《箱梁分析》PPT课件

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1、第二章箱梁分析箱形截面具有良好的结构性能，因而在现代各种桥梁中得到广泛应用。在中等、大跨预应力混凝土桥梁中，采用的箱梁是指薄壁箱型截面的梁。其主要优点是：截面抗扭刚度大，结构在施工与使用过程中都具有良好的稳定性；顶板和底板都具有较大的混凝土面积，能有效地抵抗正负弯矩，并满足配筋的要求，适应具有正负弯矩的结构，如连续梁、拱桥、刚架桥、斜拉桥等，也更适应于主要承受负弯矩的悬臂梁，T型刚构等桥型；适应现代化施工方法的要求，如悬臂施工法、顶推法等，这些施工方法要求截面必须具备较厚的底板；前言：箱梁的主要优点承重结构与传力结构相结合，使各部件共同受力，达到经济效果，同时

2、截面效率高，并适合预应力混凝土结构空间布束，更加收到经济效果；对于宽桥，由于抗扭刚度大，跨中无需设置横隔板就能获得满意的荷载横向分布；适合于修建曲线桥，具有较大适应性；能很好适应布置管线等公共设施。第一节箱梁截面受力特性箱梁截面变形的分解：箱梁在偏心荷载作用下的变形与位移，可分成四种基本状态：纵向弯曲、横向弯曲、扭转及扭转变形（即畸变）；因弯扭作用在横截面上将产生纵向正应力和剪应力，因横向弯曲和扭转变形将在箱梁各板中产生横向弯曲应力与剪应力。箱梁应力汇总及分析：纵向正应力，剪应力；横向正应力；对于混凝土桥梁，恒载占大部分，活载比例较小，因此，对称荷载引起的应力

3、是计算的重点。1.1箱梁截面变形的分解纵向弯曲：对称荷载作用；产生纵向弯曲正应力，弯曲剪应力。横向弯曲：局部荷载作用；产生横向正应力。扭转：反对称荷载的作用下的刚性转动，分为自由扭转与约束扭转；产生自由扭转剪应力，翘曲正应力，约束扭转剪应力。扭转变形：即畸变，反对称荷载的作用下的扭转变形；产生翘曲正应力，畸变剪应力，横向弯曲应力。1.1.1纵向弯曲纵向弯曲产生竖向变位，因而在横截面上引起纵向正应力及剪应力，见图。图中虚线所示应力分布乃按初等梁理论计算所得，这对于肋距不大的箱梁无疑是正确的；但对于肋距较大的箱形梁，由于翼板中剪力滞后的影响，其应力分布将是不均匀的

4、，即近肋处翼板中产生应力高峰，而远肋板处则产生应力低谷，如图中实线所示应力图。这种现象称为“剪力滞效应”。对于肋距较大的宽箱梁，这种应力高峰可达到相当大比例，必须引起重视。1.1.2横向弯曲箱形梁承受偏心荷载作用，除了按弯扭杆件进行整体分析外，还应考虑局部荷载的影响。车辆荷载作用于顶板，除直接受荷载部分产生横向弯曲外，由于整个截面形成超静定结构，因而引起其它各部分产生横向弯曲，如下图。箱梁的横向弯曲，可以按下图a）所示计算图式进行计算。图示单箱梁可作为超静定框架解析各板内的横向弯曲应力，其弯矩图如下图b）所示。1.1.3扭转箱形梁的扭转（这里指刚性扭转，即受扭

5、时箱形的周边不变形）变形主要特征是扭转角。箱形梁受扭时分自由扭转与约束扭转。所谓自由扭转，即箱形梁受扭时，截面各纤维的纵向变形是自由的，杆件端面虽出现凹凸，但纵向纤维无伸长缩短，自由翘曲，因而不产生纵向正应力，只产生自由扭转剪应力。当箱梁端部有强大横隔板，箱梁受扭时纵向纤维变形不自由，受到拉伸或压缩，截面不能自由翘曲，则为约束扭转。约束扭转在截面上产生翘曲正应力和约束扭转剪应力。产生约束扭转的原因有：支承条件的约束，如固端支承约束纵向纤维变形；受扭时截面形状及其沿梁纵向的变化，使截面各点纤维变形不协调也将产生约束扭转。如等厚壁的矩形箱梁、变截面梁等，即使不受支

6、承约束，也将产生约束扭转。在箱壁较厚或横隔板较密时，可假定箱梁在扭转时截面周边保持不变形，在设计中就不必考虑扭转变形（即畸变）所引起的应力状态。但在箱壁较薄，横隔板较稀时，截面就不能满足周边不变形的假设，在反对称荷载作用下，截面不但扭转而且要发生畸变。扭转变形，即畸变（即受扭时截面周边变形），其主要变形特征是畸变角。薄壁宽箱的矩形截面受扭变形后，无法保持截面的投影仍为矩形。畸变产生翘曲正应力和畸变剪力，同时由于畸变而引起箱形截面各板横向弯曲，在板内产生横向弯曲应力（如图所示）。1.1.4扭转变形1.2箱梁应力汇总及分析一箱梁在偏心荷载作用下的变形与位移，可分成

7、四种基本状态：纵向弯曲、横向弯曲、扭转及扭转变形（即畸变)。他们引起的应力状态为：纵向弯曲---纵向弯曲正应力，弯曲剪应力横向弯曲---横向正应力扭转---自由扭转剪应力，翘曲正应力，约束扭转剪应力扭转变形---翘曲正应力，畸变剪应力，横向弯曲应力因而，综合箱梁在偏心荷载作用下，四种基本变形与位移状态引起的应力状态为：在横截面上：纵向正应力剪应力在纵截面上：横向弯曲应力第二节箱梁对称挠曲时的弯曲应力弯曲正应力：根据材料力学的一般梁理论可直接求解；初等梁理论，顶底板应力均匀分布；空间梁理论，顶底板应力不均匀，有剪力滞作用。弯曲剪应力：开口截面，由材料力学中一的般

8、梁理论直接求解；闭口截面，根据变形协调