箱梁分析
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箱梁腹板形成水波纹原因分析与整治措施发表时间:2019-07-22T15:20:19.060Z 来源:《基层建设》2019年第12期作者:杜雪锋[导读] 摘要:本文通过陕西合铜高速公路某项目工地现制60片预制预应力箱梁的施工,对影响箱梁腹板形成水波纹原因进行分析,制定了相应的对策,取得了良好的效果。
中铁十二局集团第三工程有限公司山西省 030024摘要:本文通过陕西合铜高速公路某项目工地现制60片预制预应力箱梁的施工,对影响箱梁腹板形成水波纹原因进行分析,制定了相应的对策,取得了良好的效果。
关键词:箱梁:水波纹:原因分析:整治措施引言自从中国第一条高速公路沈大高速公路建成到现在已有三十多年,中国高速公路从无到有,从有到强的发展过程,也是对施工质量的不断提高不断完善的过程。
从最初注重桥梁内在质量,发展到现在不仅要保证工程的内在质量,对桥梁的外观质量要求也越来越高。
随着施工标准化活动的实施,创建内实外美的优质工程已是当前高速公路建设的基本要求。
1.箱梁腹板水波纹现象目前各种等级公路桥梁建设中,预制箱梁先简支后连续结构也得到广泛应用,此种结构形式具有技术工艺成熟、结构性强、外观线性美观、施工方便、施工期短、易链接等优点。
但在箱梁预制过程中如不精心组织,将也会出现不同程度的质量缺陷,最常见的为箱梁腹板处出现10cm-20cm宽的水波纹,一般位置在箱梁底板以上20cm-40cm左右范围内,波浪形,局部不规范,远观像带状波浪形混凝土施工缝。
色差较大,直观印象为水波纹处有混凝土振捣不密实的感觉,严重的有水波纹存在蜂窝、麻面,直接影响箱梁的内在质量和外观质量。
2.水波纹原因分析箱梁腹板水波纹形成一般认为是混凝土泌水,水在局部聚集,这一部分水和水泥水化程度与其他部位不一致而形成。
另外该部分多余的水蒸发后会在该部位形成空隙,形成水波纹。
一般是在两侧沿底板向上纵向产生。
具体原因分析: 2.1混凝土浇筑方式不合理箱梁内膜装好后、绑扎完面板钢筋,在浇筑底板混凝土时,混凝土从两侧板上方浇筑,由于两腹板钢筋密集,加之此处有定位波纹管,混凝土不能完全靠自重填满底板,好多混凝土被堵在半路,这就需加大振捣,才使混凝土填满底板,但填充混凝土底板的多为粒径偏小的粗骨料,而粒径偏大的粗骨料多堵在腹板处。
高铁桥梁箱梁施工技术及质量控制要点分析高铁桥梁是高速铁路建设中重要的组成部分,而箱梁是高铁桥梁中常用的梁型。
箱梁施工技术和质量控制是确保桥梁工程质量的关键环节。
以下是对高铁桥梁箱梁施工技术及质量控制要点的分析。
1. 施工工艺流程:箱梁施工工艺流程包括制梁场、模板搭设、钢筋绑扎、混凝土浇筑、坍落度控制、养护等环节。
各个环节的施工流程需要合理安排,确保施工效率和施工质量。
2. 模板搭设:模板搭设是箱梁施工的重要环节,主要包括支撑系统和模板结构设计。
支撑系统需要保证稳定性和安全性,在施工过程中进行监测和调整。
模板结构设计需要满足施工要求,并且能够满足箱梁纵、横向尺寸的控制。
3. 钢筋绑扎:钢筋的绑扎需要按照设计要求进行,保证钢筋的正确位置和间距。
在钢筋绑扎过程中,需要考虑梁体内部和外部钢筋的连接,以确保梁体的整体性和承载力。
4. 混凝土浇筑:混凝土浇筑需要控制好浇筑速度和浇筑高度,以避免产生孔洞、夹杂物等影响混凝土质量的因素。
在浇筑过程中,需要进行振捣和充实,以确保混凝土的密实性和均匀性。
5. 坍落度控制:混凝土的坍落度是衡量混凝土流动性和可塑性的重要指标,对于箱梁施工来说尤为重要。
需要根据设计要求控制好混凝土的坍落度,以确保混凝土能够完全填满模板,并且能够很好地与钢筋相结合。
6. 养护:混凝土浇筑完成后,需要进行养护以增强混凝土的强度和耐久性。
养护方法包括湿养护和温度养护。
湿养护需要保持梁体湿润,避免水分的过度蒸发;温度养护需要控制混凝土的温度,避免温度变化过大和产生温度裂缝。
7. 质量控制要点:在高铁桥梁箱梁施工中,质量控制是至关重要的。
质量控制要点包括验收标准的合理确定、施工过程中的监控和检测、施工工艺和技术的合理选择等。
还可以借助先进的工艺和技术手段,如无损检测、自动化控制等,提升施工质量的管理和监控能力。
T梁和箱梁在受力特点上有显著的区别。
T梁的受力特点主要表现在其翼板上。
当T形截面的翼板宽度加大时,受压区高度会相应减小,内力偶臂则会相应增大,这意味着所需的受拉钢筋面积会相应减小。
在设计T 梁时,其受力情况和实际受力基本相同,T梁的结构相对简单,通常为一梁一支座的形式,使得负载相对平衡。
相比之下,箱梁的受力则较为复杂。
在箱梁分析中,作用在箱梁上的主要荷载是恒载与活载。
恒载是对称作用的,而箱形梁截面基本上也是对称的,所以恒载一般不会产生偏心作用。
然而,活载可以是对称作用,也可以是非对称偏心作用,需要分别加以考虑。
在偏心荷载作用下,箱梁会产生纵向弯曲、扭转、畸变及横向挠曲四种基本变形状态。
在实际施工使用过程中,T梁和箱梁的受力情况也有所不同。
具体来说,T梁的每一个梁格和主梁分担受力,设计的受力情况和实际的受力基本相同;而箱梁的受力种类比较复杂,受力的变化范围也比较大。
此外,在设计结构方面,T梁的结构比较简单;而箱梁结构中,前后部分的负载对箱梁的上顶板、下底板和肋板的受力的影响较小。
总的来说,T梁和箱梁的受力特点各有千秋,选择使用哪一种主要取决于具体的应用场景和设计需求。
在实际工程中,应根据具体要求和条件来选择最适合的结构形式。
二、技术指标主要技术指标表三、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.混凝土预制主梁、端横梁、封锚、现浇湿接缝混凝土均采用C50,调平层混凝土采用C40;桥面铺装采用沥青混凝土。
1)水泥: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C3A含量不应大于8.0%。
其余技术要求尚应符合GB 175-2007的规定,不应使用其它品种水泥。
2)细骨料: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%,泥块含量不应大于0.5%(高性能混凝土),其余技术要求应符合JTG E42-2005的规定。
3)粗骨料: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JTG E42-2005的规定。
4)选用的骨料应在施工前进行碱活性试验,应优先采用非活性骨料。
不应使用碱-碳酸盐反应活性骨料和膨胀率大于0.20%的碱-硅酸反应活性骨料。
当所采用骨料的碱-硅酸反应膨胀率在0.10%~0.20%时,混凝土中的总碱含量不宜大于3.0kg/m3(特大桥、大桥和重要桥梁不宜大于1.8kg/m3),且应经碱-骨料反应抑制措施有效性试验验证合格。
5)混凝土拌和及养护用水应符合JGJ 63-2006的规定要求。
混凝土拌和物(含封锚混凝土)中各种原材料引入的氯离子总量不得超过胶凝材料总量的0.06%。
6)混凝土矿物掺和料应采用性能稳定的粉煤灰,粉煤灰氯离子含量不宜大于0.02%,其余性能应符合GB/T 1596-2005中I级粉煤灰的规定。
预制箱梁质量通病分析与控制措施预制箱梁是工业建筑领域最常见的混凝土梁之一,广泛用于桥梁、隧道、高速公路、城市轨道交通等领域。
在项目实施过程中,预制箱梁的质量是至关重要的。
然而,预制箱梁在施工过程中存在一些通病,比如拼缝质量差、钢筋错位、预应力张拉质量差等问题,会直接影响预制箱梁的使用寿命和安全性。
本文将对预制箱梁质量通病进行分析,并提出相应的控制措施。
一、拼缝质量差拼缝是预制箱梁中最容易出现质量问题的区域。
一方面,拼缝处需要进行钢筋焊接,焊接的质量会直接影响拼缝的强度和耐久性。
另一方面,拼缝处的混凝土浇筑和粘贴需要达到很高的工艺要求,否则会引发严重的质量隐患。
为了解决拼缝质量差的问题,首先需要在设计阶段就加强拼接结构的优化和研究,在施工阶段需要加强拼缝区域的管理和监测。
拼缝处的焊接需要特别注意焊缝的质量,焊接工艺需要严格控制,确保焊接的强度和稳定性。
同时,对于混凝土浇筑和粘贴的要求也需要更高的标准,对施工人员进行相关技术培训,提高他们的技术水平和工艺素质。
二、钢筋错位钢筋错位是预制箱梁质量问题中最严重的问题之一,也是导致诸多桥梁事故的重要原因。
钢筋错位情况严重可能导致预制箱梁整体强度下降,影响使用寿命和安全性。
为了避免钢筋错位的问题,需要从钢筋生产、加工、运输、施工等环节都进行全程监控和管理。
在生产阶段,需要对钢筋质量进行抽检,排除质量问题。
在加工和运输中,需要加强对钢筋的保护,避免钢筋弯曲、磨损等情况。
在施工阶段,需要对钢筋进行鉴定,并严格按照钢筋排列图施工,杜绝钢筋错位的情况。
三、预应力张拉质量差预应力张拉是预制箱梁质量控制中最重要的一个环节。
预应力张拉不当会导致梁体强度下降、破裂等情况。
预应力张拉的质量需要从预应力钢筋、锚固系统、张拉设备、作业环境、作业人员等多个方面确保。
在预应力钢筋的选用上,需要排除不合格的产品,选择符合要求的产品。
在锚固系统的设计和选型上,需要符合国家标准和规范,确保锚固效果稳定可靠。
现浇箱梁拼宽桥上部结构受力特性分析第一篇范文:现浇箱梁拼宽桥上部结构受力特性分析桥梁作为现代交通工程的重要组成部分,其结构的安全性与功能性直接关系到整个交通系统的稳定运行。
在我国,随着经济的发展和交通需求的增加,对现有桥梁进行拓宽改造已成为一种常见的工程实践。
其中,现浇箱梁作为一种常用的桥梁上部结构形式,在拼宽桥中的应用尤为广泛。
本文将对现浇箱梁拼宽桥上部结构的受力特性进行分析,以期为类似工程提供参考。
一、现浇箱梁拼宽桥的结构特点现浇箱梁桥因其施工方便、结构整体性好、承载能力较强等特点,在桥梁工程中得到了广泛应用。
在进行桥梁拓宽时,通常采用将新旧桥梁上部结构连接在一起的方式,使得拼宽后的桥梁能够满足更大的交通需求。
这种连接方式要求新旧桥梁的受力特性必须得到充分考虑,以确保桥梁的稳定性和安全性。
二、现浇箱梁拼宽桥的受力特性分析2.1 荷载作用下的受力分析在荷载作用下,现浇箱梁拼宽桥的受力特点主要表现在以下几个方面:(1)剪力分布:拼宽桥的剪力主要集中在连接部位,这是因为连接部位的受力性能直接影响到整个桥梁的稳定性和承载能力。
(2)弯矩分布:拼宽桥的弯矩分布受到多种因素的影响,如桥梁的跨径比、荷载分布、材料性能等。
一般来说,新旧桥梁的弯矩分布会有所差异,需要在设计时进行充分考虑。
(3)轴力分布:轴力是桥梁承受的一种重要内力,其分布特点对桥梁的受力性能有直接影响。
在拼宽桥中,轴力的分布通常会受到桥梁截面尺寸、材料性能等因素的影响。
2.2 温度作用下的受力分析温度变化对现浇箱梁拼宽桥的受力特性也有较大影响。
由于现浇箱梁桥的混凝土材料具有热膨胀系数较大的特点,因此在温度变化时,桥梁会产生较大的温度应力。
这种应力可能会导致桥梁出现裂缝、变形等问题,因此在设计时需要充分考虑温度对桥梁受力性能的影响。
2.3 施工过程中的受力分析在现浇箱梁拼宽桥的施工过程中,支架的稳定性、模板的安装、混凝土的浇筑等因素都可能对桥梁的受力特性产生影响。
深圳沿江三标总共有预制箱梁 1134 片,到目前为止,已经生产小箱梁 360 余片,在箱梁预制的过程中,存在一些向来以来都有的质量通病,下面将就这些存在的质量通病进行逐一总结,分析::模板施工过程中时常存在的问题:外模腹板高度偏差过大;底腹板端头模装倾斜,与腹板外模不垂直;翼板高度调节不对;,导致漏浆;控制措施:1.5—2 公分,由于为防止在进行砼浇筑时导致的内模上浮,所以浇筑前通过拉杆将内模拉在底模上,时间久了,底模由于长期受向上的拉力,反拱逐渐变小或者消失,所以,每一个台座在浇筑 10 片梁之后让测量组进行一次底模反拱的复测,对于不符合反拱要求的进行重新调试.外模腹板高度是否准确是控制箱梁横坡的关键因素,对于新梁场,现场要求腹板高边 152。
5 公分,腹板底边 148。
5 公分,误差在 1 公分之内;对于旧梁场,在由于从大铲湾第五联 23#墩开始,右幅横坡逐渐在变,所以在控制外模腹板高度的同时,还要进行翼板的调节控制,从而来进行横坡的调节,这就需要现场技术员在每片梁浇筑前有水准仪进行翼板高度的测量,来控制横坡.腹板端头模在安装的过程中必须注意要与腹板外模,底模相垂直,端头模装斜会导致两边腹板长度不一,影响到张拉时的伸长量,更重要的是有可能影响到架梁,在报检底腹板前需要技术员现场进行量测。
2%的箱梁,其横坡需要通过调节翼板高度来控制,要求现场技术员在浇筑前用水准仪进行复核.,时常是端头模的上端往外倾斜,这样便会导致从底板量测时,梁长符合要求 ,但量测顶板时,发现梁长长了不少,同时也给架梁造成严重影响,顶板超长直接导致两联之间的伸缩缝过小或者是没有,到时候影响到伸缩缝装置的安装。
所以要求在封端装模前,技术员控制好端头模下端位置,同时进行挂垂线,保证上端与下端处于同一竖直面上,这样就会避免浮现顶板超长的问题。
,上紧底拉杆之后再用玻璃胶进行第二次封堵.对于腹板,顶板端头模之间的接缝以及模板上的钢筋小空洞,要求工班用海绵塞好,把漏浆降至至少。
现浇箱梁施工危险源辨识与分析
一、危险源辨识与评价
根据以上风险估测方法,对现浇梁施工过程主要危险源进行分析和风险估测,从而得出危险源辨识及风险评价一览表如下所示:
表1 现浇箱梁施工危险有害因素辨识及评价一览表
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二、风险分析结论
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根据现浇梁施工作业风险LEC法评估结果表,显著以上危险的有30项,主要潜在事故类型:触电、起重伤害、机械伤害、物体打击、高处坠落、坍塌,其中3级风险30项,需要制定针对性安全措施,施工期间,严格落实领导带班制度。
表2显著危害因素清单
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箱梁体外预应力加固效果的分析箱梁是一种常见的桥梁结构,其主要承受桥面荷载和自重荷载的作用。
为了增强箱梁的承载能力和抗震性能,常常采用预应力加固技术。
预应力加固效果的分析是评价箱梁工程质量和安全性的重要指标,本文将从箱梁预应力加固的目的、原理和效果三个方面进行分析。
一、预应力加固的目的箱梁的预应力加固主要是通过施加预应力,改变结构内力分布,使得结构在荷载作用下的受力状态更加优越,从而增强结构抗弯、抗剪和抗震能力。
预应力加固的目的主要有以下几点:1.增强梁的承载能力:预应力加固可以通过施加预压力,降低箱梁在受载时的挠度和变形,从而提高梁的承载能力和刚度。
2.提高桥梁的抗弯能力:预应力加固使得梁的下弦部位受到压力,上弦部位受到拉力,有效抵抗弯曲力的作用,增加梁的抗弯能力。
3.增强梁的抗剪能力:预应力加固可以提高梁的剪切承载能力,减小梁上剪切破坏的可能性。
4.提高结构的抗震性能:通过施加预应力,增大结构的刚度和稳定性,提高结构在地震作用下的抗震能力。
二、预应力加固的原理预应力加固的原理是利用预应力的拉力抵消荷载引起的结构内力,从而使结构保持在较小的应力范围内。
预应力可以分为内力矩预应力和剪力预应力两种类型,其原理如下:1.内力矩预应力原理:通过施加预应力,使得结构内部产生不均衡的拉力分布,从而形成预应力内力矩,进而提高结构的抗弯能力。
2.剪力预应力原理:通过将预应力施加在剪切构件上,提高结构的抗剪能力。
预应力的拉力可以增大结构的剪切强度,降低结构在剪切作用下的变形和破坏。
三、预应力加固的效果预应力加固可以显著改善箱梁的力学性能和工程质量1.提高结构的强度和刚度:通过施加预应力,改变结构内力分布,可以增加结构的强度和刚度,提高其整体承载能力。
2.减小结构的挠度和变形:预应力加固可以通过施加预压力,减小结构的挠度和变形,提高结构的整体稳定性和刚度。
3.增强结构的抗震性能:预应力加固能够提高结构的刚度和稳定性,使得结构在地震作用下具有更好的抗震能力。
高铁桥梁箱梁施工技术及质量控制要点分析高铁桥梁是高速铁路建设中不可分割的一部分,桥梁箱梁是桥梁结构的重要组成部分。
本文将分析高铁桥梁箱梁施工技术及质量控制要点。
一、施工技术1. 箱梁安装前准备工作施工前要做好现场规划及车行道通行措施,保证现场交通安全。
需要检查相关工程的基础施工及预埋件的准确位置,桥面支架、起重机械等各项设施的前置准备要做好。
在甲板预制的时候,要做好连接孔、缩口和灌浆等工序的流程,以完成结构件的一体化施工作业。
2. 箱梁吊装箱梁的吊装要注意以下几点:吊装时禁止突然提升,应可控速提升,吊装后的定位应准确,箱梁进场、吊装、调整等施工都要有人员进行配合。
3. 箱梁定位箱梁定位应按设计、规范要求、图纸及现场实际情况进行。
在安放前先进行调整,由预压工程师根据计算结果进行验算,必须做到准确无误。
同时,还要注意箱梁旋转角度和偏移量等参数的调整,确保完美对接。
4. 箱梁焊接箱梁焊接是整个施工过程中最为重要的步骤之一。
首先要保证焊缝的质量符合设计规范,并且焊缝通道要清理干净,无油污、水汽、尘土等有害物质。
在施工过程中,应根据设计要求传递热量、控制焊接的速度和焊接层的厚度,做到均匀、连续,并注意保持一定的倾斜度。
5. 箱梁灌浆施工灌浆施工时要注意材料的选用,应具有良好的流动性、耐水性和耐冻融性,确保框架的紧密性和稳固性。
另外还要注意施工工艺,从下往上进行,避免空隙。
灌浆施工结束后,应及时对梁体表面和孔洞口进行清理,做到让浆液充分固化并达到所设计的强度要求。
二、质量控制要点1. 把握材料质量钢筋、混凝土、浇筑料等材料的质量对箱梁的使用寿命、承重能力等都有重要影响。
因此在挑选材料的时候,应选择生产厂家的信誉度高、工艺合理、检验记录明确的产品。
2. 注重工序管理箱梁的制造有多道工序,每一个环节都应该注重质量控制。
从箱梁预制到安装,都应对干燥度、湿度和温度进行精确的控制,在完成每个工序的时候要严格按照规范和设计要求进行操作。
第六章 箱梁分析 授课主要内容: 主要优点: 抗扭刚度大、有效抵抗正负弯矩、施工方便、整体受力、适应性强、铺设管道方便。 箱梁截面受力特性: 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); 箱梁在偏心荷载作用下,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。 箱梁对称挠曲时的弯曲应力: 箱梁对称挠曲时,产生弯曲正应力、弯曲剪应力。 箱梁的自由扭转应力: 箱梁在无纵向约束,截面可自由凸凹的扭转称为自由扭转,只产生剪应力,不引起纵向正应力; 单室箱梁的自由扭转应力,多室箱梁的自由扭转应力。 箱梁的约束扭转应力: 当箱梁端部有强大横隔板,扭转时截面自由凸凹受到约束称为约束扭转,产生约束扭转正应力与约束扭转剪应力; 这里介绍的约束扭转的实用理论建立是一定的假定之上的。 箱梁的畸变应力: 当箱梁壁较薄时,横隔板较稀时,截面就不能满足周边不变形的假设,则在反对称荷载作用下,截面不但扭转还要畸变,产生畸变翘曲正应力和剪应力,箱壁上也将引起横向弯曲应力; 用弹性地基比拟梁法解析箱梁畸变应力。 箱梁剪力滞效应: 翼缘剪切扭转变形的存在,而使远离梁肋的翼缘不参予承弯工作,这个现象就是剪力滞效应; 可应用变分法的最小势能原理求解。 第六章 箱梁分析 一、主要优点 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; 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。 二、箱梁截面受力特性 一)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。
1、纵向弯曲:对称荷载作用;产生纵向弯曲正应力 M,弯曲剪应力 M。 纵向弯曲产生竖向变位 w,因而在横截面上引起纵向正应力 M及剪应力 M,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,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。
2、横向弯曲:局部荷载作用;产生横向正应力 c。 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,如右图。 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 c,其弯矩图如 下图b)所示。
3、刚性扭转: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 K,翘曲正应力 W,约束扭转剪应力 W。 箱形梁的扭转(这里指刚性扭转,即受扭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 K。 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 W和约束扭转剪应力 W。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,即使不受支承约束,也将产生约束扭转。
4、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 dW,畸变剪应力 dW,横向弯曲应力 dt。
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 dW和畸变剪应力 dW,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 dt(如图所示)。
二)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是计算的重点。 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)。他们引起的应力状态为:
纵向弯曲---纵向弯曲正应力 M,弯曲剪应力 M
横向弯曲---横向正应力 c
扭转---自由扭转剪应力 K,翘曲正应力 W,约束扭转剪应力 W
扭转变形---翘曲正应力 dW,畸变剪应力 dW,横向弯曲应力 dt 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 dwwMZ)( 剪应力 dwwkM
在纵截面上: 横向弯曲应力 dtcS)( 1、弯曲正应力 箱梁在对称挠曲时,仍认为服从平截面假定原则,梁截面上某点的应力与距中性轴的距离成正比。因此,箱梁的弯曲正应力为:
XMI
MY
应指出,如同T梁或I梁一样,箱梁顶、底板中的弯曲正应力,是通过顶、底板与腹板相接处的受剪面传递的,因而在顶、底板上的应力分布也是不均匀的,这一不均匀分布现象由剪力滞效应引起。 2、弯曲剪应力 1)开口截面:由材料力学中的一般梁理论,可直接得出。 一般梁理论中,开口截面弯曲剪应力计算公式为:
XXySXyXbISQydAbI
Q
0
式中:b——计算剪应力处的梁宽; SXydAS
0是由截面的自由表面(剪应力等于零处)积分至所求剪应力处的面积矩(或静矩)。
2)闭口单室截面: 问题---无法确定积分起点; 解决方法---在平面内为超静定结构,必须通过变形协调条件赘余力剪力流q方可求解。
图a所示箱梁,在截面的任一点切开。假设一未知剪力流 1q,对已切开的截面可利用式
XXySXyXbISQydAbI
Q
0计算箱梁截面上各点的剪力流 0q。由剪力流 0q与 1q的作用,在截面切
开处的相对剪切变形为零,即: sds0
(a)
此处 ds是沿截面周边量取的微分长度,符号 s表示沿周边积分一圈,剪应变为:
tGqGM
(b)
而剪力流 10qqq (c) 将式(b)与式(c)代入式(a),则得:
010sdst
而 xxyISQq00代入上式得: 010sxxystdsqdstI
SQ
tdstdsS
I
Q
qs
xsxy0
1
于是,箱梁的弯曲剪应力为: xbxyMStIQqqttq)(110 式中 1,110xyxxbIQqqSS为时的超静定剪力流。 可见,单箱梁的弯曲剪应力的计算公式在形式上与开口截面剪应力计算公式相似,唯静矩计算方法
不同。实质上, xbS静矩计算式包含着确定剪应力零点位置的计算,它的物理含义与 0xS并没有什么区别。 3)闭口多室截面: 每一室设一个切口,每个切口列一个变形协调方程,联合求解可得各室剪力流; 如是单箱多室截面,则应将每个室都切开(如图所示),按每个箱室分别建立变形协调方程,联立
解出各室的超静定未知剪力流 iq:
其一般式为: 0][1,1,110iiiiiiiiiitdsqtdsqtdsqdst
q
图示的单箱三室截面,可写出如下方程: 112,121010tdsqtdsqds
t
q
222,13,2312020[tdsqtdsqtdsqds
t
q
333,223030tdsqtdsqds
t
q
从联立方程中解出超静定未知剪力流 1q、 2q和 3q,则最终剪力流为: 3210qqqqq