高等桥梁结构理论课程讲义2014-04
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第五章 斜桥计算理论本章介绍斜交桥的参数及斜交板的受力特征、各项同性斜交板的微分方程、斜梁桥的计算、超静定简支斜梁的内力。
最后做一小结。
5.1 斜交桥的参数及受力特征1.斜梁排当斜交板或斜交梁排的斜交角θ(见图5-1图示定义)小于20°时,一般可忽略斜交作用,按斜交跨径的正交桥进行分析计算,这样计算出的纵向弯矩与剪力均偏于安全方面。
如果用半连续体方法(见参考文献[3])分析斜交梁桥的荷载横向分布,则可以根据下面介绍的两个无量纲参数来确定。
⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫=⎪⎭⎫ ⎝⎛=L a EI LD a L m y θεπηtan 2)(1234 (5-1)式中:m ——和谐数;y D ——横向单位长度的挠曲刚度;EI ——一片主梁的挠曲刚度; η、ε——两个无量纲参数。
图5-1 斜交桥参数与斜交角定义L -斜交跨径;a -主梁间距;θ-斜交角;α-桥台或桥梁支承处的倾角式(5-1)可以确定三片主梁的荷载横向分布系数(参考文献[1]的论述)。
对于斜交多主梁,设跨径为16m ,跨中弯矩与支点反力如图5-2所示。
θtan a (m) θtan a (m)图5-2 五片斜主梁,M 与R 变化曲线a -主梁间距;θ-斜交角在斜梁排中,如图5-3所示,如果A、B、C和D代表车轮,轴距为'l,A与B、C 与D的横向间距为a,我们可将斜梁排转成正交桥,A、B、C、D位置不变,如图5-3b)。
如将AB与CD也转一个斜交角,则按图5-3c)算出的正交桥的结果与原斜交桥图5-3a)的结果是等价的。
a)b)c)图5-3 斜梁排的转换2.斜交板斜交板与直交板不同,它有许多特殊之处,其受力特征比斜梁排更为突出。
斜交板随宽跨比、抗弯刚度、抗扭刚度,斜交角、支承条件、荷载形式的不同而变化,现扼要说明如下:错误!未找到引用源。
图5-4 斜交板纵向弯矩变化线(1)斜交板在均布荷载作用下,沿桥跨方向的最大弯矩随 角的增大从跨中向钝角部位移动,如图5-4所示,实线表示︒=50α时纵向最大弯矩的位置,虚线表示︒=70α,点虚线表示︒=30α时的相应位置。
《高等桥梁结构理论》教学大纲
课程编号:1321007
英文名称:Advanced Structural Theory in the Bridge
课程类别:学位课学时:60 学分:3 适用专业:土木工程
预修课程:有限元理论与程序设计、桥梁工程
课程内容:
《高等桥梁结构理论》主要介绍桥梁结构的力学理论和分析方法。
介绍桥梁设计计算公式的由来和规范条文的理论依据,从原理上和问题的本质上去认识桥梁结构的受力性能。
课程的主要内容包括:长悬臂行车道板计算理论;薄壁箱梁计算理论;曲线桥计算理论;斜桥计算理论;混凝土的收缩、徐变及温度效应理论;混凝土的强度、裂缝及刚度理论;钢桥的计算理论;桥梁结构几何非线性计算理论;大跨度桥梁的稳定理论。
目的是使学生运用已经掌握的数学力学知识,在解决桥梁结构的基本力学问题时,能够获得比较满意的结果。
学习的重点在于掌握桥梁结构基本分析理论、掌握大跨径桥梁用高性能材料的性能、掌握大跨径桥梁结构模拟分析方法等。
教材:
项海帆. 高等桥梁结构理论. 北京:人民交通出版社,2001
参考书目:
1. 杜国华. 桥梁结构分析. 上海:同济大学出版社,1997
2. 张士铎. 桥梁设计理论. 北京:人民交通出版社,1984
3. 范立础. 桥梁工程. 北京:人民交通出版社,1987
4. 李国豪. 桥梁结构稳定与振动. 北京:中国铁道出版社,1992
考核方式与要求:
课程论文。