同濟(jì)大學(xué)正交異性鋼橋面板計(jì)算.ppt

1、正交異性鋼橋面板計(jì)算,1.鋼橋面板構(gòu)造與受力特性,1.1正交異性鋼橋面板構(gòu)造,構(gòu)造： 蓋板、縱肋、橫肋。 縱肋種類：閉口縱肋、開口縱肋。 優(yōu)點(diǎn)： 重量輕，極限承載能力高，適用范圍廣，但是橋 面鋪裝層要求很高。 結(jié)構(gòu)特性: （1）構(gòu)造性的正交異性板； （2）荷載縱向傳遞，符合剛度分配原則； （3）既作為主梁一部分發(fā)揮作用，又做為橋面系 單獨(dú)部分承受荷載。 思考問題： （1）正交異性鋼橋面板與各向同性板傳力的區(qū)別。 （2）橋面板強(qiáng)度計(jì)算如何進(jìn)行。,高鐵箱型主梁正交異性鋼橋面板,1.2 鋼橋面板強(qiáng)度分析三個(gè)結(jié)構(gòu)體系劃分,第一體系：主梁體系，橋面板作為主梁的一部 分，為主梁的上翼緣； 第二體系：橋面體

2、系，由橋面蓋板、縱肋、橫 梁組成橋面體系,板作為單獨(dú)部分； 第三體系：蓋板體系，考慮連續(xù)支撐蓋板部分 的計(jì)算；（橫向 力部分） 疊加原理：考慮受力方向和計(jì)算模型的選取,1.3 正交鋼橋面板計(jì)算內(nèi)容,第二體系內(nèi)力的計(jì)算： 1 主要縱肋的彎曲內(nèi)力和應(yīng)力，包括跨中和支 點(diǎn)的彎矩和應(yīng)力； 2 橋面板的橫向應(yīng)力。,2.正交異性鋼橋面板計(jì)算的P.E法,（1） P.E （Pelikan-Esslinger）法簡介。 （2） P.E法計(jì)算步驟： 確定正交異性鋼橋面板的順、橫橋方向的彎曲剛 度Ky、Kx和抗扭剛度H； （3） 按正交異性板彎曲方程求解板的彎曲內(nèi)力： 先按橫肋剛度無窮大求縱肋跨中、支點(diǎn)的內(nèi)力；后考

3、慮橫肋的彈性變形的影響，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行修 正。,P.E法計(jì)算方法的理論依據(jù),2.1 PE法開口縱肋的計(jì)算,等價(jià)于格子梁，正交異性板的微分方程變?yōu)?開口縱肋,這是梁的彎曲方程，可以按梁的彎曲理論求解。,開口肋計(jì)算的主要步驟,（1）根據(jù)反力位移互等定理求解求縱肋跨中、支點(diǎn)的彎矩、反力影響線； （2）根據(jù)影響線求彎矩、反力的量值； （3）根據(jù)反力大小求橫肋撓曲對(duì)彎矩值進(jìn)行修正； （4）根據(jù)修正后的內(nèi)力值求應(yīng)力。,2.2 PE法閉口縱肋的計(jì)算,解題主要思路 階段：按上述方程解剛性支承正交異性連續(xù)板 階段：考慮橫肋彈性彈性作用的修正,閉口縱肋計(jì)算的主要步驟,主要計(jì)算步驟： （1）Ky一計(jì)算：閉口縱肋蓋板

4、的有效寬度 （a0+e0）計(jì)算單個(gè)閉口肋抗彎剛度EIl 橋面板抗彎剛度 （2）H計(jì)算： G剪切模量 T單個(gè)閉口肋抗扭慣性矩 ，F(xiàn)面積， u周長，s肋寬度 剛度折減系數(shù)，不同形狀具有不同的表達(dá)式,（3） 荷載的傅立葉級(jí)數(shù)表示 不同的加載方式，級(jí)數(shù)表達(dá)形式不同,（4）求閉口截面縱肋支點(diǎn)，跨中彎矩影響面和支點(diǎn)反力影響面 基本思路：求微分方程解 傳遞系數(shù)概念 利用邊界條件求內(nèi)力影響面,齊次微分方程解 設(shè) 代入求得,閉口截面,閉口截面,傳遞系數(shù)概念和求法 傳遞系數(shù)概念：對(duì)平板沒有荷載作用的節(jié)間來說，其內(nèi)力是按照一定的 傳遞系數(shù)k衰 減的。 根據(jù)變形連續(xù)條件可推得：,根據(jù)虛功原理利用邊界條件求各內(nèi)力影響面

5、 虛功原理求內(nèi)力影響面得問題可轉(zhuǎn)化為求 撓曲面問題 彎矩影響面由所求截面產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)角 所成得撓曲面構(gòu)成； 反力影響面由所求截面產(chǎn)生豎向位移 所形成得撓曲面構(gòu)成,支點(diǎn)彎矩影響面：,位移條件： （傳遞系數(shù)） 代入撓曲線方程，利用產(chǎn)生單位轉(zhuǎn)角得關(guān)系，得： 0-1節(jié)間影響線： 1-2節(jié)間影響線：,節(jié)間中央彎矩影響面：,0-0節(jié)間： 0-1節(jié)間： 1-2節(jié)間,支承邊反力影響面,邊界條件 0-1節(jié)間影響面： 1-2節(jié)間影響面：,3.2 P.E法計(jì)算的主要思路與步驟,（5）求各截面得內(nèi)力值 式中: 代表橋面板影響面值縱距,（6）橫肋撓曲的影響 按彈性支承的連續(xù)梁計(jì)算： 式中： 荷載作用下剛性支承連續(xù)梁在支點(diǎn)m處的反力； 彈性支承連續(xù)梁上考慮點(diǎn)i的彎矩影響線在支點(diǎn)m處的 縱 矩，可根據(jù)縱肋、橫肋抗彎剛度比，查表求得。,2.3數(shù)值計(jì)算方法,1.有限元法： 建立全橋空間模型，其中用實(shí)體元建立橋面板模型，計(jì)算結(jié)果不必考慮各體系應(yīng)力迭加。這種方法計(jì)算量大，計(jì)算精度較高；第二種方法：主梁按桿系建模計(jì)算第一體系內(nèi)力，橋面板按板單元或?qū)嶓w元模型計(jì)算第二體系應(yīng)力，一般建立35跨就可以了，計(jì)算后迭加。,2.有限條法 主要用于第二體系內(nèi)力計(jì)算，