荷載系數法公路橋梁設計規范 LRFD 第四章 結構分析及評價

第四章 結構分析及評價
目 錄
4.1 范圍……………………………………………………………………………………………………4-1
4.2 定義……………………………………………………………………………………………………4-2
4.3 符號……………………………………………………………………………………………………4-5
4.4 已獲認可的結構分析法………………………………………………………………………………4-9
4.5 數學建模…………………………………………………………………………………………4-9
4.5.1 一般規定………………………………………………………………………………………4-9
4.5.2 結構材料特性………………………………………………………………………………4-10
4.5.2.1 彈性與非彈性性能………………………………………………………………………4-10
4.5.2.2 彈性性能…………………………………………………………………………………4-10
4.5.2.3 非彈性性能………………………………………………………………………………4-10
4.5.3 幾何形狀……………………………………………………………………………………4-11
4.5.3.1 小撓度理論………………………………………………………………………………4-11
4.5.3.2 大撓度理論………………………………………………………………………………4-12
4.5.3.2.1 一般規定……………………………………………………………………………4-12
4.5.3.2.2 近似法………………………………………………………………………………4-12
4.5.3.2.2a 一般規定………………………………………………………………………4-12
4.5.3.2.2b 彎矩放大一梁柱………………………………………………………………4-13
4.5.3.2.2c 彎矩放大一拱…………………………………………………………………4-14
4.5.3.2.3 精確法………………………………………………………………………………4-15
4.5.4 模型邊界條件…………………………………………………………………………4-15
4.5.5 等效構件……………………………………………………………………………………4-15
4.6 靜力分析……………………………………………………………………………………………4-15
4.6.1 平面上幾何形狀的影響……………………………………………………………………4-15
4.6.1.1 平面上長寬比……………………………………………………………………………4-15
4.6.1.2 水平面內成彎曲的結構…………………………………………………………………4-16
4.6.1.2.1 一般規定……………………………………………………………………………4-16
4.6.1.2.2 具有抗扭剛度的單主梁上部結構…………………………………………………4-16
4.6.1.2.3 多室混凝土箱梁……………………………………………………………………4-16
4.6.1.2.4 多鋼梁上部結構……………………………………………………………………4-17
4.6.1.2.4a 一般規定………………………………………………………………………4-17
4.6.1.2.4b 工字型梁………………………………………………………………………4-17
4.6.1.2.4c 封閉式箱梁和槽梁……………………………………………………………4-18
4.6.2 近似分析法…………………………………………………………………………………4-18
4.6.2.1 橋面………………………………………………………………………………………4-18
4.6.2.1.1 一般規定……………………………………………………………………………4-18
4.6.2.1.2 適用性………………………………………………………………………………4-19
AASHTO LRFD 橋梁設計規范(2010)
4-II
4.6.2.1.3 等效內側板條的寬度………………………………………………………………4-19
4.6.2.1.4 在板邊緣的等效板條的寬度………………………………………………………4-21
4.6.2.1.4a 一般規定………………………………………………………………………4-21
4.6.2.1.4b 縱邊……………………………………………………………………………4-21
4.6.2.1.4c 橫邊……………………………………………………………………………4-21
4.6.2.1.5 輪載分配……………………………………………………………………………4-21
4.6.2.1.6 力效應計算…………………………………………………………………………4-22
4.6.2.1.7 橫截面的框架作用…………………………………………………………………4-22
4.6.2.1.8 完全填充式和部分填充式格構上的活載力效應,未填充式鋼筋混凝土組合格構橋
面上的活載力效應……………………………………………………………………4-23
4.6.2.1.9 非彈性分析…………………………………………………………………………4-24
4.6.2.2 梁一板橋…………………………………………………………………………………4-24
4.6.2.2.1 應用…………………………………………………………………………………4-24
4.6.2.2.2 用于彎矩和剪力的分配系數法……………………………………………………4-30
4.6.2.2.2a 帶有木橋面的內梁……………………………………………………………4-30
4.6.2.2.2b 帶有混凝土橋面的內梁………………………………………………………4-31
4.6.2.2.2c 帶波紋鋼橋面的內梁…………………………………………………………4-33
4.6.2.2.2d 外梁……………………………………………………………………………4-33
4.6.2.2.2e 斜橋……………………………………………………………………………4-35
4.6.2.2.2f 橋面橫梁的彎矩和剪力………………………………………………………4-35
4.6.2.2.3 用于剪力的分配系數法……………………………………………………………4-36
4.6.2.2.3a 內梁……………………………………………………………………………4-36
4.6.2.2.3b 外梁……………………………………………………………………………4-37
4.6.2.2.3c 斜橋……………………………………………………………………………4-38
4.6.2.2.4 曲線鋼橋……………………………………………………………………………4-38
4.6.2.2.5 其他交通引起的特殊荷載…………………………………………………………4-39
4.6.2.3 板橋的等效條寬度……………………………………………………………………4-40
4.6.2.4 桁架橋和拱橋…………………………………………………………………………4-41
4.6.2.5 有效長度系數,K………………………………………………………………………4-41
4.6.2.6 有效翼緣寬度…………………………………………………………………………4-45
4.6.2.6.1 一般規定……………………………………………………………………………4-45
4.6.2.6.2 分段式混凝土箱梁及單室現澆箱梁………………………………………………4-48
4.6.2.6.3 現澆多室上部結構…………………………………………………………………4-50
4.6.2.6.4 正交異性鋼橋面……………………………………………………………………4-50
4.6.2.6.5 橫梁和整體式蓋梁………………………………………………………………4-53
4.6.2.7 多梁橋的側向風荷載分布……………………………………………………………4-53
4.6.2.7.1 1 形截面……………………………………………………………………………4-53
4.6.2.7.2 箱形截面……………………………………………………………………………4-54
4.6.2.7.3 施工…………………………………………………………………………………4-54
4.6.2.8 地震橫向荷載分布……………………………………………………………………4-55
第四章 結構分析及評價
4-III
4.6.2.8.1 適用性………………………………………………………………………………4-55
4.6.2.8.2 設計準則……………………………………………………………………………4-55
4.6.2.8.3 荷載分配……………………………………………………………………………4-55
4.6.2.9 分段式混凝土橋梁分析…………………………………………………………………4-56
4.6.2.9.1 一般規定……………………………………………………………………………4-56
4.6.2.9.2 拉-壓桿模型…………………………………………………………………………4-56
4.6.2.9.3 有效翼緣寬度………………………………………………………………………4-56
4.6.2.9.4 橫向分析……………………………………………………………………………4-56
4.6.2.9.5 縱向分析……………………………………………………………………………4-57
4.6.2.9.5a 一般規定………………………………………………………………………4-57
4.6.2.9.5b 裝配分析………………………………………………………………………4-57
4.6.2.9.5c 最終結構體系分析……………………………………………………………4-57
4.6.2.10 箱型涵洞的等效條寬度………………………………………………………………4-57
4.6.2.10.1 一般規定…………………………………………………………………………4-57
4.6.2.10.2 例一:車道平行于跨度……………………………………………………………4-57
4.6.2.10.3 例二:車道垂直于跨度…………………………………………………………4-58
4.6.2.10.4 預澆箱涵…………………………………………………………………………4-58
4.6.3 精確分析法…………………………………………………………………………………4-59
4.6.3.1 一般規定…………………………………………………………………………………4-59
4.6.3.2 橋面………………………………………………………………………………………4-59
4.6.3.2.1 一般規定……………………………………………………………………………4-59
4.6.3.2.2 各向同性板模型……………………………………………………………………4-60
4.6.3.2.3 正交異性板模型……………………………………………………………………4-60
4.6.3.3 梁一板橋…………………………………………………………………………………4-60
4.6.3.3.1 一般規定……………………………………………………………………………4-60
4.6.3.3.2 曲線鋼橋……………………………………………………………………………4-61
4.6.3.4 多室及單室箱梁橋………………………………………………………………………4-61
4.6.3.5 桁架橋……………………………………………………………………………………4-62
4.6.3.6 拱橋………………………………………………………………………………………4-62
4.6.3.7 斜拉橋……………………………………………………………………………………4-62
4.6.3.8 懸索橋……………………………………………………………………………………4-63
4.6.4 連續梁橋中負彎矩的重分布………………………………………………………………4-64
4.6.4.1 一般規定…………………………………………………………………………………4-64
4.6.4.2 精確法……………………………………………………………………………………4-64
4.6.4.3 近似法…………………………………………………………………………………4-64
4.6.5 穩定性………………………………………………………………………………………4-64
4.6.6 溫度梯度分析………………………………………………………………………………4-64
4.7 動力分析……………………………………………………………………………………………4-65
4.7.1 結構動力特性的基本要求…………………………………………………………………4-65
4.7.1.1 總則………………………………………………………………………………………4-65
AASHTO LRFD 橋梁設計規范(2010)
4-IV
4.7.1.2 質量分布…………………………………………………………………………………4-66
4.7.1.3 剛度………………………………………………………………………………………4-67
4.7.1.4 阻尼………………………………………………………………………………………4-67
4.7.1.5 固有頻率…………………………………………………………………………………4-67
4.7.2 彈性動力響應………………………………………………………………………………4-67
4.7.2.1 車輛引起的振動…………………………………………………………………………4-67
4.7.2.2 風致振動…………………………………………………………………………………4-67
4.7.2.2.1 風速…………………………………………………………………………………4-67
4.7.2.2.2 動力效應……………………………………………………………………………4-68
4.7.2.2.3 設計考慮……………………………………………………………………………4-68
4.7.3 非彈性動力反應……………………………………………………………………………4-68
4.7.3.1 總則………………………………………………………………………………………4-68
4.7.3.2 塑性鉸和屈服線…………………………………………………………………………4-68
4.7.4 對地震荷載的分析…………………………………………………………………………4-68
4.7.4.1 總則………………………………………………………………………………………4-68
4.7.4.2 單跨橋……………………………………………………………………………………4-69
4.7.4.3 多跨橋……………………………………………………………………………………4-69
4.7.4.3.1 分析方法的選用……………………………………………………………………4-69
4.7.4.3.2 單振型分析法………………………………………………………………………4-70
4.7.4.3.2a 一般規定………………………………………………………………………4-70
4.7.4.3.2b 單振型反應譜法………………………………………………………………4-70
4.7.4.3.2c 均布荷載法……………………………………………………………………4-71
4.7.4.3.3 多振型反應譜法……………………………………………………………………4-72
4.7.4.3.4 時程法……………………………………………………………………………4-73
4.7.4.3.4a 一般規定………………………………………………………………………4-73
4.7.4.3.4b 加速度時程……………………………………………………………………4-73
4.7.4.4 最小支撐長度要求………………………………………………………………………4-75
4.7.4.5 P-Δ 要求…………………………………………………………………………………4-76
4.7.5 撞擊荷載分析………………………………………………………………………………4-77
4.7.6 爆破效應分析………………………………………………………………………………4-77
4.8 用物理模型分析……………………………………………………………………………………4-77
4.8.1 比例模型試驗………………………………………………………………………………4-77
4.8.2 橋梁試驗……………………………………………………………………………………4-77
4.9 參考文獻……………………………………………………………………………………………4-78
附錄 A4 橋面板設計表………………………………………………………………………………4-86
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