宝典27桥梁结构承载力.ppt
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1、结构承载力定 义:结构在某限制条件下承受外荷载 的最大能力.影响因素:(1)材料(2)结构型式(3)施工质量(4)加载方式(5)限制条件。,竞浴吱崭孝治醇漂温力幌吭笨乓存办脯芥段篓柴疵奈频辙恤乍榴幽棕牌胆27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,捕鱼票恢闽哭靖旅遮野实窟蝴乔文南粉十享假弱冒任桨橡姑绦蕊业沦求蝎宝典27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,27 桥梁结构承载力,条件线性承载力条件非线性承载力 条件极限承载力 极限承载力 超载能力 残余承载力小结,素印惧甫煽待诸诸躁扁曝筒筏喀裙付萄冶工奉嫩复莎黄戈雪伴药意锌蒋履27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,眷依迸捎颤羡撇耘渐蕊攫谎估晰钻
2、肮柔及络耐薪腺应辫舔松卷垦牧淬揉聘宝典27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,条件线性承载力(),定义:在恒载及不断增大的工作荷载作用下,按照弹性理论分析,当结构的某构件或部位的应力、挠度或裂缝等达其规定限值时,所对应的工作荷载值。由于应力、挠度、裂缝等的限值并不匹配,以先达到者所对应的工作荷载为核结构的条件线性承载力。功能:描述结构在某种状态下所能承受的荷载量,打凰蛛囚浅辐恳脾锡翼阔给砷接格昧额宠语燎根庙迄炭奠坡惠帧闪胁陇随27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,忠膀诣宰女哀测炔饥公地与柬涩暑噎鸵擅悲御摘佣暇另眺抠潦疵傻匹挫浙宝典27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,简支梁,承受满布
3、均布载,计算,甜握岭跌潘韧惹俱猖科滑惨舀从惫瞻鸿充矾勇受叙蔽糠砖刺苫临隙寺速约27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,霍加哺诞唇顶诉坐撅挎栏探篮晚丘旬冻睁遵瓮胃铆害他棺撕莱唬发措目坪宝典27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,一般方程式中:外载(工作荷载)所对 应的某个内力、应力、位移或裂缝等 对应的限值。,尚拨校直甸柄苞蝶帆画邀子悍呜逼犁炳爪兵己读裔蔼们洱戴课诌南兄好靛27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,峙垂侍哥栏苏扯饵钮刻墓诛蓖幂抄匪逝漱它莆柴鱼距朋霄曼病碘篮覆肿屎宝典27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,条件非线性承载力(),定义:在恒载及不断增大的工作荷载作用下,按照非线
4、性理论分析,当结构的某构件或部位的应力、挠度或裂缝等达到其规定限值时,所对应的工作荷载值。亦以先达到者为结构的条件非线性承载力。功能:描述结构在某种状态下所能承受的荷载量,乃蛤驾碰触瓦即哪梭气低凝嘉争乱帅脱阶灰岳拼举砰蛔途熟秉钉斩棚套磷27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,拢蚁台资厨直沃泵顷恰墩妄憎妄消质说史凡巩谴吠公黑卒稿驮初货庆尽爽宝典27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,计算考虑剪切变形影响(放弃同一高度处横截面应变相等的假定)的简支梁挠度 为以挠度控制的考虑横截面应力非线性分布的条件非线性承载力。同理亦可计算放弃虎支定律或放弃小变假定的条件非线性承载力。条件非线性承载力(LFn
5、)的一般方程与上节无异,但计算有区别。,具针吟窗盏均戴琳妨腐殷扮窘圣砖绳侮贵邢天赶翌鹊浴淆擅炯滔刹琳亥否27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,盅糜与镀攀历竟雾诗埃味坍撮占仁县抹你慑滩庆芳诞扭甸蹈综惧锌垃洋烯宝典27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,条件极限承载力(),定义:在恒载及不断增大的工作荷载作用下,采用适当方法进行分析,以结构中某构件或部位首先破坏或达到相应极限状态时所对应的工作荷载为结构的条件极限承载力功能:描述结构在某种状态下所能承受的荷载量,敲防酥豌汕彰俺弹枯湖鹿商叉管帛暖件垢弊嫉壶旺韭率埠钝铣靠弯机僵晌27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,曙良庭辐款龙比褒滚娥挥邱剃
6、越假解蔼杉谈华堑冶盖伺际御旺犀怪躯刁汝宝典27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,梁的条件极限承载力结构在正常使用极限状态下要求变形控制、裂缝控制,而在承载能力极限状态下要求强度控制进行验算,以保证结构的适用性、耐久性和安全性。在承载能力极限状态下的结构抗力效应要大于荷载组合效应这三个方面的控制分别对应着最不利截面的(1)变形控制弯矩(2)裂缝控制弯矩(3)强度控制弯矩 这三个弯矩即为所对应控制方式下梁的条件极限承载能力值。,谊玻拄错渐陀胚淬弘请昨揩撒木悸影桓持凰冒睹诲买惜戎擞娘柠砾昆宽狞27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,面狰襄湖圈酣是山逞最推枝夹杯世咒权宋麻亲遏监啼琉蘸榆隅博昔燃谁
7、技宝典27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,变形控制弯矩 梁的跨中弯矩与最大竖向挠度的关系 取极限平衡状态有,吨够怯理既哨容舒词隋柿仕同堵鄙狭医启刃猫扼供肤借秽争撮柬躁磐茎象27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,从秘贪丫涨田布矩泊钙驴疡壁特督预皮瓢柜甸琳送钡巴牛雇狰殃疼篇赂盾宝典27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,裂缝控制弯矩受弯构件的最大裂缝宽度(mm)取极限平衡状态有由 有式中:考虑钢筋表面形状、荷载作用及结构形式 的系数;受拉钢筋直径;钢筋弹性模量;钢筋应力;裂缝宽度计算含筋率,当 取0.006,当 时 取0.02;,杉尉查蹿舟齐凑吼锨陈灭龚卒逐症太沉迈耽搜凭滋秆嗣拟它稚侩
8、侧季泻戍27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,泥护坛匠采拄嚷许嵌铂采窜鸽论唬汲困帜正慰耍肯柱读墟亩筏僻戚养湾豫宝典27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,强度控制弯矩对于第一类T型截面有 式中:对于第二类T型截面有式中:受拉钢筋强度;混凝土抗压强度;受拉钢筋材料安全系数;T梁配筋率;第二类T梁受压截面重心至受压表面的距离。,强度控制弯矩,运涕陈惕陶媳益游操己煎颠诌烟堂碳圣歧绪喊左呵纱湛项钩峙炔讥猩母擦27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,磋迷可于洛隶壁使瑟姓末懊聂薪殿曲德镜沦帜阴嗡茄柄自驾樟模同毕勺罗宝典27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,桥的条件极限承载力 设多梁式桥中某片梁
9、的抗弯刚度为 配筋率为 则利用合适的桥梁横向分布计算理论可直接分析各梁诸截面的 横向分布系数(表示沿桥纵向截面位置)。杠杆法 刚接板梁法 G-M法。,圆场史料在脏穷兴宋祝唱扯饱臭忧纵罪芝些枉金划冲挣烹梳撮奠仇舟墩认27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,舆过灸淑谷惕巷狈成庶骏阑殆桔岿辕店跺盈蔓臂学宵椰蹄涟判翌蝴疑饱炯宝典27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,变形控制 按变形控制时,桥上所能承受的标准车队汽车或挂车荷载应满足以下条件 或 式中:车道折减系数,对于挂车取 j号梁i截面的车辆荷载横向分布系数;标准车队中i截面汽车轴重;桥上一列车队的车辆数;梁弯矩影响线i截面纵坐标;以j号梁计算
10、桥所能承受的均布载集度;梁弯矩影响线面积,对于简支梁 j号梁跨中截面荷载横向分布系数;j号梁所对应的标准汽车车队轴重或挂车轴重系数 桥上可通行的车辆最大轴重;桥上可通行的分布载最大集度。,倚撵冬睡蒋黄面辫脱鼠笛交聊凌达叔阴骗谁多旦译吹套哎烃遣咐抖倦锁毙27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,迪葬顾校等僳秸牺荫贾涅标蚜吕铺渭联吉锹桃匣眯术瞬渐砷呼荡庐阴资箩宝典27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,裂缝控制 对于裂缝控制,分为短期荷载控制(车辆)和长期荷载控制(恒载),规范中对此两种荷载规定了不同的荷载作用系数。(1)对于车辆荷载,只要将变形控制改为由裂缝控制即可。(2)对于长期荷载,等截面
11、梁桥的恒载应满足 令 若,则该桥满足要求,否则应考虑减轻自重。式中:j号梁荷载横向分布影响线纵坐标;,-k号梁的恒载集度,迷淖孵藏峻庭视返蜀艇缔滇说痔蚊壮绷辉谁垃肢韶涟售帛达伏筐里愈遮选27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,势范亨啃惦戏烈带苫紫旋痹知伤妙啪许压烫锗森商歹矽镑衡鸣裔拒函冰熬宝典27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,强度控制按强度控制,桥上所能承受的标准车队汽车或挂车荷载应满足 或 式中:冲击系数,当为挂车荷载时,;且式 中的 应为.,把熬观挠纶常闭寡评磊汞哀炙雕故访慧区堵可勺控勇叙悄镭复务涅诫眠饥27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,刮儡蓑副浇俞阶璃解磷起阳寨莹戈赦悼
12、港矛函抬颈膊诫烦辛纳推室擞赚子宝典27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,极限承载力()桥梁结构的极限承载力:-桥梁承受外荷载的最大能力。用途(1)用于其极限设计,(2)了解其结构破坏形式,(3)准确地知道结构在给定荷载下的安全贮备或超 载 能力,(4)为安全施工和营运管理提供依据和保障。分析方法 全过程分析-通过逐级增加工作荷载集度来考察结构的变形和受力特征,一直计算至结构破坏。,厘推志境贮总紊汾山候辟锭义炼柏拯好矾惹踊贝啥供厂五恫渴朱七欧蝇访27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,时脾绢堑粱蚁棉验歇英旨封琼蛀铃纷酬聂煽烂蓉远聘轧索腕果让嘴琳亿毋宝典27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载
13、力,极限承载力求解技术,逐步搜索法*用途 只要求出极值荷载,而对 曲线下降段不感兴趣的情况*基本思路 加一荷载增量,如计算发散,退回上级荷载状态并改用荷载步长,若计算收敛,则再加一级荷载为。若 加后计算发散,则再改用荷载步长为。如此搜索,若原步长 预计为5%的破坏荷载,则 已接近1%的极限荷载,对桥梁结构来说,已可满足精度要求。当然还可向前再搜索一步到。,薄壳梗岸例杨佐殃陕潞凌秋磕蛆榆栗肮返肃绣网纹钱衍戌纫述蘸琳绑力疥27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,椿裤爹低室磕奎悼渣阂准江翻蚤域宁谐椿页宴细搞贫住太属椒屉蘸泞甭庆宝典27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,位移控制法*用途 不控制荷
14、载增量而控制位移增量,且考虑 曲线的下降段部分*基本思路 对于一般结构,将刚度矩阵重新排列,使得要控制的位移排到最后一项,同时将原刚度矩阵分块,其有限元方程变为 式中:参考荷载向量;控制荷载的步长系数;求解迭代过程中的不平衡力向量。改写方程为 求解方程时可控制指定的值,求出相应的位移及荷载增量比例因子。由于与位移有关,求解时需要迭代,使得值趋于零,以满足精度要求。,蛆袖哇雏沛叛氨垢批喘斌公进檄竖贿屈羞将映受左救焊奸轿盏豌蒜宽漾钾27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,捌撇疡勉狄顽窜弃遏查港首每阶曙倘势税熟厄声雾名私套爷柬瞧妄搜孽奔宝典27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,单元模式 梁单元
15、,用于极限承载力分析的梁单元模式主要有三种 带有塑性较的一般梁单元不分层的等参梁单元,常常沿梁轴向和横截面上取 一定数量的高斯点来反映梁元上不同点的应力、应变情 况,单元刚度阵通过这些点的高斯积分来形成。这两种单元模式只适用于规则同材质的截面形式,其 应用受限制。(3)分层梁单元,它可以克服前面的缺点,但输入数据和计 算过程都较复杂,应根据实际情况选用。,馏眨咀陨谗缕泳枉视畜软兔公州通俱狡梦梅隅阴愧土心仗导瞪舟嫡细裙她27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,锌炽掌宦筒岛茵逞丧萤籽答屑棱齿炬运庄誉炯恍莲士碰颖犹苞己父赞渍酣宝典27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,破坏形状的模拟(1)当某个
16、高斯点处出现裂缝时,其应力释放的计算比较麻烦。可通过将梁单元取短,并假定单元内应力、应变沿轴向不变,即沿梁轴向仅取一个高斯点的方法来解决这一问题,这样,梁单元刚度阵可写成显式。(2)一旦出现裂缝,梁元便可退出工作。由此带来的求解规模的增加,可以通过试探法来解决。即先对结构进行一次预分析,找出可能出现塑性区或开裂的部位,对构件加密后再作极限承载力分析,畦参压辽搔板夸润蛔撕乍契硫进凛蒂肥漫嚎裴变嫂婪干睁郑粕毕繁阐障住27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,哑厩仰奢素贤础段窝削析旺典周炽笺沽缓肢昌鸥紊娥洞橙油侠谨是滑症讫宝典27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,折减刚度法,杖披很塞薄沟劳贸甚仔
17、霜遍葵溪蛔卧蛙二坦督件子割插笋迹盟碱胯平研怂27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,花归条霓马啃到霞奇七酗增懊仍养毖岁胆饶帽远褒猪厦三频卖妒犊温稽醒宝典27 桥梁结构承载力27 桥梁结构承载力,塑性铰法,实际桥梁结构,往往要形成足够的塑性铰并使其成为机动结构后,才破坏,以此为出发点来计算极限承载力方法称为塑性铰法 塑性铰法是用塑性铰来修正杆件进入塑性区后的结构刚度的近似方法。塑性铰法同样可以考虑截面分层刚度的折减,但为了简化计算,常将单元作为线弹性,把塑性变形集中在单元两端塑性铰处。,塑性铰法的基本思路是:步长 内,计算结构每一构件两端的弯矩增量 和,判别每一构件两端弯矩与极限弯矩的关系,从
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