钢桥面板计算理论.PPTVIP

9 钢桥面板计算理论 钢桥面板的力学特征及分析方法 钢梁翼缘的有效宽度 按正交异性板理论分析钢桥面板 Pleliken-Esslinger法分析钢桥面板 几种特殊钢桥面板的简化分析 小结 本章参考文献 钢桥面板的力学特征及分析方法 由纵肋、横肋以及桥面盖板所组成的共同承受车轮荷载的钢桥面结构，由于其刚度在互相垂直的二个方向上有所不同，呈现出构造正交异性板。 钢盖板是纵横肋的上翼缘，正交异性板又是主梁的上翼缘，其共同受力，十分复杂，传统的分析方法是把它分成三个结构体系加以研究： （1）体系Ⅰ 由盖板和纵肋组成主梁的上翼缘，与主梁一同构成主要承重构件——主梁体系。当上翼缘的有效分布宽度确定后，其力学分析与一般梁无区别。 （2）体系Ⅱ 由纵肋、横梁和盖板组成的结构，盖板成为纵肋和横梁的共同上翼缘——桥面体系。该体系支承在主梁上，仅承受桥面车轮荷载。研究证明，该结构体系的实际承载能力远大于按小挠度弹性理论所求得的承载力，这是由于它具备相当大的塑性储备能力的缘故 （3）体系Ⅲ 仅指盖板，它被视作支承在纵肋和横梁上的各向同性连续板——盖板体系。该体系直接承受车轮局部荷载，并把荷载传递给纵肋和横梁。盖板应力可呈薄膜应力状态，盖板具有很大的超额承载力 在荷载作用下，钢桥面板任意点的内力（或应力）可由上述三个基本体系的内力（或应力）经适当叠加而近似求出。 分析体系Ⅰ的关键是确定翼板有效分布宽度，以二维应力理论或剪力滞效应理论为基础可分析有效宽度，小松定夫[1]，福田武雄、Schnadel.de Boer等的工作为分析研究提供了重要依据[3][4]。 作为弹性支承正交异性板的分析已有多种解法，其中解析法是一种较为成熟的经典计算方法，根据所取的计算模型不同，解析法计算又可分为如下四种： ①把板从肋的中间分开，并归并到纵横肋上去，构成格子梁体系。该法由H.Homberg提出[1]，它的缺点是未能考虑板的剪切刚度。 ②把纵横肋分摊到板上，也就是将板化成一种理想的正交异性板。实验结果表明，当荷载作用在横肋上时，这种方法是较好的，但当荷载作用在两横肋中间，此法的精度就差了。 ③由F.W.Mader提出对②法的改进，即将作用有荷载的那个节间单独处理，令节间的横向抗弯刚度等于（盖板的抗弯刚度） ，其余节间解法同②。 ④Pelikan-Esslinger提出将纵肋均分摊到盖板上，而将横肋作为刚性支承，求解后再将横肋的弹性影响计入[2]。 体系Ⅲ作为弹性薄板分析并不困难，但当轮重逐渐加大时，盖板的弯曲应力便逐步进入薄膜应力状态，具有很大的超载能力。因此，体系Ⅱ的应力可以略去不计。 钢梁翼缘的有效宽度 (1) 小松定夫公式 小松定夫于1962年用迦辽金法分析钢桥面板梁桥的剪力滞、提出了有效宽度实用计算公式，这里作以简介，详细讨论可参阅文献[4]。 如下图所示，文献[4]给出的有效宽度计算公式为 （a）均布荷载作用 （b）集中荷载作用 钢板梁桥翼缘有效宽度 （c）集中荷载和均布荷载同时作用 其中： ， 梁的跨径 半翼缘宽度 ——正交异性翼板中性轴与截面中性轴之间的距离； ——一个纵肋面积； ——全截面面积； ——全截面惯矩； 对钢简支板梁桥，文献[1]给出下表的计算结果，可供参考。 简支钢桥面板梁桥翼缘板有效宽度建议值   对连续梁或悬臂梁，可近似按弯矩零点将其分为简支梁进行计算 （2） 箱梁桥翼缘有效宽度简化计算 分析认为，箱梁上、下翼缘的有效宽度几乎不受下、上翼缘应力分布形状的影响，可近似地将上下翼缘分别计算。对于无悬臂的箱梁，可将截面积等于上、下翼缘截面面积 、 之半放于腹板的正下、上方，置换成∏形、倒∏形截面（下图），计算上翼缘、下翼缘的有效宽度。 有悬臂的箱梁，可按上述思路按后图置换后进行计算。 箱梁置换为∏、倒∏形梁 有悬臂翼缘的箱梁置换为T、∏、倒∏形梁 文献[5]给出的当集中荷载P作用在跨内 处，均布荷载满载时，有效宽度 的计算公式为 式中： ——正交异性上（下）翼板中性轴与箱梁中性轴间的距离； ——箱梁截面面积和惯性矩。 其余符号意义同前式，但在计算底板有效宽度时，应将底板看作顶板进行。 Ramberger[1]将带有加劲肋的翼板考虑为正交异性板来分析剪滞现象，给出了