桥梁结构分析理论与方法7
桥梁概念设计与分析理论
桥梁概念设计与分析理论 一：桥梁属性与结构形式 1.1桥梁的属性 科学：分析实验 桥梁工程{ 技术：研发应用 艺术：创造美学 1.2 桥梁结构的分类 用途：人行桥，公路桥，铁路桥，公铁两用桥，城市桥，管道桥，明渠桥 材料：石桥，木桥，钢桥，混凝土桥，预应力混凝土桥（主跨90米，在中小跨度范围内已占绝对有优势，在大跨度范围内它正在同钢桥展开激烈竞争。它主要承重结构用预应力钢筋混凝土结构的桥梁。附加预应力混凝土：预应力混凝土，为了弥补混凝土过早出现裂缝的现象，在构件使用（加载）以前，预先给混凝土一个预压力，即在混凝土的受拉区内，用人工加力的方法，将钢筋进行张拉，利用钢筋的回缩力，使混凝土受拉区预先受压力。这种储存下来的预加压力，当构件承受由外荷载产生拉力时，首先抵消受拉区混凝土中的预压力，然后随荷载增加，才使混凝土受拉，这就限制了混凝土的伸长，延缓或不使裂缝出现，这就叫做预应力混凝土。）钢——混凝土组合结构桥 结构形式：梁桥拱桥斜拉桥悬索桥组合桥斜拉—悬
索协作体系 规模跨径：小桥(8~30米) 中桥(30~100) 大桥(100~1000) 特大桥(大于1000) 1.3桥梁结构形式与合理跨度范围 (1)梁桥 简支梁桥的跨度一般不超过70M，最有竞争力的跨度范围50M以下 等截面连续桥梁的合理跨度范围在30~110M，优势跨度范围50~80 变截面连续桥梁或连续钢结构桥的合理跨度50~350M，最有竞争力的跨度范围100~300M (2)~ （3）拱桥合理跨度范围600M以下，最有竞争力40~450M （4）系杆拱桥合理40~800M 最有竞争力150~1200M （5）斜拉桥合理80~1500M 最有竞争力150~1200M （6）悬索桥合理200以上，500以上最有竞争力 二：桥梁设计准则 2.1 桥梁设计的基本目标 安全实用经济美观 2.2安全性和试用性 （1）承载能力极限状态 1 结构或构件达到材料极限强度
钢箱梁桥的有限元分析
钢箱梁桥的有限元分析 1．钢箱梁桥的概述 在大跨度桥梁的设计中，恒载所占的比重远大于活载，随着跨度的增大，这种比例关系也越来越大，极大地影响了跨越能力。因此，从设计的经济角度来说，考虑减轻桥梁结构的自重是很重要的。钢材是一种抗拉、抗压和抗剪强度均很高的匀质材料，并且材料的可焊性好，通过结构的空间立体化，钢桥能够具有很大的跨越能力。 随着高强度材料和焊接技术的发展，以及桥梁设计、计算理论的发展和计算机技术发展，从50年代以来，钢梁桥地建设取得了长足的发展，欧洲相继建造了多座大跨钢桥。从前被认为不可能计算的复杂结构，现在能够通过计算机完成，并且计算结果与实测结果吻合较好。同过去相比，在相同的跨度与宽度的条件下，用钢量可减少15一20 %，工期与工程的造价也都减少很多，因此钢桥在大跨桥梁领域内具有相当强的优势和竞争力。 在构成钢桥的主要构件中，其翼缘和腹板均使用薄板，其厚度与构件的高度和宽度比都比较小，是典型的薄壁构件。它与以平面结构组合为主的桥梁结构分析有一定的区别，它涉及到很多平面结构中不常考虑的扭转问题，所以必须依据薄壁结构理论才能明了其应力和应变状态，其应力及变形应按照薄壁结构的理论进行计算。 由于钢箱梁桥是空间结构，结构在恒载或活载的作用下会发生弯一扭藕合。如果采用传统的计算手段和方法，计算模型要进行必要地简化，为了简化计算，一般的设计规范都要通过构造布置，使实际结构满足简化后的计算理论。实践表明在满足构造要求后，计算的精度能够满足实际地需要。但是这样的计算无法得到结构的一些特定部位的精确解，例如变截面和空间构件交汇的部位等。随着计算机技术和有限元理论的发展和进步，计算机的有限元法己成为现代桥梁的重要计算手段，不但有很高的效率而且可以根据实际的需要进行仿真分析，计算结果经验证与结构的实际结果吻合较好。当前结构的计算机仿真分析已成为一种广为应用的计算手段。 同一座桥梁可以采用不同的施工方法，但是成桥后的最终应力状态会有差异，结构的最终应力状态与安装过程密不可分。例如连续梁可采用满堂支架法和悬臂拼装法，两者成桥后的应力状态却有较大的区别。因此必须针对特定的施工方法，对施工过程中每一个施工阶段的结构应力进行计算，确保各个阶段的应力满足相关规范。 由于在制造和安装等原因，结构的最终状态会与设计状态有一定的差异，各国都通过制订有相关的规范来指导施工和竣工验收的标准。这些标准规是通过长期的实践与试验以及计算分析的基础上得出的，满足这些相关规范的要求一般就可以保证结构的安全性。但是由于实际结构是受力复杂的空间结构，特别是结构的一些局部范围可能在某一工况下处于较高的应力状态，而其他部为却处于相对较低的应力状态，这样不利于充分发挥材料的力学性能。现在可以通过大型通用有限元软件对大桥在使用过程中可能存在的各个工况的受力状态进行仿真分析，确定出结构不利的部位以及富余较大的部位，便于调整设计。 1.1本论文的研究目的 常用的计算机方法是将主梁转换成具有等效截面的梁单元计算，这种方法能够较好的从整体上考虑结构的空间特点，虽然也反映了空间结构的特点，但是它也存在以下明显的不足： 1. 不能准确模拟边界条件。例如支点的约束，梁单元通常只能简化为一点的约束，但是不管什么样的约束实际结构总是以面接触来实现的;
2015桥梁规范修订说明
JTG D60-2015 公路桥涵设计通用规范主要 修订内容介绍 重大提醒：《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015 ）2015年9月9日发布，2015年12月1日起实施。 现行《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）于2004年颁布实施。近几年的实践应用表明，规范总体上能够满足我国公路桥涵建设的需要，但随着我国公路运营状况、桥涵设计理念和方法的发展和变化，也有一些需要完善的内容：公路桥梁设计汽车荷载标准的适应性问题日渐突出；设计使用年限、耐久性设计、全寿命设计、风险评估、桥梁运营期结构安全监测等新方法、新理念逐渐得到广泛应用和发展；环境保护和可持续发展也成为工程设计中需考虑的重要因素。为了吸纳近年来的成熟经验和科研成果，提高规范的适应性，促进公路桥梁科学健康发展，交通运输部2009年下达了《公路桥涵设计规范》的修编任务。 在规范修订过程中，编写组进行了大量的科研工作，吸取了已有的成熟科研成果和实际工程设计经验，并且参考、借鉴国内外相关的标准规范。在规范条文初稿编写完成以后，通过多种方式广泛征求设计、施工、建设、管理等有关单位和个人的意见，并经过反复讨论、修改后定稿。 总体而言，本规范主要做了如下几个方面的修订： 1) 增加了桥涵结构的设计使用年限和耐久性要求；
2) 完善了极限状态的设计理论和方法； 3) 改进了作用组合分类及计算方法； 4) 调整了公路桥梁设计汽车荷载标准； 5) 增加、完善了各种作用标准值的计算规定； 6) 完善了有关桥涵总体设计、环境保护、交通安全保障工程等的相关规定； 7) 增加了桥涵风险评估和安全监测的相关规定。 为了清晰地说明本规范的具体修订内容，现将主要修订内容的确定理由及作用和影响分章节论述如下。 1第1章总则 1）公路桥涵的设计原则修改为“安全、耐久、适用、环保、经济和美观”。长期以来，公路桥涵设计都遵循着“技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理”的基本原则，这是与我国当时的经济条件和技术水平相适应的。安全、耐久、适用是公路桥涵结构最基本的要求。随着社会的发展和进步，环境保护日益引起重视。环保问题关系到社会的可持续发展，必须在交通基础设施建设中贯彻落实。在满足上述要求的前提下，还要注重桥涵设计的经济性，不能一味追求“新”、“最”、“第一”等，造成严重的浪费。另外，随着我国社会经济的发展，公众对于桥涵结构的要求也逐步提高，美观成为桥涵设计考虑的一个重要因素。因此，本次修订将公路桥涵的设计原则调整为“安
结构力学 桥梁结构分析
桥梁结构分析 桥梁结构分析 摘要：设计桥梁可有多种结构形式选择：石料和混凝土梁式桥只能跨越小河；若以受压的拱圈代替受弯的梁，拱桥就能跨越大河和峡谷；若采用钢桁架可建造重载铁路大桥；若采用主承载结构受拉的斜拉桥和悬索桥，不仅轻巧美观，而且是飞越大江和海峡特大跨度桥梁的优选形式。 关键词：梁式桥，拱式桥，悬索桥，桁架桥，斜拉桥 著名桥梁专家潘际炎说：“海洋，是孕育地球生命的产床；河流，是孕育人类文明的摇篮；而桥，则是联系人类文明的纽带。”这纽带越来越宏伟，越来越精致，越来越艺术！建国以
来中国的桥梁工程事业飞速发展。随着时代前进的步伐,人们对桥梁工程提出了更高的要求，对“适用、安全、经济、美观”的桥梁设计原则赋以更新的内容。桥梁工程无论是现在还是以后都不会停步的，它的发展前景会更广阔。通过半个学期的结构力学的学习，我对桥梁结构及他们的受力特点有了一定的认识。理论联系实际，我通过对各种结构的对比分析，进一步加深了印象，对以后的学习奠定了基础。 1.梁式桥 工程实例——洛阳桥，又称万安桥，在福建泉州市区东北郊洛阳江入海处，该桥是举世闻名的梁式海港巨型石桥,为国家重点文物保护单位，为国家重点文物保护单位。 梁式桥的主梁为主要承重构件，受力特点为主梁受弯。梁式桥的上部结构在铅垂荷载作用下，支点只产生竖向反力，支座反力较大，桥的跨中处截面弯矩很大。所以由于这种特性，梁式桥的跨度有限。简支梁桥合理最大跨径约20 米，悬臂梁桥与连续梁桥合宜的最大跨径约60-70 米。采用钢筋砼建造的梁桥能就地取材、工业化施工、耐久性好、适应性强、整体性好且美观；这种桥型在设计理论及施工技术上都发展得比较成熟。但是由于制造梁式桥的材料多为石料与混凝土，随跨度的增加其自重的增加也比较显著。因此梁式桥广泛用于中、小跨径桥梁中。 结构本身的自重大，约占全部设计荷载的30%至60%，且跨度越大其自重所占的比值更显著增大，大大限制了其跨越能力。随着跨度的增大，桥的内力也会急剧增大，混凝土的抗弯能力很低，较难满足强度要求。弯矩产生的正应力沿横截面高度呈三角分布，中性轴附近应力很小，没有充分利用材料的强度。 2.拱式桥 工程实例——赵州桥，坐落在河北省赵县洨河上。建于隋代，由著名匠师李春设计和建造，距今已有约1400年的历史，是当今世界上现存最早、保存最完善的古代敞肩石拱桥。1961年被国务院列为第一批全国重点文物保护单位。因赵州桥是重点文物，通车易造成损坏，所以不允许车辆通行。 拱式桥拱肋为主要承重构件，受力特点为拱肋承压、支承处有水平推力。从几何构造上讲，拱式结构可以分为三铰拱、两铰拱和无铰拱。分析三角拱的受力特点，在竖向荷载下，三角拱存在水平推力，因此，三角拱横截面的弯矩小于简支梁的弯矩。弯矩的降低，拱能更充分的发挥材料的作用，当跨度较大、荷载较重时，采用拱比采用梁更为经济合理。
桥梁设计方案说明书
桥涵设计说明一、工程概况与设计内容： 本座桥梁地处广西境内，属于亚热带季风气候，平均气温较高，雨量充足，雨 季较长。本次设计的桥梁属于一期建设范围。提供1:2000现状地形图； 本路段有大桥一座，中心桩号为：K0+750.00先张预应力砼空心板简支梁桥， 总跨180米，跨度采用9×20m，桥长192.0m，下部构造为柱式墩配桩基。 本路段主线共设涵洞2道，其中：钢筋砼圆管涵1道、倒虹吸1道。 涵洞结构类型和孔径的选择主要依据汇水面积、水力性能、水文计算、地质 情况、涵顶填土高度、沿线筑路材料分布及施工难易程度等因素。从结构安全、 保证农田灌溉和泄洪需要，尽量减小冲刷的角度出发。 钢筋砼圆管涵：孔径：1-1.5m；用途：灌溉、泄洪。 倒虹吸：孔径：1－1m；用途：过水。 二、技术标准及技术规范： 1.中华人民共和国行业标准《公路工程技术标准》JTG B01—2003； 2.中华人民共和国行业标准《公路桥涵设计通用规范》JTG D60—2004； 3.中华人民共和国行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62—2004； 4.中华人民共和国行业标准《公路桥涵施工技术规范》JTJ041—2000； 5.中华人民共和国国家标准《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224-2003； 6.中华人民共和国行业标准《公路交通安全设施设计规范》JTG D81—2006； 三、技术指标 技术指标表 四、地形地貌 拟建场地两岸高差较大，地势有起伏，地面标高为33.05～71.00，相对高差约为32m，未见岩石出露，拟建场地位于相对稳定的区域地质构造部位，无区域性大断裂及地裂通过，经调查场地及附近未发现崩塌、滑坡、岩溶地面塌陷等地质灾害，区域稳定性好，对桥梁施工期间及建成使用期间无影响。 桥梁主体工程范围内岩土体种类较简单，地面以下第一层为中砂，厚0.82m，汛期含沙率为7kg/m3；第二层粗砂含卵石土厚=1m；第三层土角砾含砂稍含土厚0.6m；第四层强风化泥岩，成土状,厚2m；第五层弱风化泥岩，棕红色，裂隙发育，厚2.2m；第六层弱风化粉砂质泥岩，厚5m，以下为灰紫色砂岩。两岸为棕红、紫色
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桥梁专业好书推荐 《高等桥梁结构理论》项海帆人民交通出版社 《桥梁工程》（上、下册）范立础、顾安邦主编，2001版，经典书 《桥梁结构震动与稳定》李国豪著 《悬索桥设计》雷俊卿： 《桥梁结构分析及程序系统》，肖汝诚编著，北京：人民交通出版社，2002 《桥梁结构理论与计算方法》，贺拴海，人民交通出版社，2003.8 《桥梁工程师手册》 《斜拉桥建造技术(精)》 《桥梁工程》李亚东 《桥梁结构计算力学》 《桥梁施工监测与控制》 《桥梁风工程》陈政清 《桥梁加固与改造》蒙云 《公路小桥涵勘测设计》 《桥梁结构电算程序》 《桥梁抗震》 《铁路桥梁》 《城镇地道桥顶进施工及验收规程》 《钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理》作者：张树仁出版社：人民交通出版社 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）》 《公路桥涵设计通用规范》 《ansys在土木工程应用实例》――中国水利水电出版社 《ansys10.0有限元分析自学教程》 《ANSYS工程结构数值分析》 《apdl参数化有限元分析技术及其应用实例》 《ANSYS在土木工程中的应用》李权人民邮电出版社 《基于有限元软件ansys7.0的结构分析》
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纸桥的结构与受力分析
纸桥的结构与受力分析 摘要：我国古代的桥，形式种类繁多发展演变过程漫长，近代以来由于高科技的勃然兴起，桥梁逐 渐成为一门专业学科，其技术进步更是突飞猛进，形式更为复杂多样。桥梁作为结构的一大主要应用，简洁地展现了力学之美。制作纸桥可以为今后桥梁施工技术提供思路。所以纸桥的制作、研究意义重大。本文对纸桥桥梁结构的特点以及影响桥梁的简单因素进行初步分析。 关键字：纸桥、桥梁结构、受力分析。 引言： 桥梁是架设在江河湖海上，使车辆，行人等能顺利通过的建筑物。桥梁一般由上部结构、下部结构和附属建筑物组成，上部结构主要指桥跨结构和支座系统；下部结构包括桥台、桥墩和基础；附属建筑物则指桥头搭板、锥形护坡、护岸、导流工程等。现在国内外的桥梁建设都处于快速发展阶段，像我国的武汉长江大桥，黄埔的跨海大桥等等都取得了非凡的成就，但桥梁的建设问题依然普遍存在，为此，我们要着重设计桥梁的结构，要设计出更加稳定的构造，解决桥梁中间垮塌和部分桥面出现断裂的问题。通过设计不同结构的纸桥，参考着经典大桥桥的优秀设计，并结合自己的思考和现代生活的特点，设计出简约、稳固、更加符合实际需求的大桥。
试验方法： 一、桥的整体结构设计：我们小组一共想出了三种桥梁的结构。一是三层的向两边分担压力的构型；二是拱形结构；三是中间穿插着连接起来的平桥。经过权衡利弊，我们小组决定选用第三种方案。该方案是在地面两侧建两个大型桥墩，在中间也同样建一个大型桥墩。然后通行部分是由长细纸筒做成。 二、前期实验：分别用一张打印纸从不同形式折成不同形状的单个桥体结构部分，然后在桥面上放砝码，记录数据。一次用不同形状折的单体进行实验，做成表格，比较各个的承重数据。最后得出最好的承重结构为由纸的对角叠成的圆柱套着三棱柱的单体，此单体结构承重效果在同等条件下经测试最好，并由此开始制作桥体。 三、制作步骤：首先制作长细纸筒：先把纸卷成细的卷，要卷紧。这个卷能承受的压力不会很大，而且越长承受的压力就越小，越易被压坏。但是卷能承受的拉力是很大的，调整结构把这些卷全变成受拉构件。在非要受压不可时，把纸卷截的短些，用很多细的纸卷在这个受压的地方共同承受压力。接着做短圆纸筒：以A4 纸的窄边为“母线”卷成。最后做底面：每张纸先用胶水加固（全部涂过后风干），再涂一次卷成纸卷再相互错开用胶水黏结。最后将底面与纸筒固定好，再将底面与桥面固定，分别固定在桥俩端及中间部分。大概步骤即是这样：先固定主要框架，然后是支架，其次是桥身上的各处桥梁，最后铺好桥面。
桥梁公用构造图设计说明
说明 一、技术标准与设计规范 1.《公路工程技术标准》(JTG B01-2003) 2.《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004) 3.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004) 4.《公路交通安全设施设计规范》(JTG D81-2006) 5.《公路交通安全设施设计细则》(JTG/T D81-2006) 6.《公路交通安全设施施工技术规范》（JTG F71-2006） 7.《高速公路交通工程及沿线设施设计通用规范》(JTG D80-2006) 8.《公路桥梁伸缩装置》（JT/T 327-2004） 9.《公路桥梁养护规范》（JTG H11-2004） 10.《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011） 11．《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2004） 12.《公路排水设计规范》(JTG/T D33-2012) 13.《公路工程基桩动测技术规程》（JTG/T F81-01-2004） 14.《混凝土灌注桩用钢薄壁声测管及使用要求》(JT/T 705-2007) 15.《公路桥梁板式橡胶支座》（JT/T4-2004） 16.《公路桥梁板式橡胶支座规格系列》(JT/T 663-2006) 17.《公路桥梁盆式支座》（JT/T 391-2009） 18.《钢筋混凝土用钢第二部分：热轧带肋钢筋》（GB1499.2-2007） 19.《耐候结构钢》（GB/T 4171-2008） 20.《碳素结构钢》(GB/700-2006) 二、技术指标 主要技术标准及指标表
对于整体式路基，路线平面设计线为中间带的中心线；对于分离式路基：80km/h、100km/h 设计速度的平面设计线为路基边缘线，120km/h设计速度的平面设计线为路基边缘外0.25m 位置。 对于设计速度为80km/h、100km/h的高速公路，路线平面设计线距离桥梁边缘0.25m；对于设计速度为120km/h的高速公路，路线平面设计线距离桥梁边缘0.50m。 三、主要材料 原材料应有供应商提供的出厂检验合格证明书，并应按《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）规定的检验项目、批次规定，严格实施进场检验。 1．混凝土 1) 水泥：应采用品质稳定的普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，碱含量不宜大于0.60%，熟 料中C 3 A含量不应大于8.0%。其余技术要求尚应符合《通用硅酸盐水泥》（GB 175-2007）的规定，不应使用其它品种水泥。 2）细骨料：应采用硬质洁净的天然中粗河砂，也可使用经专门机组生产、并经试验确认的机制砂，其细度模数宜为2.6～3.2，含泥量不应大于2.0%，其余技术要求应符合《公路工程集料试验规程》（JTG E42-2005）的规定。 3）粗骨料：应采用坚硬耐久的碎石或卵石，空隙率宜小于40%，压碎指标宜小于20%，粗骨料母岩的抗压强度与混凝土设计强度之比应不小于1.5，含泥量不应大于1.0%，泥块含量不应大于0.5%，针片状含量宜小于10%；粒径宜为5mm～20mm，连续级配，最大粒径不应超过25mm，且不应大于钢筋最小净距的3/4。其余技术要求应符合《公路工程集料试验规程》（JTG E42-2005）的规定。 桥梁护栏、搭板混凝土采用C30；斜交搭板三角段混凝土采用C20；伸缩缝预留槽采用C50钢纤维混凝土。 2．普通钢筋 普通钢筋采用HRB400钢筋，钢筋应符合《钢筋混凝土用钢第二部分：热轧带肋钢筋》（GB1499.2-2007）的规定。 HRB400钢筋主要采用了直径d=10、12、16、20、22mm五种规格。 3.其他材料 1）钢板：应采用《碳素结构钢》(GB/700－2006)规定的Q235B。支座预埋钢板采用Q235NH 钢材，其性能应符合《耐候结构钢》(GB/T 4171-2008)的规定。 2）支座：采用板式橡胶支座，应采用氯丁橡胶（CR）生产，其材料和力学性能均应符合《公路桥梁板式橡胶支座》（JT/T4-2004）的规定，支座安装应按厂家要求进行。 3）泄水管宜采用PVC材料(白色)，聚氯乙烯含量不应低于80%，其性能应符合《无压埋地排污、排水用硬聚氯乙烯(PVC-U)管材》（GB/T 20221-2006）的要求，管件联结应符合《建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管件》（GB/T 5836.2-2006）的要求。泄水管及管盖配合应联结牢固，宜采用卡扣式联结。 四、桥梁防撞护栏 1. 桥梁护栏防撞等级 护栏纵向吸能，通过自体变形或者车辆爬高来吸收碰撞能量，从而改变车辆行驶方向、阻止车辆越出路外或者进入对向车道、最大限度地减少对乘员的伤害。 根据车辆驶出桥外或者进入对向车道可能造成的交通事故等级，依据《公路交通安全设施
高等桥梁结构理论作业汇总
高等桥梁结构理论课程作业参考答案（2014版） 【作业1】 如图1所示薄壁单箱断面，试分别计算：（1）该截面在竖向弯矩m kN M x ?=100作用下的正应力（注：平截面假定成立。）；（2）该截面在竖向剪力kN Q y 100=通过截面中心作用下的剪应力分布。 图1 薄壁单箱断面几何尺寸（单位：cm ） 【参考答案】 由于该截面关于y 轴对称，故需要确定主轴ox 轴的位置，假定ox 轴距离上翼缘中心线为a ，由0=x S ，得 0)2(2 1 2)2(0.3212)5.20.35.2(22=-?--?-?+?++δδδδa a a a 即 04.01.04.03.06.01.08.022=+--+-+a a a a a 0.15.1=a ，即m a 667.0= 由ANSYS 计算截面几何特性参数，计算结果如图2所示。具体几何特性计算结果为： 竖向抗弯惯性矩为)(064.1)(10064.1448m cm I x =?=, 横向抗弯惯性矩为)(370.5)(10370.5448m cm I y =?=， 扭转常数为：)(470.1)(1047.1448m cm I y =?=， 截面几何中心至顶板中心线距离为)(667.0m a =。 （1）截面在竖向弯矩m kN M x ?=100作用下，由初等梁理论可知，截面正应力分布由下式 计算，即
y y y I M x x z 96.93984064 .1000 ,100=== σ（Pa ） （m y m 667.0333.1≤≤-），具体截面正应力分布如图3所示。 X Y O Sig1=62688Pa Sig2=125282Pa 图2截面在竖向弯矩m kN M x ?=100作用下正应力分布图 （2）截面在竖向剪力kN Q y 100=作用下，闭口截面弯曲剪应力计算公式可知，截面剪应力为 ????? ? ?? +-= ??δδds ds S S I Q q x x x y 划分薄壁断面各关键节点如图3（a ）所示。将截面在1点处切口，变为开口截面，求x S 、 ?δ ds 和 ?ds S x δ 。作y 图如图3（b ）所示。 （a ）薄壁断面节点划分图（单位：cm ）
有限元原理在桥梁结构分析中的应用
有限元原理在桥梁结构分析中的应用 在过去的30年里，有限元法作为一种通用工具在物理系统的建模和模拟仿真领域已经得到了广泛的接受。在许多学科它已经成为至关重要的分析技术，例如结构力学、流体力学、电磁学等等。 一、有限元原理 将连续的求解域离散为一组单元的组合体，用在每个单元内假设的近似函数来分片的表示求解域上待求的未知场函数，近似函数通常由未知场函数及其导数在单元各节点的数值插值函数来表达。从而使一个连续的无限自由度问题变成离散的有限自由度问题。 二、结构有限元求解问题 依据有限元法的基本思想，结构有限元求解问题可以分解为两个问题，即单元分析和单元集合问题。 （1）单元分析 所谓单元分析就是对某一复杂求解的结构取微小单元进行分析，依据其力学物理特性寻找描述该单元特性的数学函数。即通常说的描述该单元变形的形函数。 （2）单元集合 按照单元之间的联结方式，对整个求解问题系统进行整合。在弹性力学中利用单元的内部势能力与外部作用势能一起守恒，建立内部单元与外界作用之间的联系。 （3）问题的求解 获得内部单元与外界作用之间的联系，即系统的总刚度矩阵。要对问题的求解，则需要依据系统的外部条件求解出各个内部单元的变形状态，依据内部单元的变形，确定内部单元的应力。 因此，有限元法是最终导致联立方程组。联立方程组的求解可用直接法、选代法和随机法。求解结果是单元结点处状态变量的近似值。
三、梁结构的有限元分析 1. 有限元程序分析的过程 有限元程序分析的过程大致分为三个阶段： （1）建模阶段 建模阶段是根据结构实际形状和实际工况条件建立有限元分析的计算模型——有限元模型，从而为有限元数值计算提供必要的输入数据。有限元建模的中心任务是结构离散，即划分网格。 但是还是要处理许多与之相关的工作：如结构形式处理、集合模型建立、单元特性定义、单元质量检查、编号顺序以及模型边界条件的定义等。 （2）计算阶段 计算阶段的任务是完成有限元方法有关的数值计算。由于这一步运算量非常大，所以这部分工作由有限元分析软件控制并在计算机上自动完成。 （3）后处理阶段 它的任务是对计算输出的结果惊醒必要的处理，并按一定方式显示或打印出来，以便对结构性能的好坏或设计的合理性进行评估，并作为相应的改进或优化，这是结构有限元分析的目的所在。 2、建立有限元模型的一般过程 有限元分析中建模过程有下面7个步骤： （1）分析问题定义 在进行有限元分析之前，首先应对结果的形状、尺寸、工况条件等进行仔细分析，只有正确掌握了分析结构的具体特征才能建立合理的几何模型。 总的来说，要定义一个有限元分析问题时，应明确以下几点： a）结构类型； b）分析类型； c）分析内容； d）计算精度要求； e）模型规模；
对桥梁结构一些经典概念的探讨(阅)
对桥梁结构一些“经典概念”的探讨 对桥梁结构一些“经典概念”的探讨 文/徐栋 6 R. P& A& [% A% r0 ] 作者的话： 非常感谢《桥梁》杂志的约稿，我所理解“重点实验室”栏目中的“实验”是广义的，并不仅仅指真材实料的实验，也可以包括新理论，甚至新 设想的实验性研究成果，或是研究过程中的探讨。 笔者近年来对混凝土桥梁结构的分析和配筋理论等方面做了一些较为深入的研究，借此机会分享一些研究成果，也将一些思考、困惑及感兴趣的问题拿出与业界同仁探讨。由于笔者水平有限，如有条理不清、错误甚至是谬误的地方请大家不吝指正。 综合现状 经过近三十年的大规模建设，我国的桥梁工程师已经具备丰富的设计经验和较高的知识水平。复杂桥梁或复杂截面的桥梁在我国得到了非常普遍的运用，在课堂上学的分析方法和针对简单桥梁的现行规范体系由于不能完全解决问题，往往出现“安全度不足造成的早期破坏和蜕化所带来的损失，或者因过于保守造成的浪费”[1]的现象。在工程实践中发生的许多令桥梁工程师困惑却客观存在的问题使他们不断寻求解答，甚至可以说，由于混凝土桥梁的大规模实践，世界上或许没有哪个国家的工程师像中国工程师那样渴望彻底了解复杂桥梁的受力状况。/ m4 C( q% c5 q7 V2 d/ T+ c2 ^ 桥梁结构理论发展的动力来自工程实践中出现的问题，同时我国对过去新建桥梁的维修加固也在日益增多，但指导维修加固的思想仍然停留在现行桥梁常用计算方法和规程上，现在已经到了应该对过去常用的分析理论和设计思想进行反思和重新梳理的时候。 对于桥梁结构的分析方法,发达国家由于受到来自国家强力发展方向的推动，如航空航天、新材料、机械等，所以发展迅猛，出现了一批水平很高的通用大型有限元分析软件，这些大型通用软件有些甚至已经有几十年的历史。这些软件对于桥梁结构的影响是深远的，使桥梁工程师对于桥梁结构的局部和微观受力情况的认知达到了前所未有的高度和水平。但是,桥梁结构，特别是混凝土桥梁结构具有的几大特征，如桥梁施工、收缩徐变效应、预应力、活载计算等，这些大型软件并不能完全满足要求。8 x5 H$ V# v, Q+ F# i8 y 对于混凝土构件的配筋配束方法，是涵盖受弯、受剪、受扭、受拉（压）的不同方向和不同组合的设计原理，内容非常丰富，也是很早（甚至将近100年）以来发展起来的经典学科。国内外相关规范虽然经过几轮发展，其基本思想仍然停留在“窄梁”范畴。同时，由于各时期的发展和内容补充，里面也留存有大量各时期的，有些甚至已经早已过时的痕迹。所以虽然规范有时显得越来越厚，但实际上并不代表越来越好。1 a; f0 h }; Y* @9 q" [ 作者近年来通过参与我国桥梁规范的最新修订，深刻体会到目前飞速发展的结构分析方法与“蜗行”的桥梁构件设计规范之间的矛盾，就像一个人拥有一条长和一条短的两条腿，其前行速度仍受制约。具体的表现便是结构分析的方法越来越精细，而配筋配束设计理论却仍停留在简单结构范畴，造成了虽然能对复杂桥梁结构进行非常精细的分析,却无法建立与配筋设计方法紧密联系的尴尬情况。 对桥梁结构分析方面一些“经典概念”的探讨 横向分布 桥梁空间结构的近似计算方法，实质上是在一定的误差范围内，寻求一个近似的方法把一个复杂的空间问题转化成平面问题进行求解。早期工程师们采用将空间问题转化为平面问题的横向分布理论，来对多梁式桥梁进行分析验算。横向分布理论的研究，加深了工程师们对桥梁各种上部结构形式的力学性能（纵、横向分配荷载的性能）的理解。如图1为一座常见的多梁式简支梁桥。 图1 多梁式简支梁桥 在横向分布的计算方法中，刚性横梁法和比拟正交各向异性板法（又称G-M法）为最为常用的方法。众所周知，其基本前提是纵横向影响面具有相似的图形[2]。为了简化计算，剪力采用了杠杆法近似考虑。% X9 }) A& u; O, S" ^ 对于箱梁结构，特别是如图2的宽箱梁结构，同样存在各道腹板的荷载横向分配问题。在单梁模型计算中，往往借用“横向分布”的概念，将各道腹板看成一根梁，采用与多道梁式结构同样的横向分布计算方法来计算。) f2 l- ?0 R2 r x* w9 h8 F 图2 多室宽箱梁截面 对图2截面而言，一般一排仅采用2个支座，不会每道腹板下面均设支座，而桥梁结构一般也为连续梁结构。可见，其力学图式与图1的计算原 型结构相差甚远，特别是简支支撑条件已完全改变。 图3是一个4跨连续梁采用的单箱多室箱梁截面及其梁格分割线，中间向两边的腹板编号为0#、1#和2#。该桥的支座布置见图4。图5~7分别为采用梁格计算和传统G-M法计算的3车道活载的0#、1#和2#腹板的剪力横向分布系数。
桥梁方案设计说明
桥梁方案设计说明 导语：桥梁方案设计说明是为了更好地理解桥梁的设计。那么，现在，XX要和你们分享有关桥梁方案设计说明的文章，希望你们喜欢！ 桥梁方案设计说明本工程位于泉州南安滨海工业园区，跨越三号排洪渠，桥梁中心设计桩号K0+。结构形式采用两跨20m预制空心板，全长47m，桥面总宽度为10m，桥面布置： ++++=。桥梁中心线与排洪渠正交。 1）．《公路工程技术标准》 JTJ B01-XX 2）．《公路桥涵设计通用规范》 JTG D60-XX 3）．《公路圬工桥涵设计规范》 JTG D6l一XX 4）．《公路桥涵钢筋混凝土及预应力混凝土设计规范》JTG D62-XX 5）．《公路桥涵地基与基础设计规范》 JTG D63-XX 6）．《公路桥梁抗震设计细则》JTG/TB02-01-XX 7）．《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-XX 8）．《城市桥梁设计规范》 CJJ 11-XX 跨径的比选 桥梁的跨径选择主要从桥梁结构的受力性能、经济性，桥梁景观等方面考虑。 a、受力性能 从受力结构角度考虑，通常跨径35m范围内都是桥梁结
构的常见跨径，无论是现浇结构还是装配式结构都可以满足结构的受力要求。 b、经济性 桥梁的跨径对桥梁工程的造价影响较大：减小跨径可以减少上部结构的费用，但会增加下部结构的费用；反之则相反。因此，从经济性上考虑，桥梁跨径的选择是上下部结构费用平衡的结果。 结合考虑，本桥采用2跨20米简支梁桥。 上部结构的比选 城市桥梁的选型除了要满足以前的安全、适用、经济、美观以外，还要综合考虑桥梁结构在运营期间的服务水平，耐久性，后期养护，对环境、交通的影响等因素。本工程的桥梁结构形式选择即依据这样的原则进行。 a、结构的材料比选： 桥梁结构从材料类型上区分可以分为钢结构、混凝土结构以及钢-混凝土叠合结构。相对于混凝土，钢材具有强度-密度比大，跨越能力强，结构高度低等特点，因此对桥梁结构具有较高的适应性。但由于其造价相对昂贵，而且运营维护期内需多次涂装防护，费用较高。尤其泉州地区位于晋江、洛阳江入海口，钢结构的防腐问题尤其突出。另外，钢结构桥梁的桥面铺装施工工艺复杂，要求较高。因此除非节点跨径要求较高、结构高度受到控制、施工条件较差等因素
桥梁设计存在的主要问题
桥梁设计存在的主要问题 桥梁设计存在的主要问题 现在，国内的结构设计过程中，有这样的倾向：设计中考虑强度多而考虑耐久性少；重视强度极限状态而不重视使用极限状态，而结构在整个生命周期中最重要 。 的问题包括材料强度不足和施工工艺不合格等；也有个别桥梁存在诸如偷工减料、以次充好等严重的管理问题，更是对桥梁安全造成致命的损害。 而大量的桥梁在远没有达到预期使用寿命时，出现了影响正常使用的病害与劣化；特别是一些桥梁在只使用了几年、甚至刚建成不久就出现严重的耐久性不足的问题，这也与施工质量低下有重要关系，典型的问题有钢筋保护层不足及目前
广泛存在于施工现场的严重的构件开裂问题（主要原因包括：水泥选用、混凝土配合比、振捣、养护不当及预应力施加不合理等）。这些施工上的缺陷虽然短期不会对桥梁的正常使用产生明显的影响，但却会对结构的长期耐久性产生非常不利的危害。 2）设计理论和结构构造体系不够完善 在承认施工存在问题的同时，也不可否认，在桥梁设计领域，特别是关于 和构造等方面的要求。规范再详细也不能包罗本应由设计人员解决的各种问题、规范更新得再快也适应不了新认识、新技术、新材料快速发展对结构提出的各种新的要求。因此，合理可靠的结构设计除了满足规范的要求外，还要求设计人员具有对结构本性的正确认识、丰富的经验和准确的判断。 需要改进和努力的方向
1）应该更加重视结构的耐久性问题 桥梁在建造和使用过程中，一定会受到环境、有害化学物质的侵蚀，并要承受车辆、风、地震、疲劳、超载、人为因素等外来作用，同时桥梁所采用材料的自身性能也会不断退化，从而导致结构各部分不同程度的损伤和劣化。在大跨桥梁领域，国内从上世纪80年代以来，修建了大量的斜拉桥；虽然迄今为止出现倒塌或 强调使结构易于检查、维修，以保证桥梁的安全使用、尽可能地减少维修费用，取得了较好的综合经济效益。实际上，国内外的研究和实践都表明，结构耐久性对于桥梁的安全运营和经济性起着决定性作用。 2）重视对疲劳损伤的研究 桥梁结构所承受的车辆荷载和风荷载都是动荷载，会在结构内产生循环变
(完整版)桥梁工程简答题
五、问答题 1)桥梁有哪些基本类型？按照结构体系分类，各种类型的受力特点是什么？ 答:梁桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥。按结构体系划分，有梁式桥、拱桥、钢架桥、缆索承重桥（即悬索桥、斜拉桥）等四种基本体系。梁式桥：梁作为承重结构是以它的抗弯能力来承受荷载的。拱桥：主要承重结构是拱肋或拱圈，以承压为主。刚架桥：由于梁与柱的刚性连接，梁因柱的抗弯刚度而得到卸载作用，整个体系是压弯构件，也是有推力的结构。缆索桥：它是以承压的塔、受拉的索与承弯的梁体组合起来的一种结构体系。 2)桥梁按哪两种指标划分桥梁的大小？具体有哪些规定？ 答：按多孔跨径总L和单孔跨径划分。 3)各种体系桥梁的常用跨径范围是多少？各种桥梁目前最大跨径是多少，代表性的桥梁名称？ 答：梁桥常用跨径在20米以下，采用预应力混凝土结构时跨度一般不超过40米。代表性的桥梁有丫髻沙。拱桥一般跨径在500米以内。目前最大跨径552米的重庆朝天门大桥。钢构桥一般跨径为40-50米之间。目前最大跨径为 4)桥梁的基本组成部分有哪些？各组成部分的作用如何？ 答：有五大件和五小件组成。具体有桥跨结构、支座系统、桥墩、桥台、基础、桥面铺装、排水防水系统、栏杆、伸缩缝和灯光照明。桥跨结构是线路遇到障碍时，跨越这类障碍的主要承载结构。支座系统式支承上部结构并传递荷载于桥梁墩台上，应满足上部结构在荷载、温度或其他因素所预计的位移功能。桥墩是支承两侧桥跨上部结构的建筑物。桥台位于河道两岸，一端与路堤相接防止路堤滑塌，另一端支承桥跨上部结构。基础保证墩台安全并将荷载传至地基的结构部分。桥面铺装、排水防水系统、栏杆、伸缩缝、灯光照明与桥梁的服务功能有关。 5)桥梁规划设计的基本原则是什么？ 答：桥梁工程建设必须遵照“安全、经济、适用、美观”的基本原则，设计时要充分考虑建造技术的先进性以及环境保护和可持续发展的要求。 6)桥梁设计必须考虑的基本要求有哪些？设计资料需勘测、调查哪些内容？ 答:要考虑桥梁的具体任务，桥位，桥位附近的地形，桥位的地质情况，河流的水文情况。设计资料需勘测、调查河道性质，桥位处的河床断面，了解洪水位的多年历史资料，通过分析推算设计洪水位，测量河床比降，向航运部门了解和协商确定设计通航水位和通航净空，对于大型桥梁工程应调查桥址附近风向、风速，以及桥址附近有关的地震资料，调查了解当地的建筑材料来源情况。 7)大型桥梁的设计程序包括哪些内容？ 答：分为前期工作及设计阶段。前期工作包括编制预可行性研究报告和可行性研究报告。设计阶段按“三阶段设计”，即初步设计、技术设计、与施工图设计。 8)桥梁的分孔考虑哪些因素？桥梁标高的确定要考虑哪些因素？ 答：要考虑通航条件要求、地形和地质条件、水文情况以及经济技术和美观的要求。要考虑设计洪水位、桥下通航净空要求，结合桥型、跨径综合考虑，以确定合理的标高。 9)桥梁纵断面设计包括哪些内容？ 答：包括桥梁总跨径的确定，桥梁额分孔、桥面标高与桥下净空、桥上及桥头的纵坡布置等。 10)桥梁横断面设计包括哪些内容？ 答：桥梁的宽度，中间带宽度及路肩宽度，板上人行道和自行车道的设置桥梁的线性及桥头引道设置设计等。 11)为什么大、中跨桥梁的两端要设置桥头引道？ 答：桥头引道起到连接道路与桥梁的结构，是道路与桥梁的显性协调。 12)什么是桥梁美学？ 答：它是通过桥梁建筑实体与空间的形态美及相关因素的美学处理，形成一种实用与审美相结合的造型艺术。 13)桥梁墩台冲刷是一种什么现象？
桥梁结构健康监测
桥梁结构健康监测
目录 1. 桥梁结构健康监测的概念 0 2. 桥梁结构健康监测系统 0 2.1. 监测内容 0 2.2. 数据传输 (1) 2.3. 数据分析处理和控制 (2) 2.4. 大型桥梁结构健康监测系统 (2) 2.5. 桥梁结构健康监测的现状与发展方向 (3) 3. 桥梁结构健康监测系统的意义 (4) 3.1. 桥梁结构健康监测系统的主要作用包括： (4) 3.2. 桥梁健康监测意义 (4) 4. 现有桥梁结构监测系统存在的问题 (5) 5. 结语 (6)
桥梁结构健康监测 1.桥梁结构健康监测的概念 交通是社会的经济命脉，桥梁是交通的咽喉，交通不畅会制约社会的经济发展，所以保障桥梁的功能性、耐久性，尤其是安全性至关重要。为保证桥梁安全运行、避免严重事故发生,对桥梁结构进行健康监测应运而生，桥梁结构健康监测是以科学的监测理论与方法为基础，采用各种适宜的检验、检测手段获取数据，为桥梁结构设计方法、计算假定、结构模型分析提供验证；对结构的主要性能指标和特性进行分析，及早预见、发现和处理桥梁结构安全隐患和耐久性缺陷，诊断结构突发和累计损伤发生位置与程度，并对发生后果的可能性进行判断与预测。通过对桥梁结构健康状态的监测与评估，为桥梁在各种气候、交通条件下和桥梁运营状况异常时发出预警信号，为桥梁维护、维修与管理措施提供依据，并通过及时采取措施达到防止桥梁坍塌、局部破坏，保障和延长桥梁的使用寿命的目的。 2.桥梁结构健康监测系统 2.1.监测内容 数据采集与测量的内容主要为：变形(沉降、位移、倾斜)、应力、动力特性、温度、外观检测等。 1)变形监测 采取适宜的测量手段，对桥梁主体结构关键部位的沉降、位移、倾斜量进行监测。常用监测变形的方法有：导线测量法、几何水准测量法、GPS测定三维位移量法、自动极坐标实时差分测量法和自动全站仪三维坐标非接触量测等。 2)应力监测 桥梁运营状态中主体结构的应力变化是由于主体结构的外部条件和内部状态变化引起
结构设计大赛之桥梁模型设计
结构设计大赛之桥梁模型设计戴洁 (广东交通职业技术学院，广东广州510650) 摘要：文中从结构设计大赛的模型要求及比赛加载方式分析入手，提出桥梁模型的设计方案构思，选择结 构方案．并进一步对模型进行了强度、刚度和稳定性受力分析。试验证明本次设计制作的桥梁模型非常坚固， 承受极限荷载接近于封顶值50 kg。 1桥梁模型设计 1．1模型要求及加载方式分析 结构设计大赛拟设计桥梁结构模型。桥梁结构模型设计尺寸要求为：桥面总长l 000 mln；桥面高不低于120 toni：桥面总宽160～180rnITl；桥面净空高度不小于200 toni：最大跨径不小于400 mm。尺寸要求体现了桥梁设计的桥下净空和桥面净空等功能要求。比赛加载方式为动静载结合方式，初赛要求徒手将一辆l5 kg的小车从桥头拉至最大跨的跨中位置．并在该位置停留不少于5 S 然后拉到桥部。模型不至于失效方可进入决赛。决赛采用跨中集中力加载方式，初始荷载为20 ，荷载增加梯度为5 k 次，封项荷载为50 。每次加载后停留5 S。模型不失效即加载成功。模型不失效的标准：模型强度足够、不失去整体承载力：模型跨中挠度不超过l5 mm。小小桥模型须承受l5～50 kg的重量，由此带来的跨中弯矩较大，承载亦不易。但更
难控制的还是弯曲变形，挠度不超出15 mln即要求模型具有足够的抗弯刚度。 1．2材料分析 参赛的结构模型要求采用组委会统一提供的绘图纸、棉线和乳胶。主体材料为绘图纸．辅助材料为棉线和乳胶。单张的绘图纸只能承受少量拉力，不能作为受弯、受压构件，即使多张绘图纸叠放具有抗弯强度．也不能提供足够的抗弯刚度。要使纸构件提供足够的强度和刚度．一种方法将纸卷成圆柱形．作成圆形梁和圆形柱：另一种方法将纸张切片叠成一定厚度并粘在一起．作成一定高度的薄梁．可以用作桥面的抗弯构件。但从整体结构上必须布置成纵、横梁网格系。棉线抗拉能力强，不能受压．只能用来做受拉构件，吊(拉)桥面或捆绑节点，增强节点强度。白乳胶主要起粘结作用。 1．3结构选型与方案构思 鉴于比赛的加载重量大。且挠度变形量控制严格，桥型结构不能采用单一的梁桥、拱桥、悬索桥，而必须采用组合体系桥梁。为使桥面平整，便于行车，主体结构采用梁式桥型。为了增强模型的整体抗弯强度和抗弯刚度．布置斜拉杆(索)或垂直吊杆(索)。用卷成圆柱形的纸杆作为刚性斜拉杆或吊杆．节点用棉线捆绑牢固，做成类似斜拉桥的板拉桥刚性拉杆。桥面下可用拱形结构支撑桥面．也可以采用桥墩加斜撑辅助支撑桥面。拱形结构受力合理．但制作困难。下部结构主要采用实心的圆柱形纸杆作桥墩．由于直径有限(直径大时耗材多)，难以保证桥墩的稳定性，而空心纸卷制作起来有困难．也不能提供足够的抗压强度，所以桥墩结构上必须加强各杆件的横向联系．以增强桥梁的整体稳定性。主孔纵向设计为梁式桥结合“A” 型塔斜拉桥。主