文档介绍：第五章斜桥计算理论
斜交桥受力特征
斜交板位移微分方程
斜梁桥计算
超静定简支斜梁的内力
斜交桥特征
斜交角的定义如后图所示的或,其大小反映了斜交程度的大小,亦关系到斜桥的受力特性
一般越大( 越小),斜桥的特点越明显。
当小于20(我国桥规规定此角为)时,可近似忽略斜交作用,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偏于安全。
影响机理较复杂,现有研究的主要结论如下:
弯矩纵向弯矩随斜交角的增大而减小,均布荷载作用时比集中荷载作用时的减小更显著,如下图所示。
纵向最大弯矩的位置随角的增大从跨中附近向钝角部位移动,其值比同等跨径的正交桥小,可是横向弯矩却比同等跨径的正交桥大得多,尤其是跨中部位。
除上述纵、横向弯矩外,在钝角部位的角平分线垂直方向上产生负弯矩,有时其数值接近跨中的正弯矩,其值随的增大而增加,但分布范围较小,并迅速削减。
以下简支斜交板、梁桥阐述斜桥的基本特征
1 )斜交板
影响斜交板受力的因素主要有:斜交角、宽跨比、抗弯刚度、抗扭刚度、支承条件及荷载形式等
反力斜交板支承边上反力分布很不均匀。钝角角隅处的反力可能比正交板大好几倍,而锐角角隅处的反力很小,甚至是负反力。可采用以下措施防止这一现象恶化:一是在锐角处埋置螺栓阻止其上拔,二是设置弹性支承以是反力分布趋于均匀,减小钝角上缘的负弯矩。
扭矩斜交板的扭矩变化较为复杂,且与其抗扭刚度
关系密切。从Anzelius给出的均布荷载作用下
斜交板扭矩分布图[1]中可以看出,沿支承边与自由边上均有正负扭矩产生。
2) 斜交梁
斜格子梁桥是斜交梁桥的普遍形式,其横梁既可与支承线平行,亦可与主梁正交。当设有一定数量的横梁且主梁间距不大时,斜交梁排表现出与斜交板类似的特点,但边梁比中梁明显。
如后图所示,在斜交梁排中,如果A、B、C和D代表车轮,轴矩为,轮距与梁间距相同,则按图c)算出的正桥结果与按图a)算出的斜桥结果是等价的。
斜交梁排的转换
为刚度参数,可参见文献[2]
对于各向同性斜交板,可简化为
板的挠曲刚度
斜板位移微分方程
如第一图所示的斜交板,假定、方向的弹性不同,文献[2]推导出的位移微分方程为
斜交板坐标系
上列方程亦可从正交各向同性板的挠曲方程式,经坐标变换直接推导出来[1]。如图参考直角坐标系,与坐标
系之间有如下换算关系
将各微分关系求出,经数学运算可获得。
斜板的位移微分方程式的解析解较难得出,一般均采用数值方法,差分法最为常用,如尼尔森法。即是根据差分法分析结果,总结出来的斜交板近似计算方法[3]。
斜弯桥横向分布计算的偏心压力法
斜弯桥的弯扭耦合使得其计算更加复杂,寻求简单的计算方法,一直是人们所希望的,利用挠度横向呈直线变化的特征,即基于刚性横梁原理的多梁式荷载横向分布的计算方法就是其中较简介的一种
挠度呈直线变化的条件
横向挠度呈直线变化,即所谓刚性横梁原理。一般认为可用在窄桥中。