橋梁設(shè)計(jì)實(shí)際第十講三

第十講斜橋計(jì)算理論第一節(jié)概述一、斜梁結(jié)構(gòu)的型式支承線與梁軸線（行車方向）不成直角的梁式結(jié)構(gòu)通常稱為斜梁結(jié)構(gòu)。斜梁結(jié)構(gòu)包括斜肋板式結(jié)構(gòu)、斜格子梁和斜箱梁結(jié)構(gòu)等型式。斜梁結(jié)構(gòu)的平面形狀，由于環(huán)境條件的限制會(huì)有各種各樣的形式，圖10-1表示了幾種最主要的形式。其中圖10-1a、b所示的平行四邊形斜梁結(jié)構(gòu)在工程上用得最多，但圖10-1c、d所示的等腰梯形和直角梯形斜梁結(jié)構(gòu)也常會(huì)遇到。顯然，各支承線的方向可以是任意的，這樣便形成了各種平面形狀的斜梁結(jié)構(gòu)。當(dāng)所有支承線與梁軸線都成直角時(shí)即為一般的正梁結(jié)構(gòu)，可見正梁結(jié)構(gòu)是斜梁結(jié)構(gòu)的特例。按靜力特性，斜梁可分為簡(jiǎn)支梁、懸臂梁、連續(xù)梁和豎腿剛架等型式，每種斜梁的結(jié)構(gòu)和受力特性均不盡相同。圖10-1斜梁結(jié)構(gòu)的平面形狀圖10-1斜梁結(jié)構(gòu)的平面形狀二、斜角與斜度的定義目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于斜角的定義有兩種方法。如圖10-l中的和所示。為清楚起見，將梁軸中心線與支承線構(gòu)成的不大于的角稱為斜（交）角，而將梁軸中心線的垂線與支承線構(gòu)成的角稱為斜度。顯然，斜度和斜角互為余角。應(yīng)該注意，圖l0-la、b表示的平行四邊形斜梁結(jié)構(gòu)在許多方面是不同的。為區(qū)分起見，相對(duì)梁軸線而言，當(dāng)在右邊時(shí)稱為右斜（圖10-1b），當(dāng)在左邊時(shí)稱為左斜（圖10-la）。如左、右斜的方向搞錯(cuò)，則成為方向相反的平行四邊形斜梁結(jié)構(gòu)。斜度的正方向?yàn)閺闹С芯€向梁軸中心線垂線方向的旋轉(zhuǎn)為逆時(shí)針方向（圖10-la）；反之，向順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，為負(fù)（圖10-lb）。的變化范圍為。顯然，當(dāng)所有均為零時(shí)即為相應(yīng)的正梁結(jié)構(gòu)。三、基本假定及分析途徑進(jìn)行斜梁結(jié)構(gòu)的分析，首先要選擇合適的計(jì)算圖式。例如，對(duì)于圖10-2a所示的較窄的箱形截面簡(jiǎn)支斜梁橋，可以采用單根斜梁的計(jì)算圖式，如圖l0-2b所示，其中主梁既有抗彎剛度也有抗扭剛度。一般情況下，箱梁的端部在支承方向均設(shè)有剛勁的端橫隔板（或端橫梁），因此支承線上橫梁和的抗彎剛度可假定為無限大，而抗扭剛度可假定為零，主梁剛結(jié)在橫梁和之間。這樣，受載時(shí)主梁沿橫梁方向的扭轉(zhuǎn)為零，而在垂直橫梁方向可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)。圖10-2簡(jiǎn)支斜交箱梁橋的計(jì)算圖式圖10-2簡(jiǎn)支斜交箱梁橋的計(jì)算圖式a)b)工程實(shí)踐中常遇到的斜梁結(jié)構(gòu)，在很多情況下都可以簡(jiǎn)化為主梁和十分剛勁的斜橫梁構(gòu)成的單主梁式斜梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，這在國(guó)內(nèi)外的很多文獻(xiàn)中均有論述。但是，要進(jìn)行多梁式斜梁系結(jié)構(gòu)的實(shí)用分析計(jì)算，也需要單根主梁斜梁結(jié)構(gòu)的分析作為基礎(chǔ)。因此，必須首先對(duì)各種類型的單根主梁斜梁結(jié)構(gòu)（簡(jiǎn)稱斜梁）進(jìn)行深入的分析和討論。本講首先以單根斜梁為對(duì)象研究其計(jì)算方法，討論其受力特性并給出若干便于應(yīng)用的計(jì)算圖表，然后進(jìn)一步研究斜梁系結(jié)構(gòu)的實(shí)用計(jì)算方法。斜梁和正梁的基本微分方程是相同的，但由于斜支承的存在使支承處的邊界條件不易精確滿足，故一般不采用基本微分方程進(jìn)行求解。有限單元法、有限條法等數(shù)值方法是分析斜梁結(jié)構(gòu)的有效方法，然而設(shè)計(jì)計(jì)算這類結(jié)構(gòu)時(shí)，上機(jī)條件、所費(fèi)機(jī)時(shí)是一個(gè)不可忽視的因素。分析斜梁的另一有效途徑是采用桿件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)力學(xué)方法。對(duì)于圖10-2所示的斜梁，主要承重構(gòu)件——“主梁”，雖為一直線形桿件，但由于斜支承的存在，使主梁中的彎曲和扭轉(zhuǎn)相互耦合，因此從本質(zhì)上說，斜梁的分析屬空間分析的范疇。因而，可采用研究空間桿系的結(jié)構(gòu)力學(xué)方法來分析斜梁結(jié)構(gòu)。此法不但簡(jiǎn)單明了，便于分析斜梁結(jié)構(gòu)的受力特性，而且能得到計(jì)算圖式的精確解。一般說來，對(duì)于鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混混凝土結(jié)構(gòu)，薄壁結(jié)構(gòu)效應(yīng)較小，故分析對(duì)可忽略橫截面翹曲所引起的內(nèi)力影響。另外，對(duì)于箱梁中設(shè)有一定數(shù)量橫隔板的斜梁，其截面畸變也可忽略。因此，單根斜梁可以采用單純扭轉(zhuǎn)理論進(jìn)行分析，其基本假定概括為如下兩點(diǎn)：頸（玻1活）斜梁咳的橫截浩面在變扛形后仍飾保持為掛平面，敢即不產(chǎn)再生翹曲麗扭矩和砌翹曲雙燃力矩；肚（浮2婚）變形應(yīng)后斜梁明的橫截漠面周邊六形狀保已持不變迎，即無錄畸變內(nèi)裕力。胡如有必孟要，斜忙梁的翹齒曲內(nèi)力跡和畸變員內(nèi)力，愧也可像達(dá)正梁結(jié)辦構(gòu)的實(shí)顧用分析明計(jì)算時(shí)忌一樣另初行計(jì)松算。竭第二朝節(jié)羊日各向同鑄性斜交囑板位移來的微分洲方程巨第三清節(jié)蒼霜斜梁橋培的計(jì)算摩第四智節(jié)抖餓超靜定至簡(jiǎn)支斜受梁的內(nèi)芒力梅以上三妻節(jié)內(nèi)容逐詳見文送獻(xiàn)岡[1奪]要第五章賞。呈復(fù)習(xí)思忙考題凈1悅、箱形哀梁結(jié)構(gòu)絡(luò)有何特編點(diǎn)李？怎P.2權(quán)2表、試述氧箱形梁卷截面的看構(gòu)造要削點(diǎn)悉。星P.3深3兄、在偏溉心荷載撓作用下床，箱形蠅梁會(huì)產(chǎn)匯生哪幾東種變形宵狀態(tài)？柱對(duì)應(yīng)于往各種變權(quán)形狀態(tài)稠會(huì)出現(xiàn)必哪些應(yīng)南力勺？尤P.4魂-5伏4獸、薄壁斜桿件彎犧曲分析點(diǎn)的基本解假定是攀什么重？拴P.7映5怒、對(duì)于城下圖所滔示的開狐口截面攜，若假岸定剪應(yīng)易力沿壁旦厚均勻步分布，松試證明耕截面正娛應(yīng)力與殿剪應(yīng)力奧之間的瑞關(guān)系式狐為：畏。構(gòu)P.1貸0釣6餡、何謂放剪力中繞心？有蝴人把剪匠力中心艇又稱為似彎曲中流心，為法什么槳？悶P.1孫1謠7俗、開口路截面上啊任一點(diǎn)女的扇性灶坐標(biāo)、把扇性慣岔矩的定懶義如何片？狼P.1欲2盜8本、閉合匙截面上找任一點(diǎn)箭的廣義坐扇性坐合標(biāo)、廣眾義扇性栽慣矩的鬼定義如邪何有？叨P.1祥7職9旦、何穗謂給“頁剪力河滯原”相現(xiàn)象？腸試?yán)L出貢薄壁箱膠梁的彎泊曲正應(yīng)篩力示意豬圖。并狼說明剪銀力滯系脈數(shù)的概漆念下。笛P.2插0嚷、掏28槍1視0綢、試述冬微分與絞變分的勞區(qū)別翼。柄P.2壤2叢1垃1炊、變分故法求解霉矩形箱枝梁剪力駱滯效應(yīng)愚的基本催假定有郵哪些汽？惱P.2洗4-2誓5雷1秘2趟、對(duì)于距等截面么梁，剪伸力滯效揉應(yīng)沿跨納度方向賊是如何梁分布的胖（分簡(jiǎn)栽支、連鋤續(xù)二種和情況敘剩述）慈？震P.3漆0艙1少3芽、從式埋（測(cè)4-4瞇4運(yùn)）分析戴出現(xiàn)負(fù)預(yù)剪力滯冊(cè)的原因竿。胃P.3縱2提1秤4飼、自由沒扭轉(zhuǎn)和扇約束扭言轉(zhuǎn)有何方區(qū)別巖？展P.3燦8境1凍5富、何謂緊比擬法嫂？自由斥扭轉(zhuǎn)分格析一般喪采用薄服膜比擬擺法，試蒙列出兩愛者的比眨擬關(guān)系籃。遮P.4棕1-4炕2煤1半6扎、試述糖約束扭梨轉(zhuǎn)分析冶中的基耀本假定刪。讀P.5鴨6巾1淋7紙、求下仔圖所示躍梯形箱戚梁的畸星變荷載拌、序、組、墨。掘1寄8霸、畸變找產(chǎn)生的琴位移包臘括哪幾論種？等長(zhǎng)截面箱夢(mèng)梁畸變惰結(jié)構(gòu)分做析中采弱用了哪占些基本商假定？燕1旗9咐、在應(yīng)深用彈性癥地基梁總比擬法細(xì)求解箱淘梁的畸百變問題應(yīng)時(shí)，對(duì)港于剪力察剛性，馬但可自拾由翹曲床的橫隔鴨板、剪哥力柔性想，又可群自由翹測(cè)曲的橫炸隔板、逃剪力剛邁性，又京翹曲剛司性的橫亡隔板，禮分別對(duì)屆應(yīng)于彈溜性地基獵梁的什稈么邊界醋條件？醋請(qǐng)用示丙意圖說扣明援。枕P.1象04堆2景0膊、曲線域梁橋區(qū)貓別于直啟線梁橋揪的主要轟特征有牧哪些斗？雅P.1連05及2鳳1桑、曲線種梁橋縱望向分析畢的前提猴條件是隔什么牽？推P.1兵05跨2柴2日、請(qǐng)列夕幾種舉述彎梁橋甜橫向分戴布的計(jì)羨算方法堅(jiān)，并選復(fù)擇一種瑞方法說清明其基懷本假定染或適用纖范圍中。羅P.1僑1恭1翼、文喬獻(xiàn)致[1]仗P.7扛6剛2際3筆、請(qǐng)標(biāo)惕出下圖況中二座辣斜橋的蔥斜角忙和斜度證。并說趙明該斜倍橋是左錢斜還是筐右斜域。膛P.1書13行車方向行車方向跨徑行車方向跨徑僵2立4盯、單根繩斜梁采性用純扭逮轉(zhuǎn)理論絞分析的煤基本假五定有哪乎些？采您用剛性香橫梁法另計(jì)算斜露梁橋的銀橫向分僵布的前脈提條件靜是什么源？苦，爆P.1船1京4得、文蟻獻(xiàn)綢[1]蠶P.8妖6指2切5絕、談?wù)動(dòng)蚰銓?duì)本扯課程教拜學(xué)的意赤見與建榴議。母參考文腸獻(xiàn)添[1]財(cái)狀項(xiàng)海帝帆車.棚登高等橋落梁結(jié)構(gòu)冒理若論遮,圈啄人民交咱通出版掏社時(shí),2課001先.月[2]甲拒陸椅孤蠶楸佩,答姨湯國(guó)描棟鬧.痛梢薄壁桿注件召,旦績(jī)?nèi)嗣窠桓F通出版品社第,1非996剩.僑[3]陶閘郭金弊瓊槳.憂紗箱形梁炕設(shè)計(jì)理萄論欄,細(xì)功人民交闖通出版爹社嘉,1闊991輔.傻[4]煩騎胡海容昌片.科樂彈性力砌學(xué)的變注分原理少及其應(yīng)報(bào)用掌,膊寧科學(xué)出也版譯社乖,1賊981咱.貿(mào)[5]狂睬[爹美妥]C碧.P斃.爆夫漢少斯蹤.渣澡常斜嶺掀,惕崇吳紹本賄譯遲校丹.解器結(jié)構(gòu)桿痰件的彎磁曲與扭狐轉(zhuǎn)白,屈才人民交蕉通出版掩社夕,1恐981襪.1.捕設(shè)[6]從起姚玲經(jīng)森邁.妙炒彎梁慌橋描,義轉(zhuǎn)人民交探通出版顧社謹(jǐn),1唱989漢.單[7]扎么邵容廟光臥,確研夏倦乏綠淦禽.餃淚混凝土瞞彎梁悅橋衡,俱港人民交索通出版自社德,1及996橫.5.紹弟[8]路亮孫廣轉(zhuǎn)華雞.獻(xiàn)難曲線梁渴橋計(jì)笛算屋,承索人民交痰通出版酒社線,1當(dāng)995仍.2.誼攤[9]炸丙夏央毅卷淦括,考啟邵容鈴光算.錄遇斜梁結(jié)瞇構(gòu)分植析薄,庭估江蘇科疲學(xué)技術(shù)之出版行社錢,1變995犬.9.筍筆[10憑]變雅黃平權(quán)明跳.玉川混凝土躁斜梁廟橋尼,砌龜人民交邊通出版玩社州,1四999辮.5