根据研究的结果发现,当混凝土的应力不超过其极限强度的50%时,徐变表现出与初始弹性变形成比例的线形关系。在计算徐变次内力时,我们以徐变线形理论为基础,通过引入徐变特性系数,修正徐变初始用混凝土瞬时弹性应变来表示徐变应变,并由此得到考虑徐变的应力应变关系。
3、收缩徐变次内力计算的两种思路
1)微分平衡:即狄辛格法,基于在时间增量内变形协调原理计算
2)积分平衡:即换算模量法,引入时效系数,直接建立超静定结构在t时刻的变形协调条件来建立方程求解。
4、收缩徐变次内力的总趋势
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________________________________________ 墩台沉降次内力 。墩台基础的沉降与地基土壤的物理力学特性有关,一般随时间而递增,经过相当长的时间,接近沉降终极值。为了简化分析,我们假定沉降变化规律类似于徐变变化规律来进行计算。其基本的表达式为:
________________________________________ 温度次内力
。一、温度对结构的影响
。温度对结构的影响可以从年温变化、日照温差和骤然降温三个方面考虑,其中年温变化温变缓慢,沿截面高度方向均匀变化,结构整体变形,内力变化也比较均匀,对超静定结构一般也不引起次内力,计算比较简单。日照温差和骤然降温都属于局部温度变化,其中骤然降温作用范围也是结构整体,引起较大的应力,但分布比较均匀。日照温差作用于局部范围,分布不均匀,将引起结构局部较大的应力变化而引起次内力。日照温差的计算是最为复杂的。 。二、温度自应力计算
。温度的自应力计算主要是确定温度分布后,利用混凝土线膨胀系数,形成温度荷载,并在截面内建立混凝土温度变形协调条件得到。根据内力自平衡原理计算而得。
。三、温度次内力计算
。当结构为超静定体系时,结构变形受到约束将引起次内力,此时可用结构力学对超静定问题的处理方法进行。
桥面板计算
________________________________________ 弯矩简化计算
在工程实践中常用简化的计算方法来计算桥面板的内力: 多跨连续单向板(长宽比大于等于2)
。在弯矩计算时,先算出一个跨度相同的简支板在恒载和活载作用下的跨中弯矩,乘以偏安全的经验系数加以修正,以得到跨中支点的设计弯矩。
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悬臂板的内力
。计算悬臂板根部荷载弯矩时,最不利的荷载位置是把车轮荷载对中布置在铰接处。
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双向板的内力(长宽比小于2)
。利用弯矩影响线加载,或利用现成的弯矩图表来计算。
________________________________________ 有效工作宽度
。板在局部分布荷载作用下,不仅直接承压部分的板带参加工作,与其相邻的部分板带也会分担一部分荷载共同参与工作。即为有效工作宽度。
规定:根据板的形式做分析,大约是沿45°向两边扩散。对于悬臂板,接近二倍悬臂长;对于单向板按照45°向边缘扩散。
桥梁实用空间分析
________________________________________ 实际桥梁受力方式
。对于一座梁式板桥或者多片主梁,通过桥面板和横隔梁做成的梁桥,它们的受力特性属于空间结构范畴。当荷载作用在桥上时,由于结构的整体作用,各主梁不同程度的产生挠曲而形成一个挠曲面,显示了结构变形与受力的空间特征。
横向分布计算思路
。在实际计算中,把近似的内力影响面在X和Y方向进行变量分离,采用两个单值函数的乘积来代替由一个双值函数表示的精确内力影响面。即:ε(x,y)=ε(x)ε(y)。使桥梁空间结构的受力分析可以用荷载横向分布影响线ε(y)结合主梁平面内力影响线ε(x)来近似替换,即把空间结构的内力计算问题合理的转化为平面问题来解决。
横向分布系数 。当把活载按横向最不利位置布置在荷载横向影响线上,求得各片主梁分配到的横向荷载的最大值为mo,此mo表示主梁在横向分配到的最大荷载比例,即称为荷载横向分布系数。
________________________________________ 横向分布系数的计算方法: 杠杆法
。在横向把桥面板看作直接搁在横梁上的简支板,按简支梁的形式布载来求得结果,此方法叫杠杆法,适用于桥面结构互不相连的情况。
刚性横梁法
。把横梁看作完全刚性的结构,将作用在偏离扭转中心的横梁上的集中荷载简化为作用在扭转中心荷载和作用在扭转中心的弯矩,以此分别计算其效应,把两者的结果相向叠加,此方法称为刚性横梁法。对于各片主梁的扭转,可以通过考虑主梁的自由扭转抗力矩修正。
刚接梁法-铰接梁法
。把桥跨结构在纵向沿主梁连接处切开,分割成为单片主梁,切口处以赘余力取代,把整个结构看作为用这些赘余力连接起来的超静定结构,然后用力法求解。考虑相邻两片主梁结合处横向弯矩和竖向剪力赘余力的,叫做刚接梁法;只考虑竖向剪力的,叫做铰接梁法。
G-M法
。对于主梁连续的桥面板和多横隔梁组成的梁桥,当其宽度与其跨度比较大时,将其比拟简化为一块矩形的正交异性板,用几何异性来代替材料异性,按古典弹性理论来进行分析的方法叫G-M法。
墩台计算
________________________________________ 墩台计算 计算内容 。截面强度验算
。。一般只适用于重力式墩台,由于重力式墩台主要是用圬工材料制作的,一般为偏心受压构件,截面强度验算采用分项安全系数的极限状态设计计算。 。
。稳定性验算
。。包括纵向挠曲稳定验算和整体稳定验算。纵向挠曲验算按规范公式进行;整体稳定验算,主要又包括抗倾验算和抗滑验算。 。
。抗倾验算 。。扩大基础的桥墩台须依最不利组合,并考虑水的浮力作用进行抗倾覆验算,一般只考虑纵桥向的稳定性。 。
。抗滑验算 。。计算时应该按最高水位进行验算,主要是验算桥墩的抗滑强度。 。
。墩台顶水平位移验算
。。对于高度超过20m的重力式墩台及轻型墩台,应验算墩台顶水平方向的弹性位移,并符合规定要求。按悬臂梁模型计算,不考虑上部结构对墩台顶的位移约束作用。 。
。盖梁计算 。。柱式墩台中需要进行盖梁的验算。盖梁的计算包括内力、外力和配筋验算。由于盖梁施工中的荷载的不对称性很大,因此需要注意对盖梁进行抗倾覆验算,当盖梁与柱的刚度比较大时(>5),按简支梁计算;较小时 (<5),按框架计算 。
。墩壁的局部稳定验算
。。空心墩的计算中需要进行墩壁的局部稳定验算,可按板壳空间结构进行分析。而且局部失稳均在弹塑性范围内发生的。
墩身的自振周期:空心墩中要考虑风振的影响计算其自振周期,计算时把高墩看成悬臂梁。 。
。考虑荷载 。。恒载和水的浮力 土侧压力
汽车荷载的冲击力
汽车荷载的制动力 流水压力、冰压力
船只或漂流物的撞击力 地震力
支座计算
________________________________________ 支座计算 计算内容 。水平力
。。正交直线桥梁的支座,一般需要计算水平力。由汽车制动力、风力、摩阻力或温度变化等产生。 。
。竖向力
。。有结构自重反力活载的支点反力等原因产生,计入冲击系数。 。
。支座平面尺寸计算 。。上部结构的支点反力通过支座向下传递,因此需要确定支座的平面尺寸,来确定是否满足支座的局部承压要求。 。
。支座厚度计算
。。为满足应力要求,需计算支座的最小厚度。 。
。钢筋布置 。。为了使支座的强度满足要求,有时需要配置钢筋来加强支座。 。
。抗剪强度验算
。。由于支座受到水平力的作用,因此需要进行抗剪强度的验算以满足要求,避免支座发生受剪破坏。 。
。考虑荷载 。。汽车荷载产生的制动力 风力 摩阻力 温度变化 支座变形 桥纵坡的影响。
箱梁分析
________________________________________ 箱梁在对称荷载作用下的变形 。横向弯曲和纵向弯曲
箱梁在对称荷载作用下的应力
。横向和纵向弯曲正应力和剪应力、 剪力滞效应 ________________________________________ 箱梁在不对称荷载作用下的变形
。横向弯曲、纵向弯曲、扭转、扭转变形 。
箱梁在不对称荷载作用下的应力
。自由扭转剪应力、翘曲正应力和剪应力、畸变正应力和剪应力、横行正应力。 ________________________________________ 箱梁在荷载作用下的各种应力和变形解释 。箱梁的弯曲正应力
。。在对称挠曲时,仍认为服从简单梁理论,即弯曲正应力线形分布,因此计算方法和材料力学中的方法一样。 。
。箱梁的弯曲剪应力
。。箱梁的弯曲剪力问题是一个内部超静定问题,因此必须应用补充的变形协调条件和材料力学里的计算公式共同求解。
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。箱梁自由扭转剪应力 。。箱梁在无纵向约束的情况下,截面可以自由凸凹时的扭转叫自由扭转。可以认为扭转时只产生剪应力,剪力主要是通过积分的方法求解的。 。
。箱梁翘曲扭转 。。也叫约束扭转。当箱梁端部有较强大的横隔板,扭转时截面自由凸凹受到约束,而使纵向纤维受到拉伸或压缩,从而产生约束扭转正应力与剪应力。其剪应力和正应力都需要用积分的方法或解微分方程的方法进行求解。 。
。箱梁畸变
。。在箱壁较薄,横隔板较稀时,截面就不能满足周边不变形的假设,则在反对称荷载作用下,截面不但扭转,而且要发生畸变。产生畸变翘曲正应力和剪应力。可以用弹性地基梁比拟法,或影响线的方法来计算。 。
。箱梁剪力滞效应求解
。。受压翼缘上的压应力随着离梁肋的距离增加而减小,这个效应叫剪力滞效应。在对称荷载作用下箱梁仍有剪力滞效应。求解剪力滞效应时,一般先将梁的竖向挠度,纵向位移等用曲线方程来表示,然后根据这些曲线方程来求解剪力滞效应。
变形计算
________________________________________ 变形计算
钢筋混凝土桥梁在短期使用荷载的作用下的变形计算,也就是挠度的计算,可以根据材料力学的方法进行。
对于简支梁桥等静定结构的桥梁,采用0.85EhI01,对于超静定结构,采用0.67EhI0。对于主梁的变形,根据规范规定,变形不应该超过下列规定: 。梁式桥主梁跨中:跨径的1/600;