1.活荷载的不利布置
连续梁、板上的荷载有恒荷载和活荷载。一旦结构建成使用,恒荷载的量值和作用形式及位置在结构整个使用期间基本保持不变;而活荷载的作用位置是可以改变的,因此在设计连续梁、板时,应研究活荷载如何布置将使梁、板内某一截面的内力绝对值最大,这种布置称为活荷载的最不利布置。也就是说,活荷载的最不利布置是指在这种情况下可以得到支座截面或跨内截面的最大内力(绝对值)。
下面来讨论连续梁的各种活荷载的最不利布置,图1.8为五跨连续梁各单跨布置活荷载时的弯矩图和剪力图。由图可知,在第一跨或第三跨布置活荷载时,均在第一、第三、第五跨产生跨内截面最大正弯矩,而在第二跨布置活荷载时,则在第一、第三、第五跨产生跨内截面最大负弯矩,这样不难发现活荷载最不利布置的规律(图1.9):
图1.8 单跨活荷载作用下连续梁内力图
图1.9 活荷载的最不利布置
(a)第一、第三、第五跨跨内截面最大正弯矩的活荷载布置;
(b)第二、第四跨跨内截面最大正弯矩的活荷载布置;
(c)B支座截面最大负弯矩和最大剪力的活荷载布置
(1)求某跨跨内截面最大正弯矩时,除应在该跨布置活荷载外,还要每隔一跨布置活荷载。
(2)求某跨跨内截面最大负弯矩时,该跨不布置活荷载,而在其左右邻跨布置,然后隔一跨布置活荷载。
(3)求某支座截面最大的负弯矩时,除应在该支座左右邻跨布置活荷载外,还要每隔一跨布置活荷载。
(4)求某支座左、右截面最大剪力时,活荷载布置与(3)相同。
2.内力计算
明确活荷载不利布置后,可按结构力学的方法求出弯矩和剪力。对于等跨连续梁、板,可由附录2查出相应的弯矩、剪力系数,并利用公式计算跨内或支座截面的最大内力。
3.内力包络图(www.daowen.com)
当求出了支座截面和跨内截面的最大弯矩和最大剪力值后,就可进行截面设计,确定钢筋用量。但这只能确定支座截面和跨内的配筋,而不能确定钢筋在跨内的变化情况,如果要确定梁上部纵向钢筋的切断与下部纵向钢筋的弯起,还需要知道每一跨内最大弯矩和最大剪力的沿跨度的变化情况,这就要求画出弯矩和剪力的包络图,即内力包络图。
内力包络图由内力叠合图形的外包线构成。现以承受均布荷载的五跨等跨连续梁的弯矩包络图来说明。根据活荷载的不同布置情况,每一跨都可以画出跨内截面最大正弯矩、跨内截面最小正弯矩(或最大负弯矩)和左、右支座截面的最大负弯矩等四个弯矩图。当端支座是简支时,边跨只能画出三个弯矩图形,把这些弯矩图形全部叠画在一起,其外包线所构成的弯矩图称为弯矩包络图。如图1.10(a)所示中用加粗黑线表示,它给出了弯矩设计值的上、下限。
图1.10 内力包络图
(a)弯矩包络图;(b)剪力包络图
同理可画出剪力包络图,如图1.10(b)所示。剪力叠合图形可只画两个:左支座最大剪力和右支座最大剪力。
4.支座弯矩和剪力设计值
按弹性理论计算连续梁、板内力时,中间跨的计算跨度取为支座中心线间的距离,这样求得的支座弯矩和支座剪力都是指支座中心处的。当梁、板与支座整体连续现浇时,支座边缘处的截面高度比支座中心的高度小得多,该处虽然弯矩和剪力都不是最大但该处是最危险截面,故应采用支座边缘处的弯矩和剪力进行截面配筋计算。
支座边缘处的弯矩设计值:
支座边缘处的剪力设计值:均布荷载
集中荷载
式中 Mc、Vc——支承中心处的弯矩、剪力设计值;
V0——按简支梁计算的支座剪力设计值(取绝对值);
b——支座宽度。
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