橋梁結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1橋梁橋梁(qioling)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)第一頁，共35頁。 橋梁橋梁(qioling)結(jié)結(jié)構(gòu)的效果圖構(gòu)的效果圖第1頁/共35頁第二頁，共35頁。 橋梁橋梁(qioling)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的效果圖效果圖第2頁/共35頁第三頁，共35頁。橋梁橋梁(qioling)的施工過程（或拼裝的施工過程（或拼裝過程）過程）第3頁/共35頁第四頁，共35頁。第4頁/共35頁第五頁，共35頁。第5頁/共35頁第六頁，共35頁。第6頁/共35頁第七頁，共35頁。鋼筋鋼筋(gngjn)混凝土肋拱混凝土肋拱橋橋鋼管鋼管(gnggun)混混凝土拱橋凝土拱橋第7頁/共35頁第八頁，共35頁。第8頁/共35頁第九頁，共35頁。

2、第9頁/共35頁第十頁，共35頁。二、橋梁結(jié)構(gòu)體系變化二、橋梁結(jié)構(gòu)體系變化(binhu)(binhu) 最簡單的橋梁結(jié)構(gòu)是簡支梁，如圖所示。最簡單的橋梁結(jié)構(gòu)是簡支梁，如圖所示。 由上圖可知，結(jié)構(gòu)除需滿足由上圖可知，結(jié)構(gòu)除需滿足(mnz)功能要求外（功能要求外（過河），還必須滿足過河），還必須滿足(mnz)強(qiáng)度和剛度的要求，即內(nèi)強(qiáng)度和剛度的要求，即內(nèi)力和位移的計(jì)算。也就是說，既要好看也要中用。力和位移的計(jì)算。也就是說，既要好看也要中用。第10頁/共35頁第十一頁，共35頁。通過截面形式通過截面形式(xngsh)的變化以滿足強(qiáng)度和剛度的要的變化以滿足強(qiáng)度和剛度的要求。求。第11頁/共35頁第十二頁

3、，共35頁。 跨度。梁的變形量和它跨度的立方成正比跨度。梁的變形量和它跨度的立方成正比, ,跨距加倍跨距加倍(ji bi)(ji bi)時(shí)便成時(shí)便成8 8倍增加。倍增加。 梁截面的形狀。 就梁的截面而言，中心部分受的應(yīng)力較小，最大壓力、拉力均發(fā)生于梁的邊緣，中心則近于零。由此可將梁中心的材料拿掉，又不致影響梁的抗彎能力(nngl)。換句話說，如將材料盡量分布至梁的兩端，反而可增加梁的抗彎能力(nngl)，像箱形或工字形梁。 寬度和高度。梁的變形量和水平寬度和高度。梁的變形量和水平(shupng)方向的尺寸成反比，寬度加倍時(shí)變形量會減半。例如，梁的寬度增加方向的尺寸成反比，寬度加倍時(shí)變形量會減半

4、。例如，梁的寬度增加3倍，變形會變成倍，變形會變成1/3。而垂直方向的變形會和梁垂直方向的立方成反比，高度加倍變形會減少至。而垂直方向的變形會和梁垂直方向的立方成反比，高度加倍變形會減少至1/8，如要加強(qiáng)梁的強(qiáng)度，將材料加在高度會比加在寬度有效，如要加強(qiáng)梁的強(qiáng)度，將材料加在高度會比加在寬度有效第12頁/共35頁第十三頁，共35頁。第13頁/共35頁第十四頁，共35頁。 對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行(jnxng)結(jié)構(gòu)受力分析，在自重作結(jié)構(gòu)受力分析，在自重作用下。在相同條件下與直用下。在相同條件下與直腿剛架進(jìn)行腿剛架進(jìn)行(jnxng)比較比較。第14頁/共35頁第十五頁，共35頁?？缰胸Q向位移跨中豎向

5、位移(wiy)比較：反向，從絕對值上看比較：反向，從絕對值上看43水平水平(shupng)推力推力第15頁/共35頁第十六頁，共35頁。 跨中彎矩比：跨中彎矩比：4.34.3倍，斜腿剛構(gòu)結(jié)點(diǎn)處負(fù)彎矩均大與直腿倍，斜腿剛構(gòu)結(jié)點(diǎn)處負(fù)彎矩均大與直腿剛構(gòu)，則在荷載作用剛構(gòu)，則在荷載作用(zuyng)(zuyng)下起到了減少各跨中的彎矩。下起到了減少各跨中的彎矩。因此可構(gòu)成較大的跨度，對于結(jié)點(diǎn)處的受力可采用加肋來解決因此可構(gòu)成較大的跨度，對于結(jié)點(diǎn)處的受力可采用加肋來解決，如下圖所示。，如下圖所示。第16頁/共35頁第十七頁，共35頁。第17頁/共35頁第十八頁，共35頁。橋梁結(jié)構(gòu)體系橋梁結(jié)構(gòu)體系(tx

6、)的改的改變及思考問題的方法。變及思考問題的方法。第18頁/共35頁第十九頁，共35頁。第19頁/共35頁第二十頁，共35頁。 在橋塔上布置斜拉索，將橋塔兩側(cè)連續(xù)長度內(nèi)的荷載傳給橋塔而不傳在橋塔上布置斜拉索，將橋塔兩側(cè)連續(xù)長度內(nèi)的荷載傳給橋塔而不傳給錨碇，并形成給錨碇，并形成“自錨自錨”，僅主跨中間一段仍懸吊于主纜，這樣不但可以減，僅主跨中間一段仍懸吊于主纜，這樣不但可以減少主纜斷面，而且少主纜斷面，而且“地錨地錨”的錨碇受力小，處理簡單。的錨碇受力小，處理簡單。 懸索結(jié)構(gòu)是一次超靜定，而斜拉橋是高次超靜定結(jié)構(gòu)。因此后者剛度懸索結(jié)構(gòu)是一次超靜定，而斜拉橋是高次超靜定結(jié)構(gòu)。因此后者剛度(n d)

7、比前者大。比前者大。 斜拉橋與懸索橋的組合斜拉橋與懸索橋的組合(zh)體系體系第20頁/共35頁第二十一頁，共35頁。 SAP2000懸索橋計(jì)算懸索橋計(jì)算(j sun)模型模型第21頁/共35頁第二十二頁，共35頁。 預(yù)應(yīng)力橋跨結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力橋跨結(jié)構(gòu)(jigu)在橋跨結(jié)構(gòu)中采用預(yù)應(yīng)力的目的是：在橋跨結(jié)構(gòu)中采用預(yù)應(yīng)力的目的是：（1 1）調(diào)整內(nèi)力、降低應(yīng)力峰值、節(jié)?。┱{(diào)整內(nèi)力、降低應(yīng)力峰值、節(jié)省(jishng)(jishng)材料材料（2 2）提高剛度、減少撓度、改善靜、動力性能）提高剛度、減少撓度、改善靜、動力性能（3 3）創(chuàng)新體系）創(chuàng)新體系方法方法（1 1）拉索法）拉索法（2 2）強(qiáng)迫位移法）強(qiáng)迫

8、位移法（3 3）平衡重法）平衡重法（4 4）預(yù)彎法）預(yù)彎法（5 5）索桁法）索桁法第22頁/共35頁第二十三頁，共35頁。拉索法拉索法 根據(jù)彎矩圖形在廓內(nèi)整體布索根據(jù)彎矩圖形在廓內(nèi)整體布索(b su)，以將，以將底群桿內(nèi)力峰值并減少錨固構(gòu)造。底群桿內(nèi)力峰值并減少錨固構(gòu)造。第23頁/共35頁第二十四頁，共35頁。拉索法拉索法在某些在某些(mu xi)局部布索，為某些局部布索，為某些(mu xi)內(nèi)力較大內(nèi)力較大的桿群卸載。的桿群卸載。第24頁/共35頁第二十五頁，共35頁。 對懸臂梁或剛架可采用平衡重引入預(yù)應(yīng)力以調(diào)整應(yīng)力峰值，同樣(tngyng)可達(dá)到減輕結(jié)構(gòu)自重的目的。第25頁/共35頁第二十

9、六頁，共35頁。 對懸臂梁或剛架可采用平衡對懸臂梁或剛架可采用平衡(pnghng)重引入預(yù)重引入預(yù)應(yīng)力以調(diào)整應(yīng)力峰值，同樣可達(dá)到減輕結(jié)構(gòu)自重的應(yīng)力以調(diào)整應(yīng)力峰值，同樣可達(dá)到減輕結(jié)構(gòu)自重的目的。目的。 安裝斜拉桿后使原靜定結(jié)構(gòu)為超靜定結(jié)構(gòu)安裝斜拉桿后使原靜定結(jié)構(gòu)為超靜定結(jié)構(gòu)第26頁/共35頁第二十七頁，共35頁。 采用索桁架組合采用索桁架組合(zh)構(gòu)成大跨度結(jié)構(gòu)體構(gòu)成大跨度結(jié)構(gòu)體系系 桁架受力合理，穩(wěn)定性好，但剛度桁架受力合理，穩(wěn)定性好，但剛度(n d)差、結(jié)點(diǎn)構(gòu)差、結(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜、安全隱患多。用柔索構(gòu)成的桁架經(jīng)張拉后全部下弦桿造復(fù)雜、安全隱患多。用柔索構(gòu)成的桁架經(jīng)張拉后全部下弦桿受拉。受拉。第

10、27頁/共35頁第二十八頁，共35頁。 橋跨結(jié)構(gòu)橋跨結(jié)構(gòu)(jigu)由兩榀三角形斜腹桿的垂直索桁架及由兩榀三角形斜腹桿的垂直索桁架及格構(gòu)式剛性橫梁組成格構(gòu)式剛性橫梁組成第28頁/共35頁第二十九頁，共35頁。 擴(kuò)大傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)擴(kuò)大傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)(jigu)跨度跨度 大跨度大跨度(kud)撐桿結(jié)構(gòu)體系上弦受壓水平分力正好撐桿結(jié)構(gòu)體系上弦受壓水平分力正好平衡弧形桁架下弦的荷載拉力，稱為自應(yīng)力。平衡弧形桁架下弦的荷載拉力，稱為自應(yīng)力。 自應(yīng)力結(jié)構(gòu)中的內(nèi)力為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的內(nèi)力峰值自應(yīng)力結(jié)構(gòu)中的內(nèi)力為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的內(nèi)力峰值(fn zh)卸卸載，體系了預(yù)應(yīng)力拉索載新體系中另一調(diào)節(jié)功能。載，體系了預(yù)應(yīng)力拉索載新體系中另一

11、調(diào)節(jié)功能。第29頁/共35頁第三十頁，共35頁。車道車道(chdo)上桿件軸力影上桿件軸力影響線響線第30頁/共35頁第三十一頁，共35頁。車道車道(chdo)上桿件軸力影響上桿件軸力影響線線第31頁/共35頁第三十二頁，共35頁。 上圖大跨度拱式結(jié)構(gòu)中拉桿上圖大跨度拱式結(jié)構(gòu)中拉桿(lgn)可為橋面系簡支桁架可為橋面系簡支桁架上弦壓桿卸載的另一自應(yīng)力橋跨結(jié)構(gòu)。當(dāng)活荷載作用時(shí)，大拱上弦壓桿卸載的另一自應(yīng)力橋跨結(jié)構(gòu)。當(dāng)活荷載作用時(shí)，大拱拉桿拉桿(lgn)中的拉力可以抵消桁架上弦部分壓力。除自應(yīng)力中的拉力可以抵消桁架上弦部分壓力。除自應(yīng)力調(diào)節(jié)部分荷載應(yīng)力外，還可以人為地調(diào)節(jié)拉桿調(diào)節(jié)部分荷載應(yīng)力外，還

12、可以人為地調(diào)節(jié)拉桿(lgn)中預(yù)應(yīng)中預(yù)應(yīng)力力度以求得經(jīng)濟(jì)合理的桿件截面。力力度以求得經(jīng)濟(jì)合理的桿件截面。第32頁/共35頁第三十三頁，共35頁。 改善改善(gishn)結(jié)構(gòu)受力方式結(jié)構(gòu)受力方式 在人行天橋等輕型橋跨結(jié)構(gòu)中常采用撐桿式預(yù)預(yù)應(yīng)力簡支桁架在人行天橋等輕型橋跨結(jié)構(gòu)中常采用撐桿式預(yù)預(yù)應(yīng)力簡支桁架。但在大跨度連續(xù)梁結(jié)構(gòu)條件時(shí)，采用上圖斜拉橋式或下圖斜拉與。但在大跨度連續(xù)梁結(jié)構(gòu)條件時(shí)，采用上圖斜拉橋式或下圖斜拉與撐桿聯(lián)合式桁架更為合理。它不僅撐桿聯(lián)合式桁架更為合理。它不僅(bjn)可以調(diào)節(jié)內(nèi)力峰值，而且可以調(diào)節(jié)內(nèi)力峰值，而且可增大跨度。可增大跨度。第33頁/共35頁第三十四頁，共35頁。 改善結(jié)構(gòu)改善結(jié)構(gòu)(jigu)受力方式索托橋受力方式索托橋 斜拉橋結(jié)構(gòu)的拉索錨頭固定在橋跨縱梁之上，縱斜拉橋結(jié)構(gòu)的拉索錨頭固定在橋跨縱梁之上，縱梁根部梁根部(n b)承受較大的壓力，超出臨界荷載縱梁承受較大的壓力，超出臨界荷載縱梁屈曲失穩(wěn)，所以橋跨受到約束。而索托橋它將來自左屈曲失穩(wěn)，所以橋跨受到約束。而索托橋它將來自左右雙塔上的對稱剛索連貫起來而不是錨固于縱梁上。右雙