杠杆原理法在桥梁设计方案书中应用.docVIP

杠杆原理法在桥梁设计中的应用 周仁乐( 道路桥梁工程技术 专业 200930630130 湖北 黄石 435003 ) 摘要 钢筋混凝土桥梁由于施工特点、 构造设计等的不同，通常可能采取不同的类型，通过把实际的结构进行假定，忽略某些次要因素，简化成某种计算模型进行求解，能够适用不同类型的横向结构， 达到方便、实用的目的。 关键词 杠杆原理法 横向分布系数 桥梁设计 计算及应用 引言 鉴于同一座桥梁内各根主梁的横向分布系数(m)是不同的，并且同一根主梁的横向分布系数也是不同的，所以在设计时要想求得哪根主梁的哪个位置所受的内力最大以便控制必须确定主梁的横向分布系数荷载沿桥跨方向的位置影响着荷载的横向分布，若荷载作用在桥梁中部时，由于桥梁横向结构的传力作用使所有主梁都参与受力，则荷 载的横向分布较均匀，但是当荷载作用在支点处的某主梁上，若不考虑支座弹性变形的影响，荷载由主梁直接传给支座，其他的主梁基本不受力。因此通常采用杠杆原理法进行横向分布系数的计算，下面对该种方法在桥梁设计中的应用进行论述： 1 横向分布系数 1.1 横向分布系数（m）的概念 横向分布系数（m）：表示某根主梁所承担的最大荷载是各个轴重的倍数。如图（1）所示横向分布系数对于梁式板桥或多片梁组成的梁桥，当桥上作用荷载P时，由于结构的横向刚性作用，荷载在x和y方向同时发生传布，并使所有主梁都不同程度的参与受力，如果结构某点截面的内力影响面用双值函数(x，y)来表示，则该截面的内力值可表示为S=P·(x，y)。求解结构内力属于空间理论问题，精确计算仍难实现，通常合理转化为简单的平面问题，其实质是将前述影响函数n(x，y)分离成两个单值函数的乘积(x)·(y)，因此对于某根主梁某一截面的内力值就可以表示为：S=P·η(x，y)≈P·(x)·(y)。上式中(x)为单梁结构某一截面的内力影响线。(y)为对于某梁的荷载横向分布影响线，对应各梁位置的坐标值即为该梁的横向分布系数。 图（1） 单梁及桥梁的内力影响 1.2 横向分布系数对梁板的影响 作用在桥梁上的荷载是随机的、不可预料的，这些荷载使桥面系 、桥梁主体 、桥台、桥墩基础及地基同时受力和变形 ，成为一个共同作用的体系。而在进行桥梁设计时，为了设计上的需要，将荷载分为恒载和活载两类 ，相对于活载来讲 ，恒载的计算比较简单 ，往往可以近似的将桥面铺装、人行道、栏杆等重量均匀分摊给各片主梁来承担。但是对于活载，就无法这么简单的加以处理和计算 。 通常在小跨径的桥梁设计时，往往将全部活载均匀地分摊给每一片梁板。但是，对大跨径拱桥来讲 ，横向应力分布不均匀，这种近似做法就与实际情况出入很大。因此为了设计上的安全、经济，必须尽可能精确计算横向分布系数。但是，计算桥梁横向分布系数的理论方法有很多种，每一种方法都有一定的假设条件和适用范围，这就让设计者无所适从。因此，有必要对梁板横向分布计算问题进一步探讨，寻求一种符合理论原理、切合工程实际、便于设计应用的计算方法 。 图（2） 不同横向刚度时主梁的变形和受力情况 1.3横向分布系数计算方法 横向分布系数计算的主要方法有多种，根据建模方式、计算方法以及实际情况的不同可分为：杠杆原理法、偏心压力法、横向铰接板法、横向刚接梁法、比拟正交异性板法。本论文主要通过结合桥梁设计的实际情况介绍杠杆原理法的计算及应用。 2 杠杆原理法在桥梁设计中的应用 2.1 杠杆原理法概念 钢筋混凝土简支梁桥的计算项目一般有行车道板、横隔梁和主梁。行车道板直接承受车辆荷载，同时又是主梁的受压区域，它直接影响到行车质量和主梁的受力。横隔梁主要增强桥梁的横向刚度，起分布荷载的作用。主梁是主要承重构件，无论从结构安全还是材料消耗来看，它都是梁桥的主要部分。钢筋混凝土简支梁桥的计算，主要是车辆的活载在行车道板上的分布大小，以及多根主梁的荷载横向分布计算。主梁荷载横向分布计算是桥梁结构中经常计算的内容，而杠杆原理法是进行荷载横向分布计算的主要方法之一。 2.2 杠杆原理法假定 对于钢筋混凝土简支梁桥来说，由于施工特点、构造设计等不同，钢筋混凝土梁式桥可能采用不同类型的横向结构。为使荷载横向分布的计算能更好地适应各种类型的结构特性，往往把实际的结构通过某些假定，忽略某些影响，简单分成某种计算模型进行近似求解。常用简化计算方法之一就是杠杆原理法，如图所示，按杠杆原理法进行荷载横向分布的计算，其基本假定是忽略主梁之间横向结构的联系作用，即假设桥面板在主梁上断开，当作沿横向