第四章懸懸臂梁橋的的設(shè)計與計計算第一節(jié)懸懸臂梁橋的的體系與與構(gòu)造特點點一、體系特特點由于支點負負彎矩的卸卸載作用，，跨中正彎彎矩大大減減小由于彎矩圖圖面積的減減小，跨越越能力增大大體系形式：：雙懸臂、、單懸臂、、雙懸臂加加掛孔、T形剛構(gòu)缺點行車條條件不好二、構(gòu)造特特點1、跨徑布布置各跨跨徑比比懸臂長與跨跨徑比具體考慮因因素材料鋼筋混凝土土——懸臂臂較短，減減小負彎矩矩預(yù)應(yīng)力混凝凝土——懸懸臂可適當當加長施工方法縱向分縫———必須考考慮錨孔的的吊裝重量量橫向分縫———可適當當加長懸臂臂長度特殊使用要要求城市橋梁可可能要求較較小的錨孔孔，但必須須保證穩(wěn)定定性我國的大型型T構(gòu)橋2、截面形形式懸臂部分（（錨孔）———吊裝時時采用肋梁梁懸臂施工時時采用箱梁梁掛孔——一一般采用肋肋梁，便于于吊裝3、梁高一般采用變變高度梁支點梁高/跨中梁高高=2～2.5優(yōu)點：增加加支點抗彎彎能力不增加很多多的彎矩底緣曲線：：拋物線、、正弦曲線線、圓弧、、折線線4、腹板及及頂、底板板厚度頂板——滿滿足橫向抗抗彎及縱向向抗壓要求求一般采用等等厚度，主主要由橫向向抗彎彎控制腹板——主主要承擔剪剪應(yīng)力和主主拉應(yīng)力一般采用變變厚度腹板板，靠近懸懸臂端端處受構(gòu)造造要求控制制，靠近支支點處處受主拉應(yīng)應(yīng)力控制，，需加厚。。底板——滿滿足縱向抗抗壓要求一般采用變變厚度，懸懸臂端主要要受構(gòu)構(gòu)造要求控控制，支點點主要受縱縱向壓壓應(yīng)力控制制，需加厚厚5、配筋特特點縱向鋼筋懸臂上只承承擔負彎矩矩，配置負負彎矩鋼筋筋錨孔可能承承擔正或負負彎矩需雙雙向配筋節(jié)段施工的的T形剛構(gòu)主筋沒有下下彎時布置置在腹板加加掖中需下彎時平平彎至腹板板位置一般在錨固固前豎彎，，以抵抗剪剪力預(yù)應(yīng)力鋼筋筋彎出位置置設(shè)齒槽或或齒板頂板——配配制橫向鋼鋼筋或橫向預(yù)應(yīng)力力鋼筋腹板——下下彎的縱向向鋼筋需要時布置置豎向預(yù)應(yīng)應(yīng)力鋼筋6、牛腿截面小、受受力復(fù)雜第二節(jié)懸懸臂梁橋的的計算要點點一、恒載內(nèi)內(nèi)力靜定結(jié)構(gòu)變截面手算可采用用影響線加加栽施工中的內(nèi)內(nèi)力狀態(tài)可可能出現(xiàn)控控制應(yīng)力二、活載內(nèi)內(nèi)力1、縱向———某些截截面可能出出現(xiàn)正負最最不利彎彎矩2、橫向箱梁——專專門分析多梁式———橫向分布布系數(shù)，必必須考慮橫橫向向分布系數(shù)數(shù)沿橋縱向向的變化支點：杠桿桿原理掛孔、懸臂臂：采用等等剛度原則則簡化為等等代簡支支梁，采采用剛性橫橫梁法或比比擬正交異異 性板板法計算等剛度法出發(fā)點：橫向分布體體現(xiàn)肋主梁梁抗彎與抗抗扭能力的的比例關(guān)系系不同體系的的梁橋抗扭扭性能基本本相同，抗抗扭剛度只只與抗扭慣慣矩有關(guān)體系不同體體現(xiàn)在總體體抗彎剛度度上采用撓度相相等的辦法法計算等代代剛度邊跨中跨——錨錨梁與掛孔孔剛度相差差懸殊時懸臂等代為為跨度2l2的簡支梁掛孔等代為為相同跨度度的簡支梁梁中跨——錨錨梁與掛孔孔剛度相近近時懸臂與掛孔孔聯(lián)合等代代為跨度2l2+l3的簡支梁第三節(jié)牛牛腿計算算一、計算截截面寬度二、截面內(nèi)內(nèi)力三、、驗驗算算截截面面內(nèi)內(nèi)力力1、、豎豎直直截截面面（（按按抗抗彎彎構(gòu)構(gòu)件件驗驗算算））2、、45°斜截截面面的的抗抗拉拉驗驗算算（（按按軸軸心心受受拉拉構(gòu)構(gòu)件件））3、、最最弱弱斜斜截截面面驗驗算算（（按按偏偏心心受受拉拉構(gòu)構(gòu)件件））判別別標標準準：：邊緣緣應(yīng)應(yīng)力力最最大大無水水平平荷荷載載時時如果果是是預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力牛牛腿腿計算算截截面面內(nèi)內(nèi)力力時時應(yīng)應(yīng)該該考考慮慮預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力預(yù)應(yīng)應(yīng)力力產(chǎn)產(chǎn)生生的的牛牛腿腿內(nèi)內(nèi)力力4、、專專門門空空間間分分析析對于于重重要要的的牛牛腿腿應(yīng)應(yīng)作作為為專專門門課課題題來來驗驗算算第四四節(jié)節(jié)箱箱梁梁計計算算簡簡介介一、、箱梁梁截截面面受受力力特特性性箱梁梁截截面面變變形形的的分分解解總變變形形撓曲曲變變形形————正正應(yīng)應(yīng)力力m，，剪應(yīng)應(yīng)力力m橫向向彎彎曲曲————橫橫向向正正應(yīng)應(yīng)力力c扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變變形形————自自由由扭扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)剪剪應(yīng)應(yīng)力力k，，約束束扭扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)剪剪應(yīng)應(yīng)力力w，，正應(yīng)應(yīng)力力w畸變變變變形形————正正應(yīng)應(yīng)力力dw，剪應(yīng)應(yīng)力力dw，橫向向正正應(yīng)應(yīng)力力dt變形形及及相相應(yīng)應(yīng)的的應(yīng)應(yīng)力力剪力力滯滯效效應(yīng)應(yīng)箱梁梁應(yīng)應(yīng)力力匯匯總總縱向向正正應(yīng)應(yīng)力力σ(Z)=σM+σW+σdW剪應(yīng)應(yīng)τ=τM+τK+τW+τdW橫向向正正應(yīng)應(yīng)力力σ(S)=c+σdt對于于混混凝凝土土橋橋梁梁，，恒恒載載占占大大部部分分，，活活載載比比例例較較小小，，因因此此對對稱稱荷荷載載引引起起的的應(yīng)應(yīng)力力是是計計算算的的重重點點二、、箱梁梁截截面面橫橫向向正正應(yīng)應(yīng)力力計計算算簡化化為為框框架架計計算算————必必須須考考慮慮有有效效工工作作寬寬度度三、、箱箱梁梁對對稱稱撓撓曲曲應(yīng)應(yīng)力力1、、彎彎曲曲正正應(yīng)應(yīng)力力初等等梁梁理理論論，，頂頂?shù)椎装灏鍛?yīng)應(yīng)力力均均勻勻分分布布空間間梁梁理理論論，，頂頂?shù)椎装灏鍛?yīng)應(yīng)力力不不均均勻勻分分布布，，有有剪剪力力滯滯作作用用。。2、彎曲曲剪應(yīng)力力開口截面面取微段水水平力平平衡閉口單室室截面問題：無無法確定定積分起起點解決方法法：在平平面內(nèi)為為超靜定定結(jié)構(gòu)，，必須通通過變形形協(xié)調(diào)條條件求解解贅余力剪剪力流剪切變形形：外力剪力力流按開口薄薄壁桿件件計算剪切變形形：切口剪切切變形協(xié)協(xié)調(diào)最終剪力力流閉口多室室截面每室設(shè)一一個切口口，每個個切口列列一個變變形協(xié)調(diào)調(diào)方程變形協(xié)調(diào)調(diào)方程聯(lián)合求解解可得各各室剪力力流最終剪力力流剪切中心心剪力流合合力位置置如果外剪剪力通過過剪切中中，截面面將只彎彎曲，不不扭轉(zhuǎn)四、箱梁梁自由扭扭轉(zhuǎn)應(yīng)力力1、實心心截面桿桿扭轉(zhuǎn)與截面形形狀及尺寸有關(guān)關(guān)矩形薄板板2、開口口薄壁桿桿自由扭扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力沿沿截面表表面環(huán)流流，按各分支支矩形薄板的的總和計算3、閉口口單室薄薄壁桿自自由扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)剪應(yīng)力沿沿截面厚厚度方向向相等，，在全截截面環(huán)流流根據(jù)內(nèi)外外力矩平平衡Ω為箱梁薄薄壁中線線所圍面面積的兩兩倍3、開口口閉口薄薄壁桿自自由扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)剪力流流比較4、閉口口多室薄薄壁桿自自由扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)多室箱梁梁扭轉(zhuǎn)時時，截面面內(nèi)是超超靜定結(jié)結(jié)構(gòu)，必必須將各各室切開開，利用用切口變變形協(xié)調(diào)調(diào)條件求求解超靜靜定剪流流三、箱梁梁對稱撓撓曲應(yīng)力力1、彎曲曲正應(yīng)力力初等梁理理論，頂頂?shù)装鍛?yīng)應(yīng)力均勻勻分布空間梁理理論，頂頂?shù)装鍛?yīng)應(yīng)力不均均勻分布布，有剪剪力滯作作用。2、彎曲曲剪應(yīng)力力開口截面面取微段水水平力平平衡閉口單室室截面問題：無無法確定定積分起起點解決方法法：在平平面內(nèi)為為超靜定定結(jié)構(gòu)，，必須通通過變形形協(xié)調(diào)條條件求解解贅余力剪剪力流剪切變形形：外力剪力力流按開口薄薄壁桿件件計算剪切變形形：切口剪切切變形協(xié)協(xié)調(diào)最終剪力力流閉口多室室截面每室設(shè)一一個切口口，每個個切口列列一個變變形協(xié)調(diào)調(diào)方程變形協(xié)調(diào)調(diào)方程聯(lián)合求解解可得各各室剪力力流最終剪力力流剪切中心心剪力流合合力位置置如果外剪剪力通過過剪切中中，截面面將只彎彎曲，不不扭轉(zhuǎn)四、箱梁梁自由扭扭轉(zhuǎn)應(yīng)力力1、實心心截面桿桿扭轉(zhuǎn)與截面形形狀及尺寸有關(guān)關(guān)矩形薄板板2、開口口薄壁桿桿自由扭扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力沿沿截面表表面環(huán)流流，按各分支支矩形薄板的的總和計算3、閉口口單室薄薄壁桿自自由扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)剪應(yīng)力沿沿截面厚厚度方向向相等，，在全截截面環(huán)流流根據(jù)內(nèi)外外力矩平平衡Ω為箱梁薄薄壁中線線所圍面面積的兩兩倍對全截面面橫截面縱縱向變形形扭轉(zhuǎn)微分分方程扇性坐標標廣義扇性性坐標4、開口口閉口薄薄壁桿自自由扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)剪力流流比較5、閉口口多室薄薄壁桿自自由扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)多室箱梁梁扭轉(zhuǎn)時時，截面面內(nèi)是超超靜定結(jié)結(jié)構(gòu)，必必須將各各室切開開，利用用切口變變形協(xié)調(diào)調(diào)條件求求解超靜靜定剪流流對全截面面對每個箱箱室補充方程程五、箱梁梁約束扭扭轉(zhuǎn)應(yīng)力力1、橫截截面縱向向變形自由扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時的變變形縱向纖維維無應(yīng)變變、應(yīng)力力約束扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時的變變形———烏曼斯斯基假定定約束扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)函數(shù)2、約束束扭轉(zhuǎn)正正應(yīng)力截面上出出平面力力的平衡衡令按此條件件求得的的稱主廣義義扇性矩矩定義：約束扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)雙力矩矩約束扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)慣矩3、約束束扭轉(zhuǎn)剪剪應(yīng)力微元上Z方向力的平衡衡根據(jù)截面面內(nèi)外力力矩平衡衡計算主廣義扇扇性靜矩矩自由扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)約束扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)增量4、約束束扭轉(zhuǎn)扭扭角微分分方程根據(jù)截面面上內(nèi)外外扭矩平平衡翹曲系數(shù)數(shù)截面極慣慣矩根據(jù)截面面上縱向向位移協(xié)協(xié)調(diào)合并兩微微分方程程后得到到約束扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的彎扭特性系系數(shù)常用邊界界條件六、箱梁的畸畸變應(yīng)力力1、彈性地基基梁比擬擬法基本本原理畸變角微微分方程程彈性地基基梁微分方