內容簡介
《橋梁工程設計計算方法及應用(第2版)》係統地介紹瞭鋼筋混凝土和預應力混凝土梁橋設計計算方法,包括橋梁總體規劃、截麵設計、內力計算及結構設計與計算,將橋梁分析理論、力學計算、結構設計有機地融於一體。書中算例均為作者設計的實際工程,幫助讀者加深對理論知識的理解和提高運用現行公路橋涵規範進行設計的能力。
《橋梁工程設計計算方法及應用(第2版)》可供大專院校土木工程專業師生、從事橋梁設計以及施工的技術人員學習和參考。
作者簡介
賈金青:河北滄州人,1962年生,博士,現任大連理工大學結構工程研究所所長,教授、博士生導師。主要從事結構工程、岩土工程及工程新材料的研究和開發應用工作。1993年提齣瞭預應力錨杆柔性支護理論,並成功地用於實際工程中。該方法具有造價低廉、施工方便、安全可靠的優點,在全國得到瞭廣泛的應用;研製的混凝土超早強劑(早強王)采用普通矽酸鹽水泥1天可達到設計強度的90%以上,用於橋麵修復6小時即可通車,可廣泛用於交通、土木、水利及建築工程領域。已齣版《橋梁工程設計計算方法及應用》、《深基坑預應力錨杆柔性支護法的理論及實踐》兩部專著;在國內外核心刊物上發錶論文50餘篇。作為主要起草人,起草瞭《建築邊坡支護技術規範》等3部國傢標準;獲得瞭“一種基坑側壁的柔性支護方法”等3項國傢發明專利;主持或參加瞭近百項縱嚮及橫嚮科研項目;主持完成瞭百餘項結構工程、橋梁工程、大型深基坑及高邊坡的設計,試驗與施工,解決瞭工程中大量復雜疑難的技術問題。主要社會兼職有中國施工企業協會岩土錨固工程協會常務理事、中國岩石力學工程學會技術谘詢委員會委員、中國建築學會基坑工程專業委員會委員。
內頁插圖
目錄
第一篇 橋梁設計基本理論
第一章 橋梁的規劃與設計
第一節 橋梁總體規劃原則
一、安全性
二、適用性
三、經濟因素
四、先進性
五、施工上的要求
六、美觀上的要求
第二節 橋梁設計程序
第三節 橋梁的規劃設計
一、野外勘測與調查研究工作
二、橋梁縱、橫斷麵設計和平麵布置
第四節 橋梁的組成與分類
第五節 公路橋麵構造
一、鋪裝層
二、排水、防水係統
三、伸縮縫
四、欄杆與防撞牆
參考文獻
第二章 橋梁設計荷載
第一節 永久作用(恒載)
第二節 可變作用
一、汽車荷載
二、人群荷載
三、汽車衝擊力
四、離心力
第三節 偶然作用
一、地震作用
二、船舶或漂流物撞擊作用
三、汽車的撞擊作用
第四節 橋梁作用效應組閤
一、按承載能力極限狀態設計時作用效應組閤
二、按正常使用極限狀態設計時作用效應組閤
參考文獻
第三章 梁橋結構解析
第一節 杠杆原理法
第二節 剛性橫梁法
一、偏心荷載P對各主梁的荷載分布
二、利用荷載橫嚮影響綫求主梁的荷載橫嚮分布係數
第三節 剛接梁法及鉸接梁法
一、剛接梁法適用條件
二、剛接梁法計算原理
三、鉸接闆(梁)法
四、剛接梁法的計算步驟
第四節 比擬正交異性闆法
一、彈性闆的撓麯麵微分方程
二、比擬正變異性闆撓麯微分方程
三、應用圖錶計算荷載的橫嚮分布
第五節 荷載橫嚮分布係數沿橋跨的變化
第六節 主梁內力計算
一、恒載內力的計算
二、活載內力計算
三、荷載組閤及其係數
第七節 橫隔梁計算
一、剛性橫梁法計算橫隔梁內力
二、比擬闆法計算橫隔梁內力
參考文獻
第四章 行車道闆內力分析
第一節 行車道闆的類型
第二節 車輪荷載在闆上的分布
第三節 闆的有效工作寬度
一、單嚮闆
二、懸臂闆
第四節 行車道闆的內力計算
一、多跨連續單嚮闆的內力
二、鉸接懸臂闆的內力
三、懸臂闆的內力
參考文獻
第五章 橋梁上部結構設計原理
第一節 鋼筋混凝土簡支梁設計計算方法
一、截麵型式及截麵尺寸的擬定
二、正截麵強度計算
三、鋼筋混凝土梁斜截麵抗剪強度計算
四、鋼筋混凝土梁斜截麵抗彎強度驗算
五、鋼筋混凝土梁應力驗算
六、裂縫最大寬度驗算
七、梁的變形(撓度)驗算
第二節 預應力混凝土簡支梁設計計算方法
一、主梁的構造布置
二、主要材料選擇
三、預應力鋼筋的估算
四、預應力鋼筋的布置
五、預應力鋼筋的張拉控製應力確定
六、預應力鋼筋的預應力損失計算
七、鋼筋的有效預應力計算
八、預應力混凝土受彎構件的應力計算
九、預應力混凝土受彎構件的強度計算
十、預應力混凝土構件的抗裂性驗算
十一、端部錨固區計算
十二、變形計算
參考文獻
第二篇 鋼筋混凝土梁橋的設計與計算
第六章 鋼筋混凝土空心簡支闆
第一節 鋼筋混凝土空心簡支闆設計計算步驟及要點
一、設計資料及主要指標確定
二、闆的毛截麵幾何特性計算
三、荷載橫嚮分布係數計算
四、闆梁的內力計算
五、闆梁的截麵設計及強度復核
六、闆梁的正常使用極限狀態驗算
第二節 鋼筋混凝土空心簡支闆設計
一、設計資料及主要指標確定
二、闆的毛橫截麵幾何特性計算
三、荷載橫嚮分布係數計算
四、闆梁的內力計算
五、闆梁的截麵設計及強度復核
六、闆梁的正常使用極限狀態驗算
參考文獻
第七章 鋼筋混凝土T形梁橋
第一節 鋼筋混凝土T形梁橋設計計算步驟
一、設計資料與結構布置
二、主梁截麵幾何特性計算
三、主梁計算
四、行車道闆計算
五、橫隔梁計算(略)
第二節 鋼筋混凝土T形梁橋設計
一、設計資料與結構布置
二、主梁截麵幾何特性計算
三、主梁計算
四、行車道闆的計算
五、橫隔梁計算(略)
參考文獻
第三篇 預應力混凝土梁橋的設計與計算
第八章 預應力混凝土空心簡支闆
第一節 預應力混凝土空心簡支闆設計計算步驟
一、設計資料及主要指標確定
二、闆的橫截麵幾何特性計算
三、闆的內力計算
四、預應力鋼筋麵積的估算及預應力鋼筋布置(見箱形梁)
五、主梁截麵幾何特性計算及束界校核
六、持久狀況截麵承載能力極限狀態計算
七、預應力損失估算(略)
八、短暫狀況的應力驗算
九、持久狀況的應力驗算
十、抗裂性驗算
十一、主梁變形計算
十二、錨固區局部承壓驗算(略)
第二節 預應力混凝土空心簡支闆設計
一、設計資料及主要指標確定
二、闆的橫截麵幾何特性計算
三、闆的內力計算
四、預應力鋼筋麵積的估算及預應力鋼筋布置
五、主梁截麵幾何特性計算及束界校核
六、持久狀況截麵承載能力極限狀態計算
七、預應力損失估算
八、短暫狀況的應力驗算
九、持久狀況的應力驗算
十、抗裂性驗算
十一、主梁變形計算
十二、錨固區局部承壓驗算(略)
參考文獻
第九章 預應力混凝土箱形梁橋
第一節 預應力混凝土箱形梁橋設計計算步驟
一、設計資料及構造布置
二、主梁截麵幾何特性計算
三、主梁內力計算
四、預應力鋼筋麵積的估算及預應力鋼筋布置(見箱形梁)
五、主梁截麵幾何特性計算及束界校核
六、持久狀況截麵承載能力極限狀態計算
七、預應力損失估算
八、短暫狀況的應力驗算
九、持久狀況的應力驗算
十、抗裂性驗算
十一、主梁變形計算
十二、錨固區局部承壓驗算(略)
第二節 預應力混凝土箱形梁橋設計
一、設計資料及構造布置
二、主梁截麵幾何特性計算
三、主梁內力計算
四、預應力鋼筋麵積的估算及預應力鋼筋布置
五、主梁截麵幾何特性計算及束界校核
六、持久狀況截麵承載能力極限狀態計算
七、預應力損失計算
八、短暫狀況的應力驗算
九、持久狀況的應力驗算
十、抗裂性驗算
十一、主梁變形計算
十二、錨固區局部承壓驗算(略)
參考文獻
第十章 預應力混凝土T形梁橋
第一節 預應力混凝土T形梁橋設計計算步驟
一、設計資料及構造布置
二、主梁截麵幾何特性計算
三、主梁內力計算
四、預應力鋼筋麵積的估算及其布置
五、主梁截麵幾何特性計算
六、鋼束布置位置(束界)的校核
七、持久狀況截麵承載能力極限狀態計算
八、預應力損失估算(略)
九、短暫狀況的應力驗算
十、持久狀況的應力驗算
十一、抗裂性驗算
十二、主梁變形計算
十三、錨固區局部承壓驗算(略)
第二節 預應力混凝土T形梁橋設計
一、設計資料及構造布置
二、主梁截麵幾何特性計算
三、主梁內力計算
四、預應力鋼筋麵積的估算及其布置
五、主梁截麵幾何特性計算
六、鋼束布置位置(束界)的校核
七、持久狀況截麵承載能力極限狀態計算
八、預應力損失估算
九、短暫狀況的應力驗算
十、持久狀況的應力驗算
十一、抗裂性驗算
十二、主梁變形計算
十三、錨固區局部承壓驗算(略)
參考文獻
精彩書摘
路上的運輸量和承載重量,同時應考慮未來交通量增長的可能和需要。否則,就有口J能變成為影響交通的狹窄咽喉。
行車道的位置,即橋梁是采用上承式,還是中承式或下承式,以及橋梁的平麵布置(麯綫半徑)是影響行車視野和行車速度的因素。目前,多采用上承式。
對於跨綫橋或跨越江河湖海的橋梁,橋型、跨徑、橋道標高和橋梁的建築高度(與橋下淨空有關)的選取應滿足橋下泄洪、安全通航或通車等要求。橋梁建成以後要保證使用年限(設計基準期)內,構造上應具有可維修性(即便於檢查、加固和維修),以保證在其功能衰減或滿足未來發展需要時能夠順利加固、擴建。
另外,橋麵的平整程度是保證行車的平穩和舒適程度的關鍵。
三、經濟因素
在安全、適用的前提下,經濟因素是衡量技術水平,作齣方案選擇的主要因素。在設計中,應提齣幾套初步設計方案,並須根據因地製宜、就地取材、方便施工的原則,考慮包括造價、工料供應來源、結構使用年限、運營費用、估計未來發展的閤理儲備,以及發生特殊情況時橋梁具有的適應能力,通盤進行方案比較,選擇適當的橋型。要全麵而精確地計算、照顧到所有的經濟因素往往是很睏難的,在方案比較中,應充分考慮橋梁在使用期間的運營條件以及養護、加固和維修等的費用。
四、先進性
橋梁設計應能體現現代橋梁建設的新技術。應盡量采用先進的施工工藝技術和施工機械、設備,以便於製造和架設,並利於減少勞動強度,加快施工進度,同時保證工程質量和施工安全。
前言/序言
在我國橋梁建設中,鋼筋混凝土和預應力混凝土梁橋占有很重要的地位。本書是作者結閤多年教學工作和工程設計的心得與體會,並將作者教授的《橋梁工程》、《鋼筋混凝土結構》和《預應力混凝土結構》等課程以及常用橋梁類型的設計計算分析融閤到一起,旨在為讀者提供一本結閤實際橋梁工程的設計參考書。本書自2003年齣版以來,深之讀者的歡迎,這可能是由於本書所涉及的內容正是讀者所需要的。近年來由於學科內容的發展、國傢新規範的頒布,特彆是新《公路橋涵設計通用規範》(JTGD60-2004)的修訂,原書中的某些內容已不再適應工程的需要,這也是本書再版修訂的主要原因。
本書係統地介紹瞭鋼筋混凝土和預應力混凝土梁橋設計計算方法,從橋梁總體規劃、截麵設計、內力計算到結構設計與計算,以實際設計過程為主綫,將橋梁分析理論、力學計算、結構設計有機地融於一體。書中算例均為作者設計的實際工程,幫助讀者加深對理論知識的理解和提高運用現行規範進行橋梁設計的能力。
本書第一篇是橋梁設計基本理論,共分為五章:第一章是橋梁的規劃與設計,主要介紹根據橋梁的功能要求進行總體規劃的相關知識;第二章介紹公路橋梁設計荷載的計算,它是進行橋梁設計的一項重要內容;第三章論述的是梁橋結構解析,針對公路橋的特點,其結構解析是先進行荷載橫嚮分布,把問題簡化為一維問題,然後再利用結構力學的方法計算結構內力;第四章是行車道闆的內力分析;第五章是橋梁上部結構設計原理,詳細地介紹橋梁組成構件的設計計算方法。第二篇包括作者設計的兩個典型鋼筋混凝土簡支梁橋工程實例——鋼筋混凝土空心簡支闆和鋼筋混凝土T形簡支梁,本篇詳盡地介紹瞭鋼筋混凝土梁橋計算分析和設計的步驟和方法。第三篇是作者設計的三個典型預應力混凝土簡支梁橋工程實例——鋼筋混凝土空心簡支闆、預應力混凝土箱形簡支梁和預應力混凝土T形簡支梁,詳細地介紹瞭上述幾種預應力混凝土梁橋的設計計算過程和分析方法。
本書力求突齣以下幾方麵特點:
1·知識的係統性。從橋梁規劃、截麵設計、空間分析到梁的強度計算、變形計算等,進行瞭詳細論述,使讀者全麵掌握橋梁設計的基本方法和過程。
2·很強的指導性。書中力求介紹橋梁設計中常遇到的相關知識,幫助讀者加強一些難點問題的理解。書中的實例均源於作者的設計實踐,其中不乏作者的設計經驗,即可作為設計計算的實例,又可看作案例分析。
3·體現以新規範指導設計的設計思想。書中自始至終緊密聯係現行《公路橋涵設計通用規範》及其條文說明,並對相關條款做瞭必要的解釋說明,以期讀者通過設計實例掌握現行橋梁規範。
4·體現橋梁設計先進性的要求,力求使用新材料、新技術、新工藝。
本書可供大專院校土木工程專業的師生、從事橋梁設計及施工的技術人員學習、參考。
《結構力學基礎與應用:經典理論與工程實踐》 圖書簡介 本書旨在為土木工程、結構工程、機械工程等相關領域的學生、工程師以及研究人員提供一套全麵、深入且注重實踐的結構力學理論與應用教程。我們深知,紮實的理論基礎是進行可靠工程設計的前提,而緊密結閤工程實際的分析方法則是衡量結構安全與經濟性的關鍵。因此,本書力求在理論的嚴謹性與應用的直觀性之間找到最佳的平衡點。 核心內容與結構特色 本書內容涵蓋瞭結構力學從基本概念到高級分析的完整體係,共分為七個主要部分,力求層次分明,循序漸進。 第一部分:緒論與基本概念的再確立 本部分首先迴顧瞭材料力學中關於應力、應變和本構關係的基礎知識,為後續的整體結構分析奠定必要的微觀和本構基礎。隨後,我們詳細闡述瞭結構的基本組成、靜力平衡條件以及結構體係的穩定性判斷。重點討論瞭在實際工程中,如何準確地對結構進行理想化建模,區分靜定與超靜定結構,並引入瞭結構分析中的位移法和力法(撓度影響係數法)的基本思想,為後續復雜的分析打下理論框架。 第二部分:結構內力分析的經典方法 此部分深入探討瞭求解梁、框架和桁架結構內力的方法。對於靜定結構,詳細講解瞭截麵法和圖乘法在求解剪力、彎矩和軸力圖時的應用技巧,強調瞭這些基礎工具在處理復雜荷載組閤時的係統性。 對於超靜定結構,本書著重於經典力法的係統化推導與應用。我們不僅展示瞭如何列齣超靜定結構的位移方程和力方程,還通過大量的工程實例,演示瞭如何高效地求解一次、二次乃至更高次超靜定結構的反力、支座力和內部力矩。特彆關注瞭溫度變化、支座沉降等非荷載作用下的內力計算。 第三部分:位移法——現代結構分析的基石 位移法,特彆是經典剛度法的思想,是現代有限元分析的理論源頭。本部分將位移法的理論依據——虛功原理和拓撲學概念——進行瞭清晰的梳理。詳細介紹瞭如何建立結構的位移矩陣方程:$mathbf{P} = mathbf{K} mathbf{d}$。 重點內容包括: 1. 單元剛度矩陣的推導:針對梁單元和桁架單元,詳細推導瞭其在局部坐標係和全局坐標係下的剛度矩陣。 2. 整體剛度矩陣的組裝:講解瞭“匯集”或“疊加”單元剛度矩陣形成整體結構剛度矩陣的係統步驟,這是手算和程序計算的關鍵環節。 3. 求解與後處理:展示瞭如何利用施加的節點荷載嚮量和已知的位移邊界條件求解節點位移,並進一步計算齣杆件的內力和支反力。 第四部分:矩陣分析在高層建築中的應用 針對現代建築結構,本部分將矩陣分析方法與實際工程問題緊密結閤。我們探討瞭剪力牆結構、框架-剪力牆結構的簡化模型建立。重點分析瞭高層建築在側嚮荷載(如風荷載、地震作用)下的受力特點,並運用位移法(剛度法)對典型結構進行手算驗證,幫助讀者理解計算軟件背後的邏輯。 第五部分:結構穩定性分析 結構穩定性是結構安全不可或缺的一部分。本章從歐拉公式齣發,係統討論瞭壓杆的失穩問題。內容涵蓋瞭: 1. 臨界荷載的計算:對不同約束條件的理想壓杆進行臨界荷載分析。 2. 非歐拉壓杆的穩定性:引入瞭歐拉公式的局限性,討論瞭中長杆的穩定係數和截麵承載力對失穩的影響。 3. 超靜定結構(框架)的側嚮失穩:探討瞭在側嚮力作用下框架的整體穩定性問題,介紹瞭柔度法和剛度法在穩定性分析中的應用思路。 第六部分:力學分析的擴展:動力學初步與非綫性考量 為瞭使讀者對結構分析有更全麵的認識,本部分引入瞭結構動力學和非綫性分析的初步概念。 1. 自由振動分析:推導瞭結構自由振動的運動微分方程,計算瞭結構的自振頻率和振型,使讀者瞭解結構的固有特性。 2. 綫彈性假設的局限性:簡要介紹瞭材料屈服、幾何非綫性(P-Delta效應)對結構承載力的影響,為後續學習更高級的非綫性分析模塊做好鋪墊。 第七部分:工程實例與規範應用 理論的價值在於指導實踐。本部分精選瞭多項具有代錶性的工程案例,如多跨連續梁、空間桁架和簡易框架結構,並提供瞭完整的分析過程,從結構布置、荷載識彆、內力計算到最終的初步截麵選擇。同時,在計算過程中,穿插瞭對相關設計規範(如承載力極限狀態和使用極限狀態的基本要求)的引用和解讀,確保讀者理解力學分析結果如何轉化為實際的工程設計參數。 本書的特色 嚴謹的數學推導與清晰的邏輯鏈條:所有核心公式均提供詳細的推導過程,強調“知其然,更知其所以然”。 強調計算工具與手算能力的結閤:在教授經典方法的同時,也為讀者理解和運用現代計算軟件(如SAP2000, ETABS等)的工作原理打下堅實基礎。 豐富的圖錶與習題:書中配有大量結構示意圖、荷載圖和內力圖,每章末均附有不同難度的習題,便於讀者鞏固所學知識。 本書內容深度適中,既能滿足本科高年級和研究生入門的需要,也是一綫工程師復習和提升理論素養的理想參考書。通過對結構力學這門基礎學科的係統學習,讀者將能夠更自信、更科學地應對復雜的工程挑戰。