第三章第二节 拱桥计算2.ppt

在线弹性条件下，一般拱桥内力与变形计算结果和实际不会产生太大误差，随着拱桥跨度增大，这种由于非线性引起的误差会增大； 拱桥非线性有几何非线性和材料非线性，随拱跨度增大，刚度变小，几何非线性特征越趋明显； 按挠度理论求解拱桥： 考虑轴向力影响的拱的平衡方程 挠度理论控制方程 约束方程 九、考虑几何非线性的拱桥计算简介 拱桥计算方法 手算法 将影响拱桥内力的各种因素分解单独计算，然后将内力直接迭加，计算量大，复杂繁琐，且无法考虑大跨径桥梁的非线性影响。 电算法 利用计算机计算节省时间，提高计算精度 可考虑结构的动力、非线性影响等复杂因素 跟踪结构的施工过程，实时分析 十、主拱圈结构验算 求出各种荷载的内力后，即可进行最 不利情况下的荷载组合； 进而验算拱圈控制截面的强度、刚度 和稳定性； 控制截面可能位置：小跨径无铰拱常 在拱脚、拱顶和1/4截面；大跨度无铰 拱除拱脚、拱顶和1/4截面外，1/8和 3/8截面也可能成为控制截面。 十、主拱圈结构验算 （一）主拱强度验算 1、验算原则：抗力效应的最小值要大于荷载效应的最大值 2、正截面偏心距验算 3、正截面抗剪验算 （二）主拱稳定性验算 1、纵向稳定性验算（面内） 2、横向稳定性验算（面外）主拱圈宽跨比小于1/20时，必须验算主拱圈的横向稳定性。 3、验算方法：将拱肋换算为相当长度的压杆，按平均轴向力计算，以强度校核的形式控制稳定。横向稳定性与纵向稳定性相似计算。 （三）主拱动力性能验算 计算结构的自振频率和振型分析 （一）主拱强度验算 验算依据---桥规范 1、验算原则 2、强度验算 拱圈强度验算针对控制截面； 小跨径无铰拱圈：拱顶、拱脚、1/4截面； 大跨径无铰拱圈：拱顶、拱脚、1/4截面、3/8截面、 1、8截面； 无支架施工和大跨径拱桥的3/8截面、1/8截面往往是控制截面。 拱圈强度验算与受压偏心矩有关。 当求出了各种作用的内力后，便可进行最不利情况下的 作用效应组合。 在车道荷载引起的拱圈正弯 矩参与组合时，应适当折减，拱顶、拱跨l/4折减系数 0.7，拱脚应乘以0.9，中间各个截面的正弯矩折减系数 可用直线插入法确定。 2、强度验算—砌体 2、强度验算—混凝土构件 2、强度验算—双向偏心受压 2、强度验算—局部承压 2、强度验算—正截面受弯 3、偏心距验算 e0=Mj/Nj e0[ e0] [ e0] 见下表： 3、偏心距验算 （1）正截面小偏心受压 是纵向力的偏心影响系数； （2）正截面大偏心受压 2、偏心距验算 3、抗剪强度验算 是摩阻系数，实心砌体取0.7； A是受剪面面积。 3、抗剪强度验算 （二）主拱的稳定性验算 拱是以受压为主的结构，稳定性验算是重要的；拱的稳定性分纵向稳定性和横向稳定性两个方面。 可不验算稳定性的情况： 小跨径实腹式拱桥； 拱上建筑完成后再卸落拱架的桥，不验算纵 向稳定性； 当主拱圈宽度大于跨径的1/20，不验算横向 稳定性； 其它情况均应验算稳定性 （二）主拱的稳定性验算 无铰拱： 两铰拱： 三铰拱： （二）主拱的稳定性验算 1、主拱的纵向稳定性验算 rm Nj ?? ARaj K1=NL/Nj≥4~5 ?---受压构件纵向弯曲系数 K1－纵向稳定安全系数; NL是临界轴力 其他参数同前 （二）主拱的稳定性验算 拱的临界轴力和临界水平推力： 等截面悬链线拱在均布荷载作用下的k1值 f/L 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 无铰拱 74.2 63.5 51.0 33.7 15.0 两铰拱 36.0 28.5 19.0 12.9 8.5 1、主拱的纵向稳定性验算 2、主拱的横向稳定性验算 宽跨比小于20的拱桥、肋拱桥、特大桥以及无支架施工过程中的拱圈均存在横向稳定问题。目前常用与纵向稳定性相似的公式来验算拱的横向稳定性： N’L-拱横向稳定临界荷载 K2－横向稳定安全系数 （二）主拱的稳定性验算 f/L 0.7 1.0 2.0 0.1 28.5 28.5 28.0 0.2 41.5 41.0 40.0 0.3 40.0 38.5 36.5 板拱近似用矩形等截面抛物线双铰拱在均布荷载作用下的横向稳定公式来计算拱的临界轴力和临界水平推力： 等截面悬链线拱在均布荷载作用下的k2值 2、主拱的横向稳定性验算 3、主拱刚度验算 目前主要验算桥跨在荷载作用下的挠度 是否满足规范要求。 三、拱桥内力计算 （一）手算法计算拱桥内力 1、等截面悬链线拱恒载内力计算 2、等截面悬链线拱活载内力计算 3、等截面悬链线拱其它内力计算 （二）有