懸臂梁橋的的結構設計計方法與計計算理論第一節(jié)懸懸臂梁橋的的體系與與構造特點點一、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形剛構缺點行車條條件不好二、構造特特點1、跨徑布置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——懸臂較短，，減小負彎彎矩預應力混凝凝土——懸臂可適當當加長施工方法縱向分縫——必須考慮錨錨孔的吊裝裝重量橫向分縫——可適當加長長懸臂長度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構橋2、截面形式式懸臂部分（（錨孔）——吊裝時采用用肋梁懸臂施工時時采用箱梁梁掛孔——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=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、腹板及頂頂、底板厚厚度頂板——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——主要承擔剪剪應力和主主拉應力一般采用變變厚度腹板板，靠近懸懸臂端端處受構造造要求控制制，靠近支支點處處受主拉應應力控制，，需加厚。。底板——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構造要求控控制，支點點主要受縱縱向壓壓應力控制制，需加厚厚5、配筋特點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，，以抵抗剪剪力預應力鋼筋筋彎出位置置設齒槽或或齒板頂板——配制橫向鋼鋼筋或橫向預應力力鋼筋腹板——下彎的縱向向鋼筋需要時布置置豎向預應應力鋼筋6、牛腿截面小、受受力復雜第二節(jié)懸懸臂梁橋的的計算要點點一、恒載內內力靜定結構變截面手算可采用用影響線加加栽施工中的內內力狀態(tài)可可能出現(xiàn)控控制應力二、活載內內力1、縱向——某些截面可可能出現(xiàn)正正負最不利利彎彎矩2、橫向箱梁——專門分析多梁式——橫向分布系系數(shù)，必須須考慮橫向向分分布系數(shù)沿沿橋縱向的的變化支點：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、截面內內力三、驗算截截面內力1、豎直截面面（按抗彎彎構件驗算算）2、45°斜截面的抗抗拉驗算（（按軸心受受拉構件））3、最弱斜截截面驗算（（按偏心受受拉構件））判別標準：：邊緣應力最最大無水平荷載載時如果是預應應力牛腿計算截面內內力時應該該考慮預應應力預應力產生生的牛腿內內力4、專門空間間分析對于重要的的牛腿應作作為專門課課題來驗算算第四節(jié)箱箱梁計算算簡介一、箱梁截面受受力特性箱梁截面變變形的分解解總變形撓曲變形——正應力m，剪應力m橫向彎曲——橫向正應力力c扭轉變形——自由扭轉剪剪應力k，約束扭轉剪剪應力w，正應力w畸變變形——正應力dw，剪應力dw，橫向正應力力dt變形及相應應的應力剪力滯效應應箱梁應力匯匯總縱向正應力力σ(Z)=σM+σW+σdW剪應τ=τM+τK+τW+τdW橫向正應力力σ(S)=c+σdt對于混凝土土橋梁，恒恒載占大部部分，活載載比例較小小，因此對對稱荷載引引起的應力力是計算的的重點二、箱梁截面橫橫向正應力力計算簡化為框架架計算——必須考慮有有效工作寬寬度度三、箱梁對對稱撓曲應應力1、彎曲正應應力初等梁理論論，頂?shù)装灏鍛鶆騽蚍植伎臻g梁理論論，頂?shù)装灏鍛Σ痪鶆蚍植?，，有剪力滯滯作用?、彎曲剪應應力開口截面取微段水平平力平衡閉口單室截截面問題：無法法確定積分分起點解決方法：：在平面內內為超靜定定結構，必必須通過變變形協(xié)調條條件求解贅余力剪力力流剪切變形：：外力剪力流流按開口薄壁壁桿件計算算剪切變形：：切口剪切變變形協(xié)調最終剪力流流閉口多室截截面每室設一個個切口，每每個切口列列一個變形形協(xié)調方程程變形協(xié)調方方程聯(lián)合求解可可得各室剪剪力流最終剪力流流剪切切中中心心剪力力流流合合力力位位置置如果果外外剪剪力力通通過過剪剪切切中中，，截截面面將將只只彎彎曲曲，，不不扭扭轉轉四、、箱箱梁梁自自由由扭扭轉轉應應力力1、實實心心截截面面桿桿扭扭轉轉與截截面面形形狀狀及及尺寸寸有有關關矩形形薄薄板板2、開開口口薄薄壁壁桿桿自自由由扭扭轉轉剪應應力力沿沿截截面面表表面面環(huán)環(huán)流流，，按各各分分支支矩矩形薄薄板板的的總總和計計算算3、閉閉口口單單室室薄薄壁壁桿桿自自由由扭扭轉轉剪應應力力沿沿截截面面厚厚度度方方向向相相等等，，在在全全截截面面環(huán)環(huán)流流根據(jù)據(jù)內內外外力力矩矩平平衡衡Ω為箱箱梁梁薄薄壁壁中中線線所所圍圍面面積積的的兩兩倍倍3、開開口口閉閉口口薄薄壁壁桿桿自自由由扭扭轉轉剪剪力力流流比比較較4、閉閉口口多多室室薄薄壁壁桿桿自自由由扭扭轉轉多室室箱箱梁梁扭扭轉轉時時，，截截面面內內是是超超靜靜定定結結構構，，必必須須將將各各室室切切開開，，利利用用切切口口變變形形協(xié)協(xié)調調條條件件求求解解超超靜靜定定剪剪流流三、、箱箱梁梁對對稱稱撓撓曲曲應應力力1、彎彎曲曲正正應應力力初等等梁梁理理論論，，頂頂?shù)椎装灏鍛獞α鶆騽蚍址植疾伎臻g間梁梁理理論論，，頂頂?shù)椎装灏鍛獞αΣ徊痪鶆騽蚍址植疾?，，有有剪剪力力滯滯作作用用?！?、彎彎曲曲剪剪應應力力開口口截截面面取微微段段水水平平力力平平衡衡閉口口單單室室截截面面問題題：：無無法法確確定定積積分分起起點點解決決方方法法：：在在平平面面內內為為超超靜靜定定結結構構，，必必須須通通過過變變形形協(xié)協(xié)調調條條件件求求解解贅余余力力剪剪力力流流剪切切變變形形：：外力力剪剪力力流流按開開口口薄薄壁壁桿桿件件計計算算剪切切變變形形：：切口口剪剪切切變變形形協(xié)協(xié)調調最終終剪剪力力流流閉口口多多室室截截面面每室室設設一一個個切切口口，，每每個個切切口口列列一一個個變變形形協(xié)協(xié)調調方方程程變形形協(xié)協(xié)調調方方程程聯(lián)合合求求解解可可得得各各室室剪剪力力流流最終終剪剪力力流流剪切切中中心心剪力力流流合合力力位位置置如果果外外剪剪力力通通過過剪剪切切中中，，截截面面將將只只彎彎曲曲，，不不扭扭轉轉四、、箱箱梁梁自自由由扭扭轉轉應應力力1、實實心心截截面面桿桿扭扭轉轉與截截面面形形狀狀及及尺寸寸有有關關矩形形薄薄板板2、開開口口薄薄壁壁桿桿自自由由扭扭轉轉剪應應力力沿沿截截面面表表面面環(huán)環(huán)流流，，按各各分分支支矩矩形薄薄板板的的總總和計計算算3、閉閉口口單單室室薄薄壁壁桿桿自自由由扭扭轉轉剪應應力力沿沿截截面面厚厚度度方方向向相相等等，，在在全全截截面面環(huán)環(huán)流流根據(jù)據(jù)內內外外力力矩矩平平衡衡Ω為箱箱梁梁薄薄壁壁中中線線所所圍圍面面積積的的兩兩倍倍對全全截截面面橫截截面面縱縱向向變變形形扭轉轉微微分分方方程程扇性性坐坐標標廣義義扇扇性性坐坐標標4、開開口口閉閉口口薄薄壁壁桿桿自自由由扭扭轉轉剪剪力力流流比比較較5、閉閉口口多多室室薄薄壁壁桿桿自自由由扭扭轉轉多室室箱箱梁梁扭扭轉轉時時，，截截面面內內是是超超靜靜定定結結構構，，必必須須將將各各室室切切開開，，利利用用切切口口變變形形協(xié)協(xié)調調條條件件求求解解超超靜靜定定剪剪流流對全全截截面面對每每個個箱箱室室補充充方方程程五、、箱箱梁梁約約束束扭扭轉轉應應力力1、橫橫截截面面縱縱向向變變形形自由由扭扭轉轉時時的的變變形形縱向向纖纖維維無無應應變變、、應應力力約束扭轉時的的變形——烏曼斯基假定定約束扭轉函數(shù)數(shù)2、約束扭轉正正應力截面上出平面面力的平衡令按此條件求得得的稱主廣義扇性性矩定義：約束扭轉雙力力矩約束扭轉慣矩矩3、約束扭轉剪剪應力微元上Z方向力的平衡根據(jù)截面內外外力矩平衡計計算主廣義扇性靜靜矩自由扭轉約束扭轉增量量