第四章 结构分析及评价
目 录
4.1 范围……………………………………………………………………………………………………4-1
4.2 定义……………………………………………………………………………………………………4-2
4.3 符号……………………………………………………………………………………………………4-5
4.4 已获认可的结构分析法………………………………………………………………………………4-9
4.5 数学建模…………………………………………………………………………………………4-9
4.5.1 一般规定………………………………………………………………………………………4-9
4.5.2 结构材料特性………………………………………………………………………………4-10
4.5.2.1 弹性与非弹性性能………………………………………………………………………4-10
4.5.2.2 弹性性能…………………………………………………………………………………4-10
4.5.2.3 非弹性性能………………………………………………………………………………4-10
4.5.3 几何形状……………………………………………………………………………………4-11
4.5.3.1 小挠度理论………………………………………………………………………………4-11
4.5.3.2 大挠度理论………………………………………………………………………………4-12
4.5.3.2.1 一般规定……………………………………………………………………………4-12
4.5.3.2.2 近似法………………………………………………………………………………4-12
4.5.3.2.2a 一般规定………………………………………………………………………4-12
4.5.3.2.2b 弯矩放大一梁柱………………………………………………………………4-13
4.5.3.2.2c 弯矩放大一拱…………………………………………………………………4-14
4.5.3.2.3 精确法………………………………………………………………………………4-15
4.5.4 模型边界条件…………………………………………………………………………4-15
4.5.5 等效构件……………………………………………………………………………………4-15
4.6 静力分析……………………………………………………………………………………………4-15
4.6.1 平面上几何形状的影响……………………………………………………………………4-15
4.6.1.1 平面上长宽比……………………………………………………………………………4-15
4.6.1.2 水平面内成弯曲的结构…………………………………………………………………4-16
4.6.1.2.1 一般规定……………………………………………………………………………4-16
4.6.1.2.2 具有抗扭刚度的单主梁上部结构…………………………………………………4-16
4.6.1.2.3 多室混凝土箱梁……………………………………………………………………4-16
4.6.1.2.4 多钢梁上部结构……………………………………………………………………4-17
4.6.1.2.4a 一般规定………………………………………………………………………4-17
4.6.1.2.4b 工字型梁………………………………………………………………………4-17
4.6.1.2.4c 封闭式箱梁和槽梁……………………………………………………………4-18
4.6.2 近似分析法…………………………………………………………………………………4-18
4.6.2.1 桥面………………………………………………………………………………………4-18
4.6.2.1.1 一般规定……………………………………………………………………………4-18
4.6.2.1.2 适用性………………………………………………………………………………4-19
AASHTO LRFD 桥梁设计规范（2010）
4-II
4.6.2.1.3 等效内侧板条的宽度………………………………………………………………4-19
4.6.2.1.4 在板边缘的等效板条的宽度………………………………………………………4-21
4.6.2.1.4a 一般规定………………………………………………………………………4-21
4.6.2.1.4b 纵边……………………………………………………………………………4-21
4.6.2.1.4c 横边……………………………………………………………………………4-21
4.6.2.1.5 轮载分配……………………………………………………………………………4-21
4.6.2.1.6 力效应计算…………………………………………………………………………4-22
4.6.2.1.7 横截面的框架作用…………………………………………………………………4-22
4.6.2.1.8 完全填充式和部分填充式格构上的活载力效应，未填充式钢筋混凝土组合格构桥
面上的活载力效应……………………………………………………………………4-23
4.6.2.1.9 非弹性分析…………………………………………………………………………4-24
4.6.2.2 梁一板桥…………………………………………………………………………………4-24
4.6.2.2.1 应用…………………………………………………………………………………4-24
4.6.2.2.2 用于弯矩和剪力的分配系数法……………………………………………………4-30
4.6.2.2.2a 带有木桥面的内梁……………………………………………………………4-30
4.6.2.2.2b 带有混凝土桥面的内梁………………………………………………………4-31
4.6.2.2.2c 带波纹钢桥面的内梁…………………………………………………………4-33
4.6.2.2.2d 外梁……………………………………………………………………………4-33
4.6.2.2.2e 斜桥……………………………………………………………………………4-35
4.6.2.2.2f 桥面横梁的弯矩和剪力………………………………………………………4-35
4.6.2.2.3 用于剪力的分配系数法……………………………………………………………4-36
4.6.2.2.3a 内梁……………………………………………………………………………4-36
4.6.2.2.3b 外梁……………………………………………………………………………4-37
4.6.2.2.3c 斜桥……………………………………………………………………………4-38
4.6.2.2.4 曲线钢桥……………………………………………………………………………4-38
4.6.2.2.5 其他交通引起的特殊荷载…………………………………………………………4-39
4.6.2.3 板桥的等效条宽度……………………………………………………………………4-40
4.6.2.4 桁架桥和拱桥…………………………………………………………………………4-41
4.6.2.5 有效长度系数,K………………………………………………………………………4-41
4.6.2.6 有效翼缘宽度…………………………………………………………………………4-45
4.6.2.6.1 一般规定……………………………………………………………………………4-45
4.6.2.6.2 分段式混凝土箱梁及单室现浇箱梁………………………………………………4-48
4.6.2.6.3 现浇多室上部结构…………………………………………………………………4-50
4.6.2.6.4 正交异性钢桥面……………………………………………………………………4-50
4.6.2.6.5 横梁和整体式盖梁………………………………………………………………4-53
4.6.2.7 多梁桥的侧向风荷载分布……………………………………………………………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 地震横向荷载分布……………………………………………………………………4-55
第四章 结构分析及评价
4-III
4.6.2.8.1 适用性………………………………………………………………………………4-55
4.6.2.8.2 设计准则……………………………………………………………………………4-55
4.6.2.8.3 荷载分配……………………………………………………………………………4-55
4.6.2.9 分段式混凝土桥梁分析…………………………………………………………………4-56
4.6.2.9.1 一般规定……………………………………………………………………………4-56
4.6.2.9.2 拉-压杆模型…………………………………………………………………………4-56
4.6.2.9.3 有效翼缘宽度………………………………………………………………………4-56
4.6.2.9.4 横向分析……………………………………………………………………………4-56
4.6.2.9.5 纵向分析……………………………………………………………………………4-57
4.6.2.9.5a 一般规定………………………………………………………………………4-57
4.6.2.9.5b 装配分析………………………………………………………………………4-57
4.6.2.9.5c 最终结构体系分析……………………………………………………………4-57
4.6.2.10 箱型涵洞的等效条宽度………………………………………………………………4-57
4.6.2.10.1 一般规定…………………………………………………………………………4-57
4.6.2.10.2 例一：车道平行于跨度……………………………………………………………4-57
4.6.2.10.3 例二：车道垂直于跨度…………………………………………………………4-58
4.6.2.10.4 预浇箱涵…………………………………………………………………………4-58
4.6.3 精确分析法…………………………………………………………………………………4-59
4.6.3.1 一般规定…………………………………………………………………………………4-59
4.6.3.2 桥面………………………………………………………………………………………4-59
4.6.3.2.1 一般规定……………………………………………………………………………4-59
4.6.3.2.2 各向同性板模型……………………………………………………………………4-60
4.6.3.2.3 正交异性板模型……………………………………………………………………4-60
4.6.3.3 梁一板桥…………………………………………………………………………………4-60
4.6.3.3.1 一般规定……………………………………………………………………………4-60
4.6.3.3.2 曲线钢桥……………………………………………………………………………4-61
4.6.3.4 多室及单室箱梁桥………………………………………………………………………4-61
4.6.3.5 桁架桥……………………………………………………………………………………4-62
4.6.3.6 拱桥………………………………………………………………………………………4-62
4.6.3.7 斜拉桥……………………………………………………………………………………4-62
4.6.3.8 悬索桥……………………………………………………………………………………4-63
4.6.4 连续梁桥中负弯矩的重分布………………………………………………………………4-64
4.6.4.1 一般规定…………………………………………………………………………………4-64
4.6.4.2 精确法……………………………………………………………………………………4-64
4.6.4.3 近似法…………………………………………………………………………………4-64
4.6.5 稳定性………………………………………………………………………………………4-64
4.6.6 温度梯度分析………………………………………………………………………………4-64
4.7 动力分析……………………………………………………………………………………………4-65
4.7.1 结构动力特性的基本要求…………………………………………………………………4-65
4.7.1.1 总则………………………………………………………………………………………4-65
AASHTO LRFD 桥梁设计规范（2010）
4-IV
4.7.1.2 质量分布…………………………………………………………………………………4-66
4.7.1.3 刚度………………………………………………………………………………………4-67
4.7.1.4 阻尼………………………………………………………………………………………4-67
4.7.1.5 固有频率…………………………………………………………………………………4-67
4.7.2 弹性动力响应………………………………………………………………………………4-67
4.7.2.1 车辆引起的振动…………………………………………………………………………4-67
4.7.2.2 风致振动…………………………………………………………………………………4-67
4.7.2.2.1 风速…………………………………………………………………………………4-67
4.7.2.2.2 动力效应……………………………………………………………………………4-68
4.7.2.2.3 设计考虑……………………………………………………………………………4-68
4.7.3 非弹性动力反应……………………………………………………………………………4-68
4.7.3.1 总则………………………………………………………………………………………4-68
4.7.3.2 塑性铰和屈服线…………………………………………………………………………4-68
4.7.4 对地震荷载的分析…………………………………………………………………………4-68
4.7.4.1 总则………………………………………………………………………………………4-68
4.7.4.2 单跨桥……………………………………………………………………………………4-69
4.7.4.3 多跨桥……………………………………………………………………………………4-69
4.7.4.3.1 分析方法的选用……………………………………………………………………4-69
4.7.4.3.2 单振型分析法………………………………………………………………………4-70
4.7.4.3.2a 一般规定………………………………………………………………………4-70
4.7.4.3.2b 单振型反应谱法………………………………………………………………4-70
4.7.4.3.2c 均布荷载法……………………………………………………………………4-71
4.7.4.3.3 多振型反应谱法……………………………………………………………………4-72
4.7.4.3.4 时程法……………………………………………………………………………4-73
4.7.4.3.4a 一般规定………………………………………………………………………4-73
4.7.4.3.4b 加速度时程……………………………………………………………………4-73
4.7.4.4 最小支撑长度要求………………………………………………………………………4-75
4.7.4.5 P-Δ 要求…………………………………………………………………………………4-76
4.7.5 撞击荷载分析………………………………………………………………………………4-77
4.7.6 爆破效应分析………………………………………………………………………………4-77
4.8 用物理模型分析……………………………………………………………………………………4-77
4.8.1 比例模型试验………………………………………………………………………………4-77
4.8.2 桥梁试验……………………………………………………………………………………4-77
4.9 参考文献……………………………………………………………………………………………4-78
附录 A4 桥面板设计表………………………………………………………………………………4-86