彎梁橋設(shè)計體會.txt41滴水能穿石,只因為它永遠(yuǎn)打擊同一點。42火柴如果躲避燃燒的痛苦,它的一生都將黯淡無光。前一段做了一些彎橋,看了一些彎橋方面的資料,總結(jié)了一點東西,拿出來與大家分享。
非重力荷載下平面彎梁的內(nèi)力及內(nèi)力橫向分配
1.溫度變化,混凝土收縮
混凝土收縮可以按規(guī)范折算成溫度均勻下降來考慮。
可引起彎梁橋在水平面內(nèi)的位移,這類位移屬于弧線段膨脹或縮短性質(zhì)的位移,它只涉及到曲率半徑的變化,而圓心角不發(fā)生改變。
溫度變化、混凝土收縮使彎梁橋產(chǎn)生的內(nèi)力,除水平彎矩My、軸向力Nz外,還有徑向的水平剪力Qx。
彎梁橋水平溫度力的特點及其與下部結(jié)構(gòu)的關(guān)系:1、彎梁橋在溫度變化時,一般會產(chǎn)生水平內(nèi)力;(橋越寬、半徑越小、支座對水平位移的約束越大,水平溫度力越大。設(shè)計中必須考慮這些力。) 2、溫度變化使梁在支座上位移的數(shù)值很;(在設(shè)計彎橋支座時,不要把它的橫橋向位移固定死,只要讓它發(fā)生很小一點橫向位移,就可大大減小支座及梁的溫度力。) 3、對于彎梁,即使順橋向布置了足夠多的自由滑動支座,梁內(nèi)仍然可能會有軸向力(這種軸向力是各支座的徑向約束力在梁軸切線方向上的分力造成的); 4、如果彎梁繞鉛垂豎軸的轉(zhuǎn)動位移在某個墩臺上被固定死,這個墩臺可能受到很大的水平轉(zhuǎn)動力矩。當(dāng)同一個墩臺上設(shè)置多個制動支座時,會發(fā)生這種情況。
減小彎梁橋水平溫度力的措施:1、放松一部分墩臺支座的徑向約束; 2、采用彈性水平約束支座; 3、對于環(huán)形立交橋,可考慮將環(huán)道設(shè)計成連續(xù)的閉合圓環(huán)。
2.太陽照射、支座不均勻沉降
3.預(yù)加力和混凝土徐變
這類力將引起切線方向的位移。此時,曲率半徑不發(fā)生改變,而圓心角卻發(fā)生改變。
預(yù)偏心的問題
1.孫廣華的觀點
(1)如果曲線梁橋僅兩端具有較強的抗扭約束,而中間各墩是沒有抗扭約
束的點鉸式支座,則可以將各中間支座預(yù)設(shè)偏心,即將點鉸式支座的中心沿半徑方向往曲線外側(cè)移動一較小距離(通常在幾十厘米),從而大大降低梁端的內(nèi)扭矩。
(2)在具有剛性抗扭約束的支座上設(shè)置偏心不能改善梁內(nèi)的扭矩。但是,如果橋墩雖然與梁固結(jié),只要墩較高較柔,預(yù)設(shè)偏心仍有改善橋梁內(nèi)力、改善橋墩受力的效果。
(3)具有點鉸式中間支座的彎橋,如果對中間支座設(shè)置偏向梁的剪力中心線外側(cè)的適當(dāng)大小的偏心距,彎梁的內(nèi)扭矩包絡(luò)圖以及兩端橋臺受力可以得到改善。
2.邵容光的觀點
(1) 為了達(dá)到扭矩重分布的目的,是利用適當(dāng)?shù)念A(yù)偏心距、利用支點反力
所產(chǎn)生的反扭矩以平衡一部分由外荷載產(chǎn)生的作用扭矩。
3.黃劍源、謝旭的觀點(《城市高架橋的結(jié)構(gòu)理論與計算方法》)
(1) 在獨柱式點支承彎橋內(nèi),上部結(jié)構(gòu)偏心荷載產(chǎn)生的扭矩不能通過中間
點鉸支承傳至基礎(chǔ),而只能通過兩端橋臺的抗扭線性支承來傳遞。在此情況下,中支點的作用只是起到減小彎曲長度的作用,上部結(jié)構(gòu)的全長成為彎橋的受扭跨度。這對于大跨度彎橋,特別是大曲率彎橋會造成上部結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生過大的扭矩,實際上控制了橋梁截面和剪力鋼筋的設(shè)計。為了減小此項扭矩的影響,比較有效的方法是通過在中間支承設(shè)置抗扭線形支承來縮短彎橋的受扭跨度,例如采用雙柱墩或Y形墩等。但是,這樣會失去獨柱式點支承彎橋在結(jié)構(gòu)布局和美觀上的許多優(yōu)點,引起行車視野的遮擋。
另一種可以采用的方法是使中間支承向彎梁中心線外側(cè)預(yù)設(shè)某一偏心值,這相當(dāng)于增加一外扭矩,藉此來調(diào)整彎梁內(nèi)的扭矩分布,使彎梁兩端抗扭支承的扭矩峰值得到降低。一般說來,某一支承的偏心距主要影響到與該支承鄰近兩跨彎梁的扭矩分布,距該支承越遠(yuǎn),受到的影響越小。
雜項
1.由于平面圓弧曲桿撓曲與扭轉(zhuǎn)的耦合,不但垂直于彎曲平面的豎向力可以產(chǎn)生彎矩和剪力等內(nèi)力,豎荷載對曲梁剪力中心線的偏心扭矩也可以產(chǎn)生這些內(nèi)力。所以,當(dāng)利用影響線求活荷載產(chǎn)生的最大、最小內(nèi)力(以及變形、支座受力等)時,需要兩條縱向影響線,一條是單位豎向集中力P=1產(chǎn)生的,一條是單位集中扭矩T=1產(chǎn)生的。
但經(jīng)過理論與實踐證明:曲線梁橋的彎矩和剪力,主要是由荷載的豎向力效應(yīng)引起的,荷載的扭矩效應(yīng)所占比例很小。所以要計算活荷載產(chǎn)生的最大最小彎矩、最大最小剪力時,只要按P=1的影響線尋找最不利加載位置就可以了。
為了求得曲線梁橋的最大、最小扭矩,應(yīng)當(dāng)按TzT影響線來決定活荷載的最不利位置。
同樣的分析方法可以用于跨中位移、支座受力影響線。為了求得跨中的最大撓度、支座受到的最大豎向力Vs、支座受到的最大力矩Ms,應(yīng)按照P=1影響線確定活荷載位置。為了求得跨中最大扭轉(zhuǎn)角、支座受到最大力矩Ts ,應(yīng)按照T=1影響線確定活荷載位置。
2.不管對于多末寬的梁式橋,都可以把它簡化為一根細(xì)梁或曲桿來計算
它的截面位移和截面內(nèi)力,結(jié)果是安全的,誤差也是有限的。
3.k= (EI)/(GId)―――――彎扭剛度比
對于曲線梁橋來講,k值越大,則由于曲率因素而導(dǎo)致的扭轉(zhuǎn)變形顯著增大。因此,對于彎梁橋而言,在滿足豎向變形的(抗彎剛度EI)的前提下,宜盡可能地減小EI值,增大GId值。而低高度和箱形(封閉形)截面是合理的橫截面形式。