《桥梁计算》课件

桥梁计算本课程探讨桥梁结构力学计算理论与实践应用深入研究各类桥梁受力特性与设计方法学习目标与课程要求掌握理论基础应用计算方法理解桥梁力学基本原理熟练掌握各类桥梁计算技术实践工程案例分析实际桥梁工程计算实例桥梁发展与分类古代桥梁1石拱桥为主要形式工业革命时期2钢桥技术开始发展现代桥梁3大跨径复合结构桥梁未来发展4智能化、新材料应用桥梁结构体系概述拱桥梁桥受力合理、跨径适中施工简单、造价经济悬索桥斜拉桥适合超大跨径塔索梁协同工作基本受力特征主承重体系直接承担荷载次结构传递荷载至主体结构类型悬臂、简支、连续桥梁常用受力材料混凝土钢结构组合结构抗压强度高强度高、自重轻钢-混组合梁C30-C80各强度等级Q

345、Q420等钢材预应力混凝土耐久性好、造价低抗拉性能优越优势互补、性能提升桥梁结构符号与术语Mu抗弯承载力设计值Vu抗剪承载力设计值σs钢筋应力σc混凝土应力fc混凝土抗压强度fy钢筋屈服强度桥梁荷载分类偶然荷载船撞、爆炸、车辆碰撞活载车辆、人群、风载恒载自重、附属设施桥梁交通活载规范车道荷载车辆荷载公路-I级:载重标准车城市桥梁:城-A级

10.5kN/m均布荷载特殊车辆单独计算动力系数计入冲击影响与跨径相关参数恒载和温度效应结构自重按材料密度计算附加设施护栏、铺装层重量温度效应均匀温度变化梯度温度分布风荷载与地震荷载风荷载地震荷载风压标准值反应谱分析桥梁风阻系数时程分析方法顺桥向、横桥向分析多点激励效应颤振稳定性验算桥墩延性设计桥梁荷载组合基本组合恒载+活载附加组合基本组合+风载/温度特殊组合偶然荷载工况静力计算基础变形连续性1位移协调条件平衡条件2力与力矩平衡力学性能3线弹性材料假定小变形假定4二阶效应忽略静定结构分析超静定结构基础超静定结构约束数大于必要约束数需建立附加方程求解内力分布力法基本原理主体系选取释放多余约束兼容方程∆=δ11X1+δ12X2+...+∆1p求解余力解线性方程组计算内力叠加法则应用位移法基本原理基本未知量节点位移与转角平衡方程KR=F矩阵方程刚度矩阵结构刚度特性描述边界条件支座约束方程影响线理论及应用弯矩影响线剪力影响线支反力影响线控制截面弯矩变化决定最不利剪力位置确定支座最大反力弯矩、剪力及轴力计算弯矩剪力M=∫Vdx V=dM/dx内力图轴力直观表示内力分布截面法求解支点反力计算力矩平衡法三力平衡法∑M=0适用于三角形结构适用于简支结构RA、RB、P三力共点组合结构简化计算法结构分解子结构划分分别计算各子结构单独分析界面协调变形连续性保证结果组合叠加子结构内力桥梁刚度特性EI EA弯曲刚度轴向刚度抵抗弯曲变形能力抵抗轴向变形能力GJ扭转刚度抵抗扭转变形能力桥梁动力特性分析变形与挠度计算弹性曲线方程EIw=Mx虚功原理δ=∫M_M_dx/EI单位荷载法挠度影响线应用规范限值L/800～L/1200桥梁稳定性分析基础稳定性计算关注临界荷载欧拉公式应用及改进桥梁耐久性设计材料保护防腐涂层、不锈钢应用防水排水合理坡度、排水系统裂缝控制合理配筋、预应力配置定期检测建立维护评估系统桥梁基础类型桩基础沉井基础扩大基础摩擦桩与端承桩适用于深水条件适合浅埋条件桥台与支座结构桥台类型支座类型重力式板式橡胶支座U型桥台盆式支座轻型桥台球铰支座基础承载力计算计算结果验证设计结果校核承载力计算fak=m1m2cNc+γhNγ+γDNq地质参数确定岩土参数取值桥墩柱与盖梁计算轴压计算弯矩计算承载力系数法小偏心与大偏心区分抗震验算节点验算墩柱延性要求盖梁与墩柱连接处跨中与边跨结构分析斜拉桥计算特点初始状态分析斜拉索初拉力确定几何非线性考虑大变形效应施工阶段分析逐步张拉过程计算动力响应计算风振与地震响应悬索桥结构分析主缆线形抛物线假定恒载分析确定基本内力活载分析考虑最不利工况气动稳定性颤振与抖振分析桥梁结构施工阶段计算设计状态1成桥状态内力施工状态2临时支撑内力计算拆除状态3体系转换过程分析施工过程中内力变化连续梁斜拉桥悬臂施工阶段主梁分段安装合龙阶段斜拉索张拉次序体系转换闭合误差控制桥梁安全性评估强度极限状态使用极限状态耐久性极限状态结构破坏安全性正常使用条件评估长期服役能力安全储备系数结构可靠度指标桥梁结构极限承载力验算截面承载力整体稳定性抗弯、抗剪、抗压验算压弯构件稳定验算复合应力状态分析临界荷载确定局部验算腹板屈曲验算节点应力集中分析桥梁耐久性及维护定期检测结构状态评估日常维护防腐、排水系统维护加固修复结构性能恢复提升桥梁常见病害力学分析混凝土开裂墩台下沉支座病害超载、温度应力、收缩地基承载力不足磨损、锈蚀、老化典型梁桥计算实例30m跨径简支预应力混凝土梁桥

1.8m梁高箱形截面根90预应力钢束φ

15.2低松弛钢绞线C50混凝土强度高标号混凝土典型拱桥受力分析实例主拱圈拱上立柱轴压为主、弯矩较小传递荷载至拱圈拱脚处理桥面系关键部位特殊设计承受直接荷载连续梁结构计算案例斜拉桥悬索桥实例/斜拉桥悬索桥跨径400m主跨1000m索塔高120m主缆矢高100m双塔双索面布置加劲梁高

3.5m装配式桥梁构件计算预制构件单独验算与整体计算结合关注连接节点受力特性桥梁软件辅助计算MIDAS Civil专业桥梁分析软件桥梁大师国产主流计算软件ANSYS复杂非线性分析SAP2000通用结构分析软件桥梁与数字化设计BIM运维阶段数字孪生技术应用施工阶段4D施工模拟设计阶段3D协同设计新型桥梁计算技术大跨径新材料智能分析AI碳纤维复合材料遗传算法优化高性能混凝土神经网络计算自修复材料参数化设计国内外桥梁计算规范标准规范适用范围特点JTG D60/D62公路桥梁中国国内标准AASHTO LRFD美国公路桥基于可靠度理论Eurocode欧盟桥梁统一欧洲标准BS5400英国桥梁详细参数化设计桥梁计算常见误区及避免方法模型简化过度保留关键结构特性荷载取值不当合理确定控制荷载忽略施工过程全过程受力分析边界条件不准确实际支撑条件模拟总结与学习展望理论基础计算方法结构力学、桥梁动力学内力分析、极限承载力计算工程实践数字技术各类桥梁结构分析案例BIM、人工智能应用。