橋梁結(jié)構(gòu)承載力二

結(jié)構(gòu)承載力定義：結(jié)構(gòu)在某限制條件下承受外荷載的最大能力.影響因素：

（1）材料（2）結(jié)構(gòu)型式（3）施工質(zhì)量（4）加載方式（5）限制條件。。。。。。。。127橋梁結(jié)構(gòu)承載力條件線性承載力條件非線性承載力條件極限承載力極限承載力超載能力殘余承載力小結(jié)2條件線性承載力(

)定義：在恒載及不斷增大的工作荷載作用下，按照彈性理論分析，當結(jié)構(gòu)的某構(gòu)件或部位的應力、撓度或裂縫等達其規(guī)定限值時，所對應的工作荷載值。由于應力、撓度、裂縫等的限值并不匹配，以先達到者所對應的工作荷載為核結(jié)構(gòu)的條件線性承載力。功能：描述結(jié)構(gòu)在某種狀態(tài)下所能承受的荷載量3

簡支梁承受滿布均布載計算

4一般方程式中：——外載（工作荷載）所對應的某個內(nèi)力、應力、位移或裂縫等——對應的限值。5

條件非線性承載力()

定義：在恒載及不斷增大的工作荷載作用下，按照非線性理論分析，當結(jié)構(gòu)的某構(gòu)件或部位的應力、撓度或裂縫等達到其規(guī)定限值時，所對應的工作荷載值。亦以先達到者為結(jié)構(gòu)的條件非線性承載力。功能：描述結(jié)構(gòu)在某種狀態(tài)下所能承受的荷載量6計算考慮剪切變形影響（放棄同一高度處橫截面應變相等的假定）的簡支梁撓度

為以撓度控制的考慮橫截面應力非線性分布的條件非線性承載力。同理亦可計算放棄虎支定律或放棄小變假定的條件非線性承載力。

條件非線性承載力(LFn)的一般方程與上節(jié)無異，但計算有區(qū)別。7

條件極限承載力()

定義:在恒載及不斷增大的工作荷載作用下，采用適當方法進行分析，以結(jié)構(gòu)中某構(gòu)件或部位首先破壞或達到相應極限狀態(tài)時所對應的工作荷載為結(jié)構(gòu)的條件極限承載力功能：描述結(jié)構(gòu)在某種狀態(tài)下所能承受的荷載量8梁的條件極限承載力結(jié)構(gòu)在正常使用極限狀態(tài)下要求變形控制、裂縫控制，而在承載能力極限狀態(tài)下要求強度控制進行驗算，以保證結(jié)構(gòu)的適用性、耐久性和安全性。在承載能力極限狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)抗力效應要大于荷載組合效應這三個方面的控制分別對應著最不利截面的

（1）變形控制彎矩(2）裂縫控制彎矩（3)強度控制彎矩

這三個彎矩即為所對應控制方式下梁的條件極限承載能力值。9變形控制彎矩

梁的跨中彎矩與最大豎向撓度的關系取極限平衡狀態(tài)有10裂縫控制彎矩受彎構(gòu)件的最大裂縫寬度（mm）

取極限平衡狀態(tài)有由有式中：——考慮鋼筋表面形狀、荷載作用及結(jié)構(gòu)形式的系數(shù)；

——受拉鋼筋直徑；

——鋼筋彈性模量；

——鋼筋應力；

——裂縫寬度計算含筋率，當取0.006，當時

取0.02；11強度控制彎矩對于第一類T型截面有

式中：對于第二類T型截面有式中：——受拉鋼筋強度；

——混凝土抗壓強度；

——受拉鋼筋材料安全系數(shù)；

——T梁配筋率；

——第二類T梁受壓截面重心至受壓表面的距離。

強度控制彎矩

12橋的條件極限承載力

設多梁式橋中某片梁的抗彎剛度為配筋率為則利用合適的橋梁橫向分布計算理論可直接分析各梁諸截面的橫向分布系數(shù)（表示沿橋縱向截面位置）。

杠桿法剛接板梁法G-M法。。。13

變形控制按變形控制時，橋上所能承受的標準車隊汽車或掛車荷載應滿足以下條件

或 式中：——車道折減系數(shù)，對于掛車取

——j號梁i截面的車輛荷載橫向分布系數(shù)；

——標準車隊中i截面汽車軸重；

——橋上一列車隊的車輛數(shù)；

——梁彎矩影響線i截面縱坐標；

——以j號梁計算橋所能承受的均布載集度；

——梁彎矩影響線面積，對于簡支梁

——j號梁跨中截面荷載橫向分布系數(shù)；

——j號梁所對應的標準汽車車隊軸重或掛車軸重系數(shù)

——橋上可通行的車輛最大軸重；

——橋上可通行的分布載最大集度。14裂縫控制

對于裂縫控制，分為短期荷載控制（車輛）和長期荷載控制（恒載），規(guī)范中對此兩種荷載規(guī)定了不同的荷載作用系數(shù)。

（1）對于車輛荷載，只要將變形控制改為由裂縫控制即可。（2）對于長期荷載，等截面梁橋的恒載應滿足

令

若，則該橋滿足要求，否則應考慮減輕自重。式中：——j號梁荷載橫向分布影響線縱坐標；---——k號梁的恒載集度

15強度控制按強度控制，橋上所能承受的標準車隊汽車或掛車荷載應滿足

或

式中：——沖擊系數(shù)，當為掛車荷載時，；且式

中的應為.16

極限承載力()

橋梁結(jié)構(gòu)的極限承載力：---橋梁承受外荷載的最大能力。用途（1）用于其極限設計，（2）了解其結(jié)構(gòu)破壞形式，（3）準確地知道結(jié)構(gòu)在給定荷載下的安全貯備或超載能力，（4）為安全施工和營運管理提供依據(jù)和保障。分析方法全過程分析---通過逐級增加工作荷載集度來考察結(jié)構(gòu)的變形和受力特征，一直計算至結(jié)構(gòu)破壞。17極限承載力求解技術

逐步搜索法*用途

只要求出極值荷載，而對曲線下降段不感興趣的情況*基本思路

加一荷載增量，如計算發(fā)散，退回上級荷載狀態(tài)并改用荷載步長，若計算收斂，則再加一級荷載為。若加后計算發(fā)散，則再改用荷載步長為。如此搜索，若原步長預計為5%的破壞荷載，則已接近1%的極限荷載，對橋梁結(jié)構(gòu)來說，已可滿足精度要求。當然還可向前再搜索一步到。

18

位移控制法*用途

不控制荷載增量而控制位移增量，且考慮曲線的下降段部分*基本思路對于一般結(jié)構(gòu)，將剛度矩陣重新排列，使得要控制的位移排到最后一項，同時將原剛度矩陣分塊，其有限元方程變?yōu)?/p>

式中：——參考荷載向量；

——控制荷載的步長系數(shù)；

——求解迭代過程中的不平衡力向量。改寫方程為

求解方程時可控制指定的值，求出相應的位移及荷載增量比例因子。由于與位移有關，求解時需要迭代，使得值趨于零，以滿足精度要求。19

單元模式

梁單元，用于極限承載力分析的梁單元模式主要有三種帶有塑性較的一般梁單元不分層的等參梁單元，常常沿梁軸向和橫截面上取一定數(shù)量的高斯點來反映梁元上不同點的應力、應變情況，單元剛度陣通過這些點的高斯積分來形成。

這兩種單元模式只適用于規(guī)則同材質(zhì)的截面形式，其應用受限制。(3)

分層梁單元，它可以克服前面的缺點，但輸入數(shù)據(jù)和計算過程都較復雜，應根據(jù)實際情況選用。20破壞形惡狀的模模擬（1）麻當某虛個高斯廟點處出棗現(xiàn)裂縫察時，其劉應力釋叫放的計族算比較麻煩?？稍嵬ㄟ^將梁挑單元取短鄙，并假定按單元內(nèi)應濃力、應變寄沿軸向不旬變，即枕沿梁軸宜向僅取舟一個高故斯點的貝方法來厲解決這很一問題，這住樣，梁單討元剛度陣容可寫成顯騙式。（2）塌一旦抓出現(xiàn)裂萍縫，損梁元便腔可退出距工作。肥由此帶饞來的求棚解規(guī)模的增頌加，可以寄通過試探凡法來解決群。即先對畝結(jié)構(gòu)進行掘一次預分鵲析，找嘉出可能洋出現(xiàn)塑腹性區(qū)或廈開裂的堵部位，謹對構(gòu)件做加密后再作澆極限承載頁力分析21對各級荷載增量循環(huán)給定變位初值組成結(jié)構(gòu)總切線剛度矩陣及荷載陣邊界條件處理解非線性方程輸出變位對單元循環(huán)求單元桿端力求截面幾何中心的應變、曲率求折減剛度截面內(nèi)所有子塊混凝土的應變是否超限結(jié)束是否

用折減剛度法計算極限承載力的流程圖折減剛彎度法22塑性鉸林法實際橋向梁結(jié)構(gòu)樹，往往吹要形成燭足夠的述塑性鉸真并使其燦成為機倘動結(jié)構(gòu)繡后，才哨破壞，派以此為莊出發(fā)點挑來計算彼極限承潔載力方辛法稱為詞塑性鉸渴法塑性鉸差法是用泥塑性鉸談來修正憲桿件進唱入塑性辣區(qū)后的殘結(jié)構(gòu)剛谷度的近似方法。塑性炊鉸法同活樣可以者考慮截伶面分層活剛度的削折減，哨但為了繁簡化計科算，常啟將單元作焰為線彈病性，把塑濁性變形疑集中在撒單元兩摘端塑性填鉸處。塑性鉸法且的基本思谷路是：步此長礙內(nèi)，計算報結(jié)構(gòu)每一凈構(gòu)件兩端雪的彎矩增曾量鞭和燃，判別醒每一構(gòu)件州兩端彎矩矩與極限彎活矩的關系吃，從而去吧調(diào)整每一描構(gòu)件單元逆剛度矩陣叫，形成新濫的總剛矩蕉陣；當桿兩端未艘形成塑已性鉸時，仍柄用彈性單元鏈剛陣；當單元烘的端彎江矩超過極奏限彎矩而貨出現(xiàn)塑性美較時，對根后期荷載盾，用寸端為鉸，錄端為游固接的單婦元剛度矩略陣，反之澆亦然；23當單元的嗚和疲端彎矩敏都超過亡極限彎切矩而出點現(xiàn)塑性擺鉸時，摔對后期聽荷載用叉兩端都艦為鉸的背單元剛冷度矩如果在加牧載過程中毅塑性鉸中雖的彎矩發(fā)鐵生卸載，探則塑性鉸朋可能消失藍，這一點瓦在計算中向必須注意現(xiàn)以平面區(qū)框架為例康介紹這種狠方法的基降本原理和闖求解方程設結(jié)構(gòu)沿上作用聚外荷載荷載增量消系數(shù)隨著冤的增大，遭結(jié)構(gòu)中各殃個截面的婆內(nèi)力也不耽斷增大，篩當某些截江面的內(nèi)力纖滿足形成魂塑性鉸的瓣條件時，匯這些截面狡左、右兩扯邊的單元夠轉(zhuǎn)角不再滑協(xié)調(diào)，彎康矩不再改怖變，也就耀是說結(jié)構(gòu)晌體系發(fā)生攏了改變。注新的荷載泥增量必須剪在新的結(jié)款構(gòu)體系下軋產(chǎn)生反應結(jié)。隨著結(jié)飽構(gòu)中塑性森鉸數(shù)不斷媽增加，結(jié)踩構(gòu)總剛度住不斷削弱釘，直至結(jié)還構(gòu)破壞。24計算各種截面的屈服條件對荷載增量循環(huán)求解非線性方程組成切線剛度矩陣和荷載陣出現(xiàn)塑性鉸？結(jié)構(gòu)成機動體系？停修改主從關系單元兩端編號支座處理是否否是

用塑性鉸性計算極限承載力流程圖25超載能力做(部)定義：在某種限哪制條件下緊，結(jié)構(gòu)所體能承受的丑最大工作荷載與其繭設計工作假荷載的差歐值功能：描述結(jié)陵構(gòu)能承舊受設計膛工作荷偏載以外潑的荷載量，之是結(jié)構(gòu)吐潛力的殘具體體振現(xiàn)計算：式中：趴——遠某限定條擁件下結(jié)構(gòu)夸的承載能千力，——設計悠工作荷載報。判斷結(jié)構(gòu)畜是否具有錫超載能力烈，可定義若哀，則該橋射具有超載恩能力，否靜則該橋沒侄有超載能呢力。26殘余承載店力(狗)定義：以損鵲傷后的獨結(jié)構(gòu)（董如截面垂被消弱暗，某構(gòu)構(gòu)件損傷麗或破壞等）徑所計算均的承載糠力。功能：描述被氣損壞后的涼結(jié)構(gòu)所能嫩承受的荷灣載量，對杠舊橋評估、維橋修加固廟非常重握要。計算：模糊分木級法英國的橋速梁檢測優(yōu)美先權標準美國的橋絞梁缺陷分歷級中國的公丸路橋梁綜疤合評定方腳法折減系庫數(shù)計算悅法荷載試避驗法仿真分析標法27橋梁結(jié)構(gòu)甘承載能力永隨時間的語變化處在自沙然環(huán)境兵下的橋趨梁結(jié)構(gòu)銀，受各哄種因素行的影響浮，其結(jié)構(gòu)性欄能是隨歐時間不芝斷變化的，若以茅其承載能求力為縱軸邪，以時間斃（年）為炭橫軸，下憲圖給出橋求梁結(jié)構(gòu)承祖載力隨時蘭間的變化并趨勢28由于結(jié)夫構(gòu)損傷而千變?nèi)f柱化，檢壩測手段騰的不完羅善，一振些損傷府和缺陷勁還不能毅完全認今知，要缸準確計羞算還有掙很多工余作要做補。目前悶流行的糞做法大裝致有三抬類（1）模糊頑分級法此類方法氏是將橋梁四殘余承載呈力的定量計活算轉(zhuǎn)換為定性評元定，給予鑼那些綜監(jiān)合能力源較差橋游梁更多供關注。沿下面介葡紹幾種短典型方爽法。英國的橋迎梁檢測優(yōu)朝先權標準，采用灑下式來暢確定橋甜梁檢測拘的先后泛次序式中：——橋齡評舉價等級嗓（1～5）——橋型評價姻等級（1～5）——橋梁薄弱姓部位評價鎖等級（1～5）——年均日膏交通量布（AADT）評價等級圈（1～5）——橋梁所稻處地理仁位置評獲價等級暴（1～5）——橋梁所處塵道路重要緩性評價等饞級（0～5）對TA值高者堂優(yōu)先檢頭測29美國則道將橋梁過缺陷分嚷為10級（0～9），見也下表美國公路抓橋梁結(jié)構(gòu)夕缺陷分級9．優(yōu)臣越狀態(tài)8．甚好分狀態(tài)——未發(fā)現(xiàn)問寸題7．良他好狀態(tài)——一些小問鞏題6．滿譯意狀態(tài)冰——結(jié)謊構(gòu)桿件際顯示某艇些次要嘆缺陷5．尚單好狀態(tài)?！扔兄饕獋憬Y(jié)構(gòu)構(gòu)浸件完好粱但可能妹有次要桿截面損混失（如賣壞化、綢剝落或銷沖刷）4．不控良狀態(tài)韻——截驗面損失船（壞化有、剝落后或沖刷闖）擴大3．嚴重問狀態(tài)——數(shù)截面的損財失（壞化田、剝落或姨沖刷）已論經(jīng)嚴重影來響到結(jié)構(gòu)坦的主要部艱件，可能偷有局部破唱壞，鋼構(gòu)斑件中可能暑有疲勞裂宵縫，混凝寄土構(gòu)件可棄能有剪切辟裂縫2．臨爽界狀態(tài)瞞——主季要結(jié)構(gòu)總構(gòu)件壞章化擴大疾，存在苦著鋼構(gòu)賊件中的韻疲勞裂辰縫，混昌凝土構(gòu)飯件的剪獲切裂縫閉。沖刷于已淘空競下部結(jié)炮構(gòu)的支果承，除疼非密切泉監(jiān)測，車否則可劑能必須午封閉橋允梁，直王到采取向了糾正舞措施。1．急迫爽的破壞狀秧態(tài)——在燥關鍵結(jié)構(gòu)神部件上的徹重大壞化全或截面損堂失，或者捆明顯的垂互直或水平告位移，影驗響結(jié)構(gòu)的門穩(wěn)定。橋辰梁須封閉潮交通，但曉經(jīng)修整可崇恢復輕型疤交通服務0．破壞題狀態(tài)——譜不能使用哨，無法修飛復30用于結(jié)組構(gòu)評估胡中的評花估定級9．較虧目前所紀希望的箏數(shù)據(jù)優(yōu)喬越8．與目居前所希望船的數(shù)據(jù)相脂同7．較稱目前的靈最低標筆準為好6．與目恭前的最低嘩標準相同5．比保澡持現(xiàn)狀的距最低容忍煤限度的狀緞態(tài)略好4．與保厘持現(xiàn)狀的仁最低容忍姑限度相符3．基百本上不遭能容忍觀，要求靜優(yōu)先采柜取糾正渾措施2．基糾本上不居能容忍鼻，要求虛優(yōu)先更專換1．定格性規(guī)則中，便不用本值0．橋膏梁關閉31中國的肆公路橋守梁綜合勾評定方桃法[8]，則采用彎下式對橋郵梁技術狀武態(tài)評分式中：——各部件評紅定標度（0～5），分為啄四類五種——各部件權律重越大者檢表示橋攪梁技術匙狀況越棗好此外交通形部公路科營研所的“不公路橋梁結(jié)管理系統(tǒng)后”，陸亞助興等的“瓣上海市公辰路路面——橋梁管冊理系統(tǒng)煎”，長稿安大學稍的“遼識寧省干軍線公路慨橋梁狀真況評價昆系統(tǒng)”優(yōu)等，均咐先后采哈用類似洪思路，濁考慮更躍多更全漢因素進鼻行橋梁哲評價，案各自提阻出了相幅應的評傷價方式溝。后者鮮還給出罪了橋梁耳性能隨扯時間的陷變化規(guī)來律。此類方法旺并不能計脹算真正意犧義上的橋痛梁殘余承浸載力，而馬僅是橋梁膝目前狀況攀的一個判居斷。32（2）折減系騎數(shù)計算法[2]（3）荷載舉試驗法[9]對結(jié)構(gòu)態(tài)分級施語加外荷賠載，以濱結(jié)構(gòu)關圓鍵部位謊的應力去、應變前或變形慶等的大學小判斷指結(jié)構(gòu)的崖承載力扒。此外，至應用動尿力方法勝進行橋急梁殘余棵承載力含預測方連法研究嶄亦取得昂一定進底展[2]艦[10味]。33示卸例條件非任線性承境載力條件線性美承載力條件極限怠承載力極限承載蠻力超