橋梁設(shè)計(jì)理論講稿

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1、浙江大學(xué)橋梁與隧道專業(yè)研究生學(xué)位課程《橋梁設(shè)計(jì)理論》蔡金標(biāo)二00二年九月《橋梁設(shè)計(jì)理論》蔡金標(biāo)目錄目錄第一講概述………………………………………………………………………………1第二講薄壁箱形梁的結(jié)構(gòu)與受力特點(diǎn)……………………………………………………2第三講薄壁箱形梁的彎曲…………………………………………………………………6第四講薄壁箱梁剪力滯的變分解法………………………………………………………20第五講薄壁箱形梁的自由扭轉(zhuǎn)……………………………………………………………38第六講薄壁箱形梁的約束扭轉(zhuǎn)……………………………………………………………56第七講薄壁箱形梁的組合扭轉(zhuǎn)…………………

2、…………………………………………72第八講薄壁箱形梁的畸變…………………………………………………………………87第九講曲線梁橋計(jì)算理論………………………………………………………………105第十講斜橋計(jì)算理論……………………………………………………………………113第-I–頁(yè)《橋梁設(shè)計(jì)理論》蔡金標(biāo)第一講概述第一講概述本課程是橋隧專業(yè)碩士研究生的專業(yè)課，它是在本科《橋梁工程》的基礎(chǔ)上對(duì)內(nèi)容進(jìn)行深化，著重介紹一些設(shè)計(jì)公式和規(guī)范條文的理論依據(jù)。使研究生能從原理上和從問(wèn)題的本質(zhì)上去認(rèn)識(shí)橋梁結(jié)構(gòu)的受力特性和性能，為今后從事橋梁工程研究工作打下基礎(chǔ)，并掌握基本的研究方法?！稑蛄汗こ獭返闹攸c(diǎn)是簡(jiǎn)支梁

3、橋，計(jì)算理論是以橫向分布為基礎(chǔ)，形式以空心板梁和梁為重點(diǎn)，其中橫向分布概念的引入，將橋梁空間結(jié)構(gòu)問(wèn)題簡(jiǎn)化為平面問(wèn)題，極大地簡(jiǎn)化了梁橋的計(jì)算。但是該方法在其他體系的橋梁如連續(xù)梁橋、懸臂梁橋、剛架橋、斜拉橋、懸索橋及拱橋等，應(yīng)用很不成功。其主要原因是這些體系的橋梁的主梁常采用箱形截面。在利用橫向分布技術(shù)處理箱形梁計(jì)算時(shí)，通常將箱梁腹板近似看作等截面的梁肋，按修正偏壓法求出活載作用下邊腹板的荷載分配系數(shù)，再乘以腹板總數(shù)，得到箱梁截面活載內(nèi)力增大系數(shù)ξ，然后求得箱梁內(nèi)力M=M+ξM[姚玲森《橋梁工程》P.198]，這種方法有g(shù)p時(shí)會(huì)引起很大的誤差，因?yàn)橄淞菏且环N閉合截面，看作等截面梁肋的做法

4、，是將閉合截面處理成開口截面，與實(shí)際不符。因此，本課程將研究箱梁計(jì)算理論，包括箱梁的彎曲、扭轉(zhuǎn)、畸變等方面設(shè)計(jì)計(jì)算分析方法?！稑蛄汗こ獭分薪榻B了斜橋的受力特點(diǎn)，但并沒(méi)有討論其計(jì)算理論，還有隨著城市高速路的發(fā)展，立交橋日益增多，為增添城市景觀，使橋梁服從線路的平面布置和提高交通樞紐的使用功能，曲線橋梁應(yīng)運(yùn)而生，因此，本課程將斜、彎橋列入。針對(duì)我校本科教學(xué)的特點(diǎn)，鋼筋混凝土尤其是預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁計(jì)算理論是薄弱點(diǎn)，本課程也將這部分內(nèi)容列入。第-1–頁(yè)《橋梁設(shè)計(jì)理論》蔡金標(biāo)第二講薄壁箱形梁的結(jié)構(gòu)與受力特點(diǎn)第二講箱形梁的結(jié)構(gòu)與受力特點(diǎn)第一節(jié)箱形梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其應(yīng)用一、箱形結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用得益于它

5、的眾多優(yōu)點(diǎn)：（一）截面抗扭剛度大，結(jié)構(gòu)在施工與使用過(guò)程中都具有良好的穩(wěn)定性；（二）頂板和底板都具有較大的混凝土面積，能有效地抵抗正負(fù)彎矩，并滿足配筋的要求。適應(yīng)具有正負(fù)彎矩的結(jié)構(gòu)，如連續(xù)梁、斜拉橋、拱橋的拱肋和懸索橋加勁梁等；（三）適應(yīng)現(xiàn)代化施工方法的要求，如懸臂施工法、頂推法等；（四）承重結(jié)構(gòu)與傳力結(jié)構(gòu)相結(jié)合，使各部件共同受力，經(jīng)濟(jì)效果良好，同時(shí)截面效率高，適合預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)空間布束，更加收到經(jīng)濟(jì)效果；（五）適合于修建曲線橋；顯然，箱形截面也存在一些不足之處，需要引起設(shè)計(jì)者的充分重視。如箱形截面屬薄壁結(jié)構(gòu)，除受力鋼筋外，還需配置大量構(gòu)造鋼筋，這對(duì)于中等跨徑的橋梁，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致用鋼量

6、比工字形或T形截面增多。而對(duì)于大跨徑橋梁，由于箱形截面乃實(shí)腹式梁，比起空腹式的桁架式結(jié)構(gòu)自重大。而減輕自重是大跨徑橋梁的重要課題，因而在設(shè)計(jì)時(shí)必須采取措施減輕自重，以節(jié)省材料，使造價(jià)經(jīng)濟(jì)。近年來(lái)由于三向（即縱向、橫向、豎向）預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用，可采用薄壁、少肋的所謂寬箱截面，以收到良好的經(jīng)濟(jì)效果。二、箱形截面在各類橋梁上的應(yīng)用箱形截面早期應(yīng)用于普通鋼筋混凝土懸壁梁橋和連續(xù)梁橋，一般采用在支架上現(xiàn)澆施工。近代由于預(yù)應(yīng)力混凝土的發(fā)展，同時(shí)由于現(xiàn)代施工技術(shù)的進(jìn)步，箱形截面更加廣泛應(yīng)用于各種現(xiàn)代橋梁，而且一般采用無(wú)支架施工。據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)跨徑大于60m后，除極少數(shù)外，其橫截面大多為箱形截面，其結(jié)構(gòu)形式

7、有簡(jiǎn)支、懸臂、T形剛構(gòu)、連續(xù)梁等。截面形式如圖2-1。1、簡(jiǎn)支梁一般采用預(yù)制安裝，單箱或多箱截面形式，公路橋梁最大跨徑達(dá)76m；鐵路橋梁則采用單箱單室等高梁，跨徑在40m以內(nèi)。2、懸臂梁橋、T形剛構(gòu)橋以及連續(xù)梁橋一般采用懸臂施工法。連續(xù)梁橋還可采用項(xiàng)推第-2–頁(yè)《橋梁設(shè)計(jì)理論》蔡金標(biāo)第二講薄壁箱形梁的結(jié)構(gòu)與受力特點(diǎn)法施工。這些施工方法都充分發(fā)揮箱形截面的優(yōu)越性。大跨徑梁式橋多采用變高度梁，其最大跨徑已達(dá)270m。3、在城市高架橋中，采用梯形單箱單室截面與單