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恒载结构内力分析与计算

  恒载结构内力分析与计算,箱梁截面的受力分析。


  在中等跨径以上的预应力混凝土连续梁桥中,大多采用箱形横断面。箱形截面具有较大的抗扭能力,因而在偏心荷载作用下,箱梁的整体受力性能较好。同时,箱梁具有较大的顶板和底板面积,抵抗交替出现的正、负弯矩能力较强。因此,悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥大多采用箱形截面。


  对于对称的箱形截面,为了分析和计算上的方便,通常将作用在闭合截面上的荷载分解成两组基本荷载,即对称荷载和反对称荷载。


  E对称荷载作用下,截面如同受弯的梁一样,产生纵向弯曲正应力JM和弯曲剪应力fMo


  是在反对称荷载作用下,截面发生扭转。荷载的扭转作用根据受扭后截面纵向纤维的变死形是否受到限制而分为约束扭转和自由扭转两种。在自由扭转时,纤维的纵向变形不受限制,而是自由的,截面虽有翘曲,但不存在正应力。


  截面在自由扭转时仅作刚体转动,沿着箱形截面的四壁产生抵抗扭矩的环向扭转剪应力TK。在承受扭转荷载时,如果箱壁厚度相对截面高度和宽度较大,而且沿跨径又设置了强大的横隔板,则箱形截面可假定在扭转过程中保持周边不变形。对截面纵向纤维的变形并无约束作用,所以截面中没有正应力。


  在约束扭转时,截面纵向纤维的变形受到约束,截面不能自由翘曲,因此存在应力,正截面上产生的应力是约束扭转正应力万w和约束扭转剪应力zw。

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  约束扭转正应力的应力模型可。截面受扭后,左侧箱壁下移,右侧箱壁上挠。从定性分析上可以得知,左右两侧箱壁所承受的是异向的弯矩,因此两个腹壁正应力的方向也是相反的。


  如果箱壁尺寸较小,而横隔板又非常薄弱,则箱形截面在横截面内将产生畸变(即歪扭)。如再沿用截面周边不变形的假定,会使分析结果产生较大的误差。截面的畸变除产生截面横向弯矩外,还会产生纵向的截面翘曲正应力,dW和剪应力TdW。


  较后,由于荷载实际上是作用在顶板上的某一位置,在横向挠曲分析时,还要考虑由此丽产生的局部弯曲应力。


  从箱梁的受力分析可看出,箱梁在对称荷载作用下只引起箱梁弯曲,包括整体弯曲和局部弯曲;而在偏心或反对称荷载作用下则引起箱梁扭转,包括刚性扭转和畸变扭转。箱梁受力具有空间效应,箱形截面上任意一点处的应力状态是一种空间应力状态。然而目前应用的计算程序(包括前面介绍的三个程序)都是简化为平面杆系结构。


  因此在计算纵向正应力时忽略后面两项,即约束扭转正应力w和截面畸变产生纵向翘曲正应力UdW;在计算剪应力时忽略了后面三项,即自由扭转剪应力TK.约束扭转剪应力tW和截面畸变产生的剪应力CdW。这对结构计算会引起不安全的,应引起特别的注意。


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