響就越大，斜橋的特征就越明顯。

393.斜梁橋常見計(jì)算方法結(jié)構(gòu)力學(xué)單梁計(jì)算+橫向分布理論計(jì)算正橋內(nèi)力斜橋修正系數(shù)修正的G-M法修正的鉸接板法桿系梁格理論404.結(jié)構(gòu)力學(xué)單梁計(jì)算+橫向分布理論簡(jiǎn)支單斜梁內(nèi)力影響線連續(xù)單梁全抗扭支承連續(xù)斜梁中間點(diǎn)鉸支承連續(xù)斜梁415.修正的G-M法基本思路以正橋計(jì)算為基礎(chǔ)，將由正橋計(jì)算求得的M值，用修正系數(shù)進(jìn)行修正，從而得到斜橋的M。1)只計(jì)算跨中截面的彎矩，其它截面的彎矩按二次拋物線在跨內(nèi)內(nèi)插；2)本法修正系數(shù)的取值為集中荷載和均布荷載作用時(shí)的平均值；3)只計(jì)算中梁和邊梁的彎矩，其它梁的彎矩可以按直線內(nèi)插；學(xué)者通過實(shí)驗(yàn)得出的表格，只與彎扭剛度比、寬跨比、斜角有關(guān)426.修正的鉸接板法基本思路采用單個(gè)集中荷載的斜交折減系數(shù)來代替實(shí)際車列荷載的折減系數(shù)修正系數(shù)將只與斜交角、主梁片數(shù)、梁位及彎扭參數(shù)有關(guān)437.梁格法基本原理用等效梁格代替橋梁上部結(jié)構(gòu)，將分散在板、梁每一區(qū)段內(nèi)的彎曲剛度和抗扭剛度集中于最鄰近的等效梁格內(nèi)，實(shí)際結(jié)構(gòu)的縱向剛度集中于縱向梁格構(gòu)件內(nèi)，橫向剛度集中于橫向梁格內(nèi)。理想的剛度等效原則：當(dāng)原型實(shí)際結(jié)構(gòu)和對(duì)應(yīng)的等效梁格承受相同的荷載時(shí)，兩者的撓曲將是恒等的，并且每一梁格內(nèi)的彎矩、剪力和扭矩等于該梁格所代表的實(shí)際結(jié)構(gòu)部分的內(nèi)力。由于實(shí)際結(jié)構(gòu)和梁格體系在結(jié)構(gòu)特性上的差異，這種等效只是近似的，但對(duì)一般的設(shè)計(jì)，梁格法的計(jì)算精度是足夠的。447.梁格法理論要點(diǎn)Ⅰ、T梁計(jì)算前應(yīng)先對(duì)有效寬度進(jìn)行計(jì)算，結(jié)構(gòu)翼板擬定尺寸時(shí)盡量控制在有效寬度范圍內(nèi)。――有效寬度計(jì)算參考規(guī)范《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》P16，4.2.2條。Ⅱ、對(duì)于非密排的T梁，可取單個(gè)T梁為一個(gè)縱向梁格。若T梁未設(shè)橫隔板則縱向彎曲由T形截面承受，橫向視為通過翼板連接的板條。一般來說，縱橫方向上結(jié)構(gòu)的部分剛度可以假定為相似橫截面的梁一樣。Ⅲ、梁格網(wǎng)格的劃分以最能反映上部結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性能為好。沒有跨中橫隔板的橫向梁格，其間距可以任意選擇，一般約取有效跨徑的1/4～1/8；如有橫隔板則必須在橫隔板處設(shè)橫向梁格。Ⅳ、當(dāng)橫向構(gòu)件僅代表薄板，由板內(nèi)橫向扭矩引起縱向構(gòu)件彎矩的不連續(xù)性是微小的，設(shè)計(jì)彎矩取節(jié)點(diǎn)兩側(cè)彎矩的平均值；若橫向構(gòu)件代表具有足夠抗扭剛度的橫格梁，則縱向彎矩的不連續(xù)性是較大的，設(shè)計(jì)彎矩應(yīng)該取節(jié)點(diǎn)兩側(cè)的不同值。457.梁格法有限元計(jì)算流程463.斜梁橋的特點(diǎn)3.1斜梁橋的力學(xué)特點(diǎn)斜梁橋的力學(xué)特點(diǎn)與正交橋有很大區(qū)別，與曲線梁橋有許多相似之處。1）彎扭耦合

如圖3所示的單跨斜梁橋，根據(jù)已有文獻(xiàn)研究可知，其1~4號(hào)支座的反力分別為：式中，Qa、Qb分別為左右端梁剪力，數(shù)值上為各反力的代數(shù)和，即 47Ta、Tb分別為左右端梁扭矩，即 式中：k——主梁的彎扭剛度比，k=EI/GJ；

EI——主梁抗彎剛度；

GJ——主梁抗扭剛度；

l——計(jì)算跨徑；

——集中荷載P作用的相對(duì)位置。于是可得主梁的內(nèi)力：——為所求內(nèi)力的截面位置X1與l的比值。48

當(dāng)集中力作用在梁軸線上時(shí)，除了產(chǎn)生彎矩外，還產(chǎn)生扭矩。這與直線橋是不同的。2）反力分布鈍角反力大于銳角反力，兩者之間的反力差與斜度、彎扭剛度比k有關(guān)；斜交角越大，兩者的反力差越大；彎扭剛度比k越小，二者反力差越小。銳角處的反力較小，甚至可能出現(xiàn)負(fù)反力。3）跨中彎矩折減斜梁橋彎扭耦合的直接后果是跨中彎矩的折減，即相對(duì)正交簡(jiǎn)支梁而言，它的彎矩要小。斜交角越大，彎矩折減也越大；彎扭剛度比越大，彎矩折減也越大。494）平面內(nèi)位移

與彎橋一樣，在外界因素發(fā)生變化時(shí)，斜橋在各支承處將產(chǎn)生變位，并且會(huì)產(chǎn)生以一旋轉(zhuǎn)力矩，從而引起斜橋的“爬行”，導(dǎo)致斜橋在其平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)與平移。5）斜交角的影響

斜度是斜梁橋中最重要的一個(gè)指標(biāo)，其大小將影響斜梁橋的彎矩折減、反力分布。隨著斜交角的減小，跨中彎矩會(huì)減?。⑶铱古偠仍酱?，對(duì)斜交角的變化越敏感，主梁彎矩減小的越多，橫向彎矩就增加的越多．6）彎扭剛度比k

斜度一定時(shí)，k越小，反力分布越不均勻，彎扭耦合效應(yīng)越明顯。在滿足豎向抗彎剛度的前提下，k越大越好（與曲線橋的彎扭耦合效應(yīng)相反）。503.２斜梁橋的構(gòu)造特點(diǎn)１）不設(shè)剛性支承橫隔梁，而在車道板邊緣設(shè)置邊肋；２）加大主梁間距，使車道板相對(duì)做的比較柔；３）主梁采用抗扭剛度小的薄腹板；４）銳角處的邊梁設(shè)水平移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)支座；５）在橫向固定支座上的腹板，設(shè)加勁肋加強(qiáng)，使車道板產(chǎn)生的水平力可靠地傳遞到固定支座上．513.３斜板橋的受力特點(diǎn)見教材190頁(yè)的圖式。1）支承邊反力支承邊反力分布不均勻，以鈍角處反力為最大，以銳角處反力為最小，甚至可能出現(xiàn)負(fù)反力，使銳角向上翹。2）跨中主彎矩當(dāng)B/L較大時(shí)，中心處的主彎矩方向接近與支承邊正交；在斜板的兩側(cè)，則主彎矩方向接近平行自由邊；彎矩值沿板寬的方向分布不均勻。ABCD圖5斜板橋受力示意圖523）鈍角負(fù)彎矩在鈍角處產(chǎn)生負(fù)彎矩，該值有時(shí)大于跨中正彎矩，其彎矩主方向接近與鈍角的二等分線相正交。4）橫向彎矩斜板橋由于彎扭耦合作用而導(dǎo)致最大縱向彎矩比同等跨徑的直橋要小，但橫向彎矩卻比同等跨徑的直橋大得多，并且沿自由邊的橫向彎矩還可能出現(xiàn)反號(hào)，靠近銳角處為正，靠近鈍角處為負(fù)。5）扭矩參考教材的192頁(yè)中的圖2-7-5圖。扭矩分布比較復(fù)雜，在設(shè)計(jì)實(shí)踐中建議進(jìn)行有限元的分析。533.3斜板橋的配筋特點(diǎn)1）主鋼筋根據(jù)斜交角的大小，主鋼筋有兩種布置方式。

a）斜交角小于15度時(shí)，斜板的受力與正交板相近，主筋可平行于橋縱軸線方向布置；

b）斜交角大于15度時(shí)，按圖2-7-7方式賠筋。2）544.斜梁橋的構(gòu)造特點(diǎn)

支座設(shè)置特點(diǎn)；上下部結(jié)構(gòu)必須構(gòu)成有利于抵抗彎扭剪復(fù)合作用的特點(diǎn)；構(gòu)造上必須適應(yīng)縱橫向平面位移及轉(zhuǎn)動(dòng)的特點(diǎn)；橋型布置上適應(yīng)不同斜度的特點(diǎn)；多梁式橋中各主梁的長(zhǎng)度可能不同的特點(diǎn)；主梁梁端橫梁（隔