高等桥梁结构理论论文-斜交桥计算理论-DYL..docxVIP

斜桥计算理论论文关键词:斜交桥；正负弯矩；反力；横向分布系数；扭矩；格点力；内力论文摘要: 一般公路中的桥梁常以正交布设为主,但为了满足公路技术标准,应使路线线形流畅、连续,部分桥梁须服从路线走向,不可避免会出现一些斜交桥梁,因此在公路桥梁设计中,斜交桥梁的计算理论学习，也应重视。本文基于《高等桥梁结构理论》,详细介绍了斜交桥梁的参数及受力特征，以及斜梁桥的计算公式等。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（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。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，A与B、C与D的横向间距为，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：图5-4 斜交板纵向弯矩变化线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，实线表示时纵向最大弯矩的位置，虚线表示，点虚线表示时的相应位置。（2）由于斜交，将使纵向弯矩减小，均布荷载时比集中荷载时的减小量更显著。图5-5表示其减小程度曲线。图5-5 均布荷载及集中荷载下纵向弯矩锐减曲线Bx-桥轴方向单位板宽的抗弯刚度；By-垂直桥轴方向单位板宽的抗弯刚度；P-集中荷载；q-均布荷载；GJt-抗扭刚度（3）斜交板的扭矩变化较为复杂，它与斜交板的抗扭刚度有关。根据安泽利厄斯（Anzelius）绘出，满布均布荷载作用下沿桥跨的扭矩分布图（图5-6）中可以看出，斜交板沿自由边与支承边上均有正负扭矩产生。（4）斜交板在支承边上的反力分布很不均匀，钝角角隅处出现的反力可能比正交板大好几倍；而在锐角角隅处出现的反力很小，甚至于是负反力，因此要埋置螺栓阻止其上拔。钝角处产生负弯矩应在板顶层配筋，避免混凝土开裂。（5）斜交板的最大纵向弯矩，虽然要比同等跨径的正交桥小，可是横向弯矩却比同等大小的正交板桥要大好几倍。尤其跨中部分产生的横向弯矩与正交板桥有较大差异，有些场合符号也相反。图5-6 简支斜板在均布荷载作用下的扭矩分布图（6）钝角等分线上垂直方向产生的负弯矩，有时其数值接近跨中的正弯矩。这一负弯矩值随角的增大而增加，但其范围不宽，而且迅速减小。5.2斜梁桥的计算这里介绍洪伯格的修正实用法。由于斜交角使梁桥的计算更加复杂，比较流行的简化方法有：修正法。该法可计入桥跨结构的抗扭能力，但只能求得桥跨中若干特定点的弯矩。算法虽属简单，但对整个桥跨结构的受力情况缺乏明确的概念。略去桥跨结构的抗扭能力，将洪伯格的斜梁排计算中取一根横梁的情况推广应用于斜梁桥的计算。斜梁桥中横梁与主梁的连接有两种形式：斜交梁格和正交梁格。在斜交梁格的布置下，只要将平面尺寸等采用斜长，就可以完全利用正交梁的计算公式。在正交梁格的情况下，由于横梁与各主梁的相交点（称为格点）距各主梁支座处的距离不同，而使各格点处的弹性常数不同，因此，横梁就像一根搁置在弹性常数变化的弹性支座上的连续梁，这样就不能利用正交桥中弹性常数相同的弹性支座连续梁的计算方法。高岛春生著《斜梁桥》一书中给出了适用于正交梁格有根主梁时计算横向分布系数的公式。采用梁格法计算斜交桥，困难在于变弹性支承连续梁的求解。若再计入主梁抗扭能力，则横向分布系数的计算愈趋复杂。在正交桥中，利用挠度横向呈直线变化的特征，使求横向分布系数的计算大为简化。一、挠度在横向呈直线变化的条件在正交桥中，荷载横向分布的规律主要取决于纵、横向抗弯刚度的比值，而抗扭能力只影响分布系数的数值。因此，可以略去抗扭能力的分析得出挠度在横向呈直线变化的条件。在正交桥中，此条件是：（5-5）式中：——横梁抗弯惯矩；——主梁抗弯惯矩；——跨径；——主梁间距。图5-9 一根横梁斜交梁排图示取五根主梁的斜梁桥，两边主梁之间的距离为，跨径为，令，取不同的斜交角与之组合，对各种值进行横向分布系数计算，并与按挠度在横向呈直线变化时的横向分布系数比较（参考图5-9所示），其结果列于表5-1中。 1.正交桥时，横向分布系数接近于按挠度横向呈直线变化时的计算数值。2.斜梁桥（1）按和两种刚度比算出的数值相差甚微，可见在刚度比后，值的增大对荷载横向分布系数的数值影响很小。5片主梁横向分布系数表（=100,200,300