[行车道板内力计算练习]计算图示T梁翼板所构成的铰接悬臂板的设计内力。设计荷载:公路—Ⅱ级。桥面铺装为5cm沥青混凝土面层(重度为21kN/m3)和15cm防水混凝土垫层(重度为25kN/m3)。
解:
(一)恒载内力(以纵向1m宽的板进行计算) 1.每米板上的恒载集度
(二)公路—Ⅱ级车辆荷载产生的内力
铺装层总厚H=0.05+0.15=0.20m,则板上荷载压力面的边长为
由图可知:重车后轴两轮的有效分布宽度重叠,则铰缝处纵向两个车轮对于悬臂根部的有效分布宽度
冲击系数取1.3
作用于每米宽板条上的弯矩为:
相应于每米宽板条活载最大弯矩时的每米宽板条上的剪力为:
(三)荷载组合 基本组合:
Mud?1.2Msg?1.4Msp??1.2?1.9?1.4?12.24??19.42kN?m Qud?1.2Qsg?1.4Qsp?1.2?5.36?1.4?26.61?43.69kN
[刚性横梁法练习题]一座计算跨径为19.5m的钢筋混凝土简支梁桥,跨度内设有 5 道横隔梁,横截面布置如图所示,试求荷载位于跨中时, 2号、3号主梁相对应于汽车荷载和人群荷载的横向分布系数。
解:
此桥具有很大的横向连接刚性,且长宽比大于2,故可按偏心压力法绘制荷载横向分布影响线。
1 计算2号梁的荷载横向分布影响线竖标:
?ai?152i?25.6m2
?21?1a2a112?1.6?1.6?n???0.40 n525.6?ai2i?1?25?1a2a512?1.6?1.6?n???0 n525.62a?ii?12 计算3号梁的荷载横向分布影响线竖标:
?31?1a3a110?1.6?n???0.2 n525.62a?ii?1?35?1a3a510?1.6?n???0.2 n525.62a?ii?13 绘制荷载横向分布影响线并按最不利位置布载
4 计算各荷载对应位置的影响线竖标
5 计算荷载横向分布系数 2号梁: 汽车荷载:mcq?
11???i2?(0.388?0.275?0.194?0.08)?0.469 2人群荷载:mcr?0.419 3号梁: 汽车荷载:mcq?11???i2?(0.2?0.2?0.2?0.2)?0.4 2人群荷载:mcr?0.2?0.2?0.4
[铰接板法练习]如图所示为跨径L=12.6m的铰接空心板桥的横截面布置,桥面净空为净-7+2×0.75m 人行道。全桥由9块预应力混凝土空心板组成,欲求2和 4 号板汽车和人群荷载作用的跨中荷载横向分布系数。
解: 板号 2 γ 0.02 0.04 0.0214 4 0.02 0.04 0.0214 2号梁: 1 194 232 197 113 104 112 2 189 229 192 122 121 122 3 160 181 161 141 159 142 4 122 121 122 152 182 154 5 095 082 094 134 151 135 6 075 057 074 106 104 106 7 062 040 060 087 074 086 8 053 031 051 075 057 074 9 049 026 047 070 048 068 1mcq??(0.192?0.136?0.094?0.065)?0.243 2mcr?0.197?0.047?0.2444号梁
1mcq??(0.128?0.154?0.127?0.082)?0.246 2mcr?0.113?0.069?0.172
[主梁恒载内力练习] 计算如图所示的五梁式装配式钢筋混凝土简支梁桥主梁的恒载内力。已知计算跨径为19.5m,每侧栏杆及人行道重量的作用力为5kN/m,钢筋混凝土、沥青混凝土和混凝土的重力密度分别为25、23和24kN/m3。
解:
1 恒载集度
主梁:g1?[0.18?1.3?(横隔梁: 对于边主梁
0.08?0.14)(1.6?0.18)]?25?9.76kN/m 20.08?0.141.6?0.18?g2??[1.0?()]?()?0.155?5?25?/19.5?0.63kN/m
22?对于中主梁g2'?2?0.63?1.26kN/m 桥面铺装层:
1g3?[0.02?7.00?23??(0.06?0.12)?7.00?24]/5?3.67kN/m
2栏杆和人行道:g4?0.5?2/5?2.00kN/m
作用于边主梁的全部恒载为:
g??gi?9.76?0.63?3.67?2.00?16.06kN/m
作用于中主梁的全部恒载为:
g??gi?9.76?1.26?3.67?2.00?16.69kN/m
2恒载内力
计算边主梁及中主梁的弯矩和剪力,计算结果见列表。
1gx(l?x)2
1Qx?g(l?2x)2Mx?边主梁内力: 内力 截面位置x x?0 剪力Q(kN) Q?16.06?19.5?2?156.58 弯矩M(kN·m) M?0 116.0619.516.0619.519.5l Q??(19.5?2?)?78.29 M???(19.5?)?572.51 42424411Q?0 x?l M??19.06?19.52?764.30 28中主梁内力: 内力 剪力Q(kN) 弯矩M(kN·m) 截面位置x x?x?0 Q?16.69?19.5?2?162.73 M?0 116.6919.516.6919.519.5l Q??(19.5?2?)?81.36 M???(19.5?)?594.23 42424411Q?0 x?l M??19.69?19.52?793.30 28主梁活载内力计算练习:以计算跨径 l=19.50m 的五梁式装配式钢筋混凝土简支梁桥为例(主梁采用 C40 混凝土)。计算边主梁在公路 — Ⅰ级和人群荷载作用下的跨中截x?面最大弯矩和最大剪力,以及支点截面的最大剪力。 (冲击系数??0.191)
..
解:
1 荷载横向分布系数汇总 梁号 荷载位置 跨中mc 边主梁 支点m0
汽车荷载 0.538 0.438 人群荷载 0.684 1.422 备注 见刚性横梁法例题 见杠杆原理法例题 2 计算汽车荷载的跨中弯矩、剪力及支点剪力 Ml2Ql2Q0
计算汽车荷载值:
Pk?180?19.5?5?180?238kN qk?10.5kN /m50?5计算剪力效应时Pk?1.2?238?285.6kN 汽车荷载跨中弯矩:
1跨中弯矩影响线面积???19.5?4.875?47.53
2Mcq?(1??)?mc(Pkyk?qk?)?1.191?1.0?0.538?(238?4.875?10.5?47.53) ?1063.22kN?m汽车荷载跨中剪力:
119.5?0.5?2.438 跨中剪力影响线面积:???22Qcq?(1??)?mc(Pkyk?qk?)?1.191?1.0?0.538?(285.6?0.5?10.5?2.438)
?107.90kN汽车荷载支点剪力:
1支点剪力影响线面积:???19.5?1?9.75
2Q0q?(1??)?(m0Pkyk?mcqk???q)1?1.191?1.0?(0.438?285.6?1?0.538?10.5?9.75??4.875?(0.438?0.538)?10.5?0.917)2?211.78kN
3计算人群荷载的跨中弯矩、剪力及支点剪力
Ml2Ql2Q0
人群荷载跨中弯矩:
1跨中弯矩影响线面积???19.5?4.875?47.53
2Mcq?mcqr??0.684?2.25?47.53?73015kN?m
汽车荷载跨中剪力:
119.5?0.5?2.438 跨中剪力影响线面积:???22Qcq?mcqk??0.684?2.25?2.438?3.75kN
汽车荷载支点剪力:
1支点剪力影响线面积:???19.5?1?9.75
2Q0q?mcqr???q1?0.684?2.25?9.75??4.875?(0.684?1.422)?2.25?0.917
2?11.30kN