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上個世紀三十年代開始“荷載橫向分布”概念得到應用,橋梁空間結構的計算理論被大量的試驗驗證和研究,于是用平面問題可以來處理空間計算問題,合理地簡化為空間問題提供了實用理論的計算方法。該方法計算原理是用一個近似的影響面去代替精確的影響面。荷載橫向分布的原理可以歸納如下:(1)建立在用一個近似的內力影響面去代替精確的內力影響面的基礎上。近似內力影響面可用變量分離得到,其坐標η(x,y)=η1(x)·η2(y);(2)梁橋空間結構近似計算中,“荷載橫向分布”僅僅是借用的概念,其本質是“內力”的橫向分布。原因是在變量分離后在計算式的表現形式上成了“荷載”橫向分布;(3)只有在一些特殊的條件下,比如常截面的簡支梁橋承受按正弦曲線沿橋跨分布的荷載時才存在確切的荷載橫向分布。荷載橫向分布常用的方法:杠桿原理法:將橋面板看成忽略了與主梁之間橫向聯系的支承在主梁上的簡直梁或懸臂梁;正交異性板法:換算成彈性平板來求解主梁和橫隔梁的剛度。修正偏心受壓法:考慮橫隔梁剛性很大的主梁的抗扭影響;剛性橫梁法:假定橫隔梁變形后保持直線,剛性無限大;剛接板法:把相鄰主梁之間的聯系視為剛性鏈接,傳遞剪力和彎矩。
2橋梁荷載設計存在問題
目前橋梁設計中存在的主要問題是橋梁載重能力設計不足。橋梁在載重力有兩種極限狀態:承載能力和正常使用。由于承載能力不足,結構整體或某部位的穩定性在超出橋梁的承載極限后就會受到破壞,橋梁混凝土構件在重復荷載的情況下會超出疲勞極限而喪失穩定性。目前,在橋梁設計中有些規范不予考慮對于重復荷載產生的破壞,這樣的規定使得橋梁主梁設計非常有效,但是直接忽視重復荷載在橋梁其他部分設計,非常不利于橋梁的安全性和年久性。2.1加強管理目前橋梁超載問題要盡量避免,在我國大體上有三種橋梁超載現象:一是一些老橋梁超齡負載運營,較早時期修建的;二是車流量超過了設計上限的橋梁在實際使用過程中;三是違規超載現象,這種現象只有個別車輛存在。為了計算方便,均布荷載及集中荷載組合作為橋梁設計建議設計荷載的優先選擇。城市橋梁中,占絕大大多數的是低于50m跨度的荷載連續的中小型跨度橋,應該5~50m跨度橋梁按照荷載的內插方法,具體的參照《公路橋梁設計通用規范》(JTGD60-2004)來考慮。2.2耐久性問題在建造和使用橋梁的過程中,因為其基本功能導致,橋梁要能抵抗住包括有害化學物質和自然環境(如以及臺風、地震)以及人為因素等作用的影響。另外,在橋梁使用過程中,其材料將會日趨衰退導致功能減退,導致了橋梁各部分存在不同程度的損壞。據不完全統計,除上述原因,影響橋梁結構耐久性的問題根源是設計。
3橋梁作用效應組合
根據極限承載能力來設計荷載組合,有以下幾種組合方式:組合Ⅰ,基本可變荷載與永久荷載組合;組合Ⅱ,基本可變荷載與永久荷載組合加上可變荷載;組合Ⅲ,基本可變荷載與永久荷載組合加上偶然荷載(由于船只或漂浮物碰撞而引起);組合Ⅳ,城市橋梁在施工過程中,可以利用施工中可能出現的結構重力、腳手架、材料機具、人群等由于施工而產生的荷載進行組合;組合Ⅴ,城市橋梁在設計時承受的永久荷載,例如由于重力、預加力、地震等原因產生的荷載相互作用組合在一起組合方式。橋梁設計中結構重力與汽車荷載二者產生的效應方向相同時:組合Ⅰ:1.2SQ+1.4S'Q1;組合Ⅱ:1.1SQ+1.4S'Q1+1.3SQ2:但是,如果橋梁設計中結構重力與汽車荷載二者產生的效應不同:組合Ⅰ:0.9SQ+1.4S'Q1;組合Ⅱ:0.8SQ+1.3S'Q1+1.3SQ2。其中結構重要性系數為標準值、頻域值、分項系數以及組合系數等,此內容在進行公路橋梁設計時,它的自由度和靈活度設計寬泛一些。
4結束語