截面几何特性计算
① 截面几何特性计算
后张法预应力混凝土梁主梁截面几何应根据不同的受力阶段分别计算。 本设计中的T 形梁从施工到运营经历如下三个阶段。
1）主梁预制并张拉预应力根据
主梁混凝土达到设计强度的 90%后，进行预应力的张拉，此时管道尚未压浆，所以其截面特性为计入非预应力钢筋影响（将非预应力钢筋换算为混凝土）的净截面，该截面的截面特性计算中应扣除预应力管道的影响。边梁翼板宽度为 1900mm ，中梁翼板宽度为1700mm 。
2）灌浆封锚，主梁吊装就位并现浇400mm 湿接缝
预应力钢筋张拉完成后并进行管道压浆、封锚后，预应力钢筋能够参与截面受力。主梁吊装就位后现浇400mm 湿接缝，但湿接缝还没有参与截面受力，所以此时的截面特性计算采用计入非预应力钢筋和预应力钢筋影响的换算截面，边梁翼板宽度为 1900mm ，中梁翼板宽度为1700mm 。
3）桥面及防护栏施工和运营阶段
此时主梁即为全截面参与工作，此时截面特性计算采用计入非预应力钢筋和预应力钢筋影响的换算截面，边梁与中梁翼板宽度为2100mm 。
截面几何特性计算可以列表进行，以第一阶段边梁跨中截面为例列表于2-16.
表2-16 边梁第一阶段跨中截面几何特性计算表
分块 名称
分块面积
i
A
（2mm ） 310?
重心至梁顶 距离 i
y ()mm
对梁顶边的面积矩
i
i i y A S ?=（3mm
）
6
10?
自身惯性矩i
I
（4mm ） 910? i
s y y -()mm
2
)(i s i x y y A I -=
（4mm ） 910?
截面 惯性矩
i
u I I I +=（4mm ）
混凝土 全截面 816.467 738.9 603.287 410.275
-1.9 0.003
非预应力钢筋换算面积 s ES A )1(-α=9.103
1940 17.659 0≈ -1203 13.174 预留管 道面积 -11.545 1819.8
-21.009
0≈
-1082.8
-13.536 净截面 面积
814.025
∑=
n
i
ns A s
y /=737.00
936
.599=
∑i s
-0.359
409.916
注： 54/ 2.010/3.4510 5.797ES S C E E α==??=。
同理，可求得其它受力阶段控制截面几何特性如表2-17所示。
表2-17 边梁、中梁各控制截面不同阶段的截面几何特性汇总表
主 梁
受力 阶段 计算 截面 A 2mm 310?
s y
mm
x y mm
p e
mm
I 4mm 910?
W (3mm ）810?
s
u y I W /= x
b y I W /= p
p e I W /=
边梁 阶段1：孔道 压浆前
跨中 814.025 731.7 1268.3 1088.3 407.916 5.575 3.216 3.748 4/L 814.025 732.7 1267.3 992.3 407.912 5.567 3.219 4.111 变化点 814.025 734.9 1265.1 860.1 411.074 5.594 3.249 4.779 支点 1249.581 822.9 1177.1 260.1 509.050 6.186 4.325 19.570 阶段2：管道结硬后至湿接
缝结硬前
跨中 881.325 814.8 1185.2 1005.2 480.733 5.9 4.056 4.782 4/L 881.325 810.0 1198.0 923.0 473.934 5.851 3.956 5.135 变化点 881.325 799.7 1200.3 795.3 461.085 5.766 3.841 5.798 支点 1318.337 834.5 1165.5 248.5 523.113 6.269 4.488 21.050 阶段3：湿接缝 结硬后 跨中 913.708 789.5 1210.5 1030.5 497.970 6.307 4.114 4.832 4/L 913.708 784.4 1215.6 940.6 490.455 6.253 4.035 5.214 变化点 913.708 774.8 1225.2 820.2 477.495 6.163 3.897 5.822 支点 1350.358 816.7 1183.3 266.3 540.994 6.624 4.572 20.320 中梁 阶段1：孔道 压浆前 跨中 778.627 754.2 1246.8 1066.8 397.697 5.273 3.19 3.728 4/L 778.627 754.8 1245.2 970.2 389.629 5.162 3.129 4.016 变化点 778.627 756.5 1243.5 838.5 391.846 5.18 3.151 4.673 支点 1215.649 839.4 1160.6 243.6 488.421 5.819 4.208 20.050 阶段2：管道结硬后至湿接
缝结硬前
跨中 845.842 838.0 1162.0 982.0 458.517 5.472 3.946 4.669 4/L 845.842 833.4 1166.6 891.6 452.546 5.43 3.879 5.076 变化点 845.842 822.2 1177.8 772.8 439.470 5.345 3.731 5.687 支点 1282.95 850.4 1149.6 232.6 500.357 5.884 4.352 21.51 阶段3：湿接缝 结硬后
跨中 909.754 784.5 1215.5 1035.5 492.727 6.281 4.054 4.758 4/L 909.754 779.9 1220.1 945.1 485.905 6.23 3.983 5.141 变化点 909.754 770.1 1229.9 824.9 472.509 6.136 3.842 5.728 支点
1346.980
813.9
1186.1
269.1
536.712
6.594
4.525
19.940
注：p e 为计算截面上钢束重心到截面净矩的距离，p x p e y a =-，其中p a 值见表2-14示。
midas截面几何性质计算
下面我们来讲一下预制梁的横向力分布系数计算 从上面我能看出常见的预制梁包括板梁、小箱梁、T梁 跨中横向力分布系数： 对于板梁和小箱梁由于横向联系比较薄弱，所以采用铰接板梁法 对于T梁有横隔板比较多，认为是刚接，所以采用刚接板梁法 梁端横向力分布系数： 通常采用杠杆法 下面就讲一下30米简支转连续T梁横向力分布系数计算： 主梁横断面见附件 桥博计算横向力分布系数计算需要输入的数据见附件 包括主梁宽、抗弯、抗扭、左板长、左板惯矩、右板长、右板惯矩、主梁跨度 G/E等 首先计算主梁的抗弯抗扭惯矩（中梁、边梁断面尺寸见附件，梁高200cm） 中梁： ==================================================== = MIDAS SPC TEXT OUTPUT FILE = = (Tue Jun 17 20:45:16 2008) = = - - = ==================================================== ==================================================== UNIT: KN . M ==================================================== ==================================================== * Section-P1 (PLANE) ==================================================== * A : * Asx : * Asy : * Ixx : 抗弯惯矩 * Iyy : 0. * Ixy : * J : 抗扭惯矩---------------------------------------------------- * (+)Cx : * (-)Cx : * (+)Cy :
材料力学截面的几何性质答案
15-1(I-8) 试求图示三角形截面对通过顶点A并平行于底边BC的轴的惯性矩。 解：已知三角形截面对以BC边为轴的惯性矩是，利用平行轴定理，可求得截面对形心轴的惯性矩 所以 再次应用平行轴定理，得 返回 15-2(I-9) 试求图示的半圆形截面对于轴的惯性矩，其中轴与半圆形 的底边平行，相距1 m。 解：知半圆形截面对其底边的惯性矩是，用 平行轴定理得截面对形心轴的惯性矩
再用平行轴定理，得截面对轴的惯性矩 返回 15-3(I-10) 试求图示组合截面对于形心轴的惯性矩。 解：由于三圆直径相等，并两两相切。它们的圆心构成一个边长为的等边三角形。该等边三角形的形心就是组合截面的形心，因此下面两个圆的圆心，到形心轴的距离是 上面一个圆的圆心到轴的距离是。 利用平行轴定理，得组合截面对轴的惯性矩如下： 返回 15-4(I-11) 试求图示各组合截面对其对称轴的惯性矩。
解：（a）22a号工字钢对其对称轴的惯性矩是。 利用平行轴定理得组合截面对轴的惯性矩 （b）等边角钢的截面积是，其形心距外边缘的距离是28.4 mm，求得组合截面对轴的惯性矩如下： 返回 15-5(I-12) 试求习题I-3a图所示截面对其水平形心轴的惯性矩。关于形心位置，可利用该题的结果。 解：形心轴位置及几何尺寸如图 所示。惯性矩计算如下： 返回 15-6(I-14) 在直径的圆截面中，开了一个的矩形孔，如图所示， 试求截面对其水平形心轴和竖直形心轴的惯性矩和 。
解：先求形心主轴的位置 即 返回 15-7(I-16) 图示由两个20a号槽钢组成的组合截面，若欲使截面对两对称轴的惯性矩和相等，则两槽钢的间距应为多少？ 解：20a号槽钢截面对其自身的形心轴、的惯性矩是，；横截面积为；槽钢背到其形心轴的距离是。 根据惯性矩定义和平行轴定理，组合截面对， 轴的惯性矩分别是 ； 若 即
材料力学截面的几何性质答案
~ 15-1(I-8) 试求图示三角形截面对通过顶点A并平行于底边BC的轴的惯性矩。 解：已知三角形截面对以BC边为轴的惯性矩是，利用平行轴定理，可求得截面对形心轴的惯性矩 所以 再次应用平行轴定理，得 返回 ) 15-2(I-9) 试求图示的半圆形截面对于轴的惯性矩，其中轴与半圆形的底边平行，相距1 m。
解：知半圆形截面对其底边的惯性矩是，用 平行轴定理得截面对形心轴的惯性矩 再用平行轴定理，得截面对轴的惯性矩 / 返回 15-3(I-10) 试求图示组合截面对于形心轴的惯性矩。 解：由于三圆直径相等，并两两相切。它们的圆心构成一个边长为的等边三角形。该等边三角形的形心就是组合截面的形心，因此下面两个圆的圆心，到形心轴的距离是 上面一个圆的圆心到轴的距离是。 利用平行轴定理，得组合截面对轴的惯性矩如下： {
返回 15-4(I-11) 试求图示各组合截面对其对称轴的惯性矩。 解：（a）22a号工字钢对其对称轴的惯性矩是。 利用平行轴定理得组合截面对轴的惯性矩 （b）等边角钢的截面积是，其形心距外边缘的距离是 mm，求得组合截面对轴的惯性矩如下： ： 返回 15-5(I-12) 试求习题I-3a图所示截面对其水平形心轴的惯性矩。关于形心位置，可利用该题的结果。 解：形心轴位置及几何尺寸如图 所示。惯性矩计算如下：
返回 15-6(I-14) 在直径的圆截面中，开了一个的矩形孔，如图所 示，试求截面对其水平形心轴和竖直形心轴的惯性矩 和。 解：先求形心主轴的位置 ！ 即 返回 15-7(I-16) 图示由两个20a号槽钢组成的组合截面，若欲使截面对两对称轴的惯性矩和相等，则两槽钢的间距应为多少 （ 解：20a号槽钢截面对其自身的形心轴、的惯性矩是，；横截面积为；槽钢背到其形心轴的距离是。
材料力学大作业-组合截面几何性质计算
Harbin Institute of Technology 材料力学电算大作业 课程名称：材料力学 设计题目：组合截面几何性质计算 作者院系： 作者班级： 作者姓名： 作者学号： 指导教师： 完成时间：
一、软件主要功能 X4，X5，X6分别是n1个圆形截面，n2个圆环形截面，n3个矩形截面的形心位置X与面积的乘积 Y4，Y5，Y6分别是n1个圆形截面，n2个圆环形截面，n3个矩形截面的形心位置Y与面积的乘积 Xc,Yc是总截面的形心坐标 Ix1,Ix2,Ix3分别是n1个圆形截面，n2个圆环形截面，n3个矩形截面对通过形心且与x轴平行的轴的惯性矩 Iy1,Iy2,Iy3分别是n1个圆形截面，n2个圆环形截面，n3个矩形截面对通过形心且与y轴平行的轴的惯性矩 Ixy1,Ixy2,Ixy3分别是n1个圆形截面，n2个圆环形截面，n3个矩形截面对通过形心且与x,y轴平行的两轴的惯性积 a是通过形心的主轴与x轴的夹角 Imax,Imin分别是截面对形心主轴的主惯性矩 软件截图： 二、程序源代码 Dim n1 As Double Dim d1(10) As Double Dim X1(10) As Double Dim Y1(10) As Double Dim n2 As Double Dim d2(10) As Double
Dim d3(10) As Double Dim X2(10) As Double Dim Y2(10) As Double Dim n3 As Double Dim h(10) As Double Dim d(10) As Double Dim X3(10) As Double Dim Y3(10) As Double Dim S1 As Double, S2 As Double, S3 As Double Dim X4 As Double, Y4 As Double, X5 As Double, Y5 As Double, X6 As Double, Y6 As Double Dim Xc As Double, Yc As Double Dim Ix1 As Double, Iy1 As Double, Ix2 As Double, Iy2 As Double, Ix3 As Double, Iy3 As Double, Imax As Double, Imin As Double Dim Ixy1 As Double, Ixy2 As Double, Ixy3 As Double Dim a As Double Private Sub Text1_Change() n1 = Val(Text1.Text) For i = 1 To n1 d1(i) = Val(InputBox("输入第" & (i) & "个圆的直径")) X1(i) = Val(InputBox("输入第" & (i) & "个圆的圆心的x坐标值")) Y1(i) = Val(InputBox("输入第" & (i) & "个圆的圆心的y坐标值")) Next i For i = 1 To n1 S1 = S1 + 3.14159 * d1(i) * d1(i) / 4 X4 = X4 + X1(i) * 3.14159 * d1(i) * d1(i) / 4 Y4 = Y4 + Y1(i) * 3.14159 * d1(i) * d1(i) / 4 Next i End Sub Private Sub Text2_Change() n2 = Val(Text2.Text) For i = 1 To n2 d2(i) = Val(InputBox("输入第" & (i) & "个圆环的外径")) d3(i) = Val(InputBox("输入第" & (i) & "个圆环的内径")) X2(i) = Val(InputBox("输入第" & (i) & "个圆的圆心的x坐标值")) Y2(i) = Val(InputBox("输入第" & (i) & "个圆的圆心的y坐标值")) Next i For i = 1 To n2 S2 = S2 + 3.14159 * (d2(i) * d2(i) - d3(i) * d3(i)) / 4 X5 = X5 + X2(i) * 3.14159 * (d2(i) * d2(i) - d3(i) * d3(i)) / 4 Y5 = Y5 + Y2(i) * 3.14159 * (d2(i) * d2(i) - d3(i) * d3(i)) / 4 Next i End Sub Private Sub Text3_Change()
中梁截面几何特性计算表(原来)
中梁截面几何特性计算表（跨中截面） s i i 2.1恒载内力计算 2.1.1 恒载集度 2.1.1.1 预制梁自重 a.按跨中截面计，主梁的恒载集度 )1(q=m 6520 25 .0= ? 16 KN/ 3. b.马蹄抬高，两端加宽所增加的恒载集度 q（2）=2.905KN/m c.对边主梁的横隔梁，中横隔梁的体积为： m .1* 59 72 * 5.0 - .0 -3 .0= 16 .0(* * 12 .0 ) .0 2280 32 * 1.0 12 5.0 * .0 m，则 同理算得端横隔梁的体积为0.30683 ')3(q=()25 3068 + ?/29.96=0.89m 5? ? .0 2 2280 .0 KN/对中主梁的横隔梁，'')3(q=2')3(q=1.78m KN/ 根据以上数据，得到预制梁的恒载集度 边梁：q1=q（1）+q(2)+ ')3(q=20.095
中梁：q1= q （1）+q(2)+ '')3(q =20.985 2.1.1.2 现浇部分重量 a.现浇T 梁翼板恒载集度)5(q =2515.048.0??=1.8 m KN / b.对边梁现浇部分横隔梁，一片中横隔梁的体积为： 59.10.22 0.14 0.16??+＝0.04773m 同理算得一片端横隔梁的体积为85.10.22 0.22 0.24??+=0.08513m 则边梁现浇部分横隔梁的恒载集度为 ')6(q ＝()()[]250.085120.04775??+?/29.96＝0.3410m KN / 对中梁，')6(q =2')6(q =0.6820m KN / 根据以上数据，得到现浇部分恒载集度为)6()5(2q q q += 对边梁，2q =1.8+0.3410=2.141m KN / 对中梁，2q =1.8+0.682＝2.482m KN / 2.1.1.3 二期恒载 a.铺装 8cm 厚的沥青混凝土：23220.08??＝40.48m KN / 5cm 厚的防水混凝土调平层：25240.05??＝30m KN / 将桥面铺装均摊给12片主梁，)7(q ==+12 30 48.40 5.87m KN / b.栏杆和中央分隔带 取一侧防撞栏为5m KN /，将两侧的防撞栏和中央分隔带均摊给13片主梁， )8(q = 12 4 5?=1.67m KN / 根据以上数据，得到二期恒载集度)8()7(3q q q += 对中、边梁，3q =5.87+1.67=7.54m KN / （二）恒载内力计算 1.计算恒载弯矩和剪力的公式 设x 为计算位置距左边支座的距离，并令a=x/L ，如图
20m箱梁换算截面几何特性计算及承载能力极限状态计算
换算截面几何特性计算 前面计算已知边主梁跨中截面的几何特性。毛截面面积62 1.0410mm A =?。 毛截面重心轴到1/2板高的距离：681551130mm d =-=（向上），毛截面对其中 心轴的惯性矩：114 1.3410mm I =?。 1 换算截面面积 0(1)(1) E p P E s s A A A A αα=+-+- 5 2 4 1.9510 5.65;3700mm 3.4510p Ep p s E A E α?====? 524 2105.8;3617m m 3.4510c E s s s E A E α?====? 621.0410mm A =? 代入得： 620 1.0410(5.651)3700(5.81)36171077821.9(mm ) A =?+-?+-?= 2 换算截面重心的位置 所有钢筋换算截面距毛截面重心的距离为： 01(1)(681100)(1)(68150)Ep p Es s S A A αα=-?-+-?- (5.651)3700581(5.81)3617631=-??+-?? 320951274.6(mm )= 0101020951274.6 19.44mm(1077821.9 S d A = ==向下） 则换算截面重心至箱梁截面下缘的距离为： 0155113019.44661.56mm l y =+-= 则换算截面重心至箱梁截面上缘的距离为： 0155113019.44440.44mm u y =-+= 换算截面重心至预应力钢筋重心的距离为：
01661.56100561.56mm p e =-= 换算截面重心至普通钢筋重心的距离为： 01661.5650611.56mm s e =-= 3换算截面惯性矩 222 0010101(1)(1)Ep p Es s s I I Ad Ape A e αα=++-+- 1162221.3410 1.041019.44(5.651)3700561.56(5.81)3617611.56=?+??+-??+-?? 1141.459610(mm )=? 4换算截面的弹性抵抗矩 下缘： 11 63 00101 1.459610220.6310mm 661.56l l I w y ?===? 上缘： 1163 00101 1.459610331.39610mm 440.44l u I w y ?===?
midas截面几何性质计算2
看大家对横向力分布系数计算疑惑颇多，特在这里做一期横向力分布系数计算教程（本教程讲的比较粗浅，适用于新手）。 总的来说，横向力分布系数计算归结为两大类（对于新手能够遇到的）： 1、预制梁（板梁、T梁、箱梁） 这一类也可分为简支梁和简支转连续 2、现浇梁（主要是箱梁） 首先我们来讲一下现浇箱梁（上次lee_2007兄弟问了，所以先讲这个吧） 在计算之前，请大家先看一下截面 这是一个单箱三室跨径27+34+27米的连续梁，梁高1.55米，桥宽12.95米！！ 支点采用计算方法为为偏压法（刚性横梁法） mi=P/n±P×e×ai/(∑ai x ai) 跨中采用计算方法为修正偏压法（大家注意两者的公式，只不过多了一个β） mi=P/n±P×e×ai×β/(∑ai x ai) β---抗扭修正系数β=1/(1+L^2×G×∑It/(12×E×∑ai^2 Ii) 其中：∑It---全截面抗扭惯距 Ii ---主梁抗弯惯距Ii=K Ii` K为抗弯刚度修正系数，见后 L---计算跨径 G---剪切模量G=0.4E 旧规范为0.43E P---外荷载之合力 e---P对桥轴线的偏心距 ai--主梁I至桥轴线的距离 在计算β值的时候，用到了上次课程https://www.wendangku.net/doc/957982608.html,/thread-54712-1-1.html 我们讲到的计算截面几何性质中的抗弯惯矩和抗扭惯矩，可以采用midas计算抗弯和抗扭，也可以采用桥博计算抗弯， 或者采用简化截面计算界面的抗扭，下面就介绍一下这种大箱梁是如何简化截面的： 简化后箱梁高度按边肋中线处截面高度(1.55m)计算，悬臂比拟为等厚度板。 ①矩形部分(不计中肋): 计算公式:It1=4×b^2×h1^2/(2×h/t+b/t1+b/t2) 其中：t,t1,t2为各板厚度
毛截面几何特性计算
① 2.1.5 毛截面几何特性计算 1）毛截面几何特性是结构内力，配束及变形计算前提。本例采用梯形分块法。 计算原理： 桥梁中的T 形、工字形截面以及箱形截面都可以分割成许多梯形，设其中任意梯形如图所示，其上底、下底和高分别为a 、b 和h ，它的几何特性为： 面积：()/2A a b h =+? 形心轴位置：(2) 3() c b a y h a b += ?+ 对形心轴的惯性矩：322(4) 36() c h b ba a I b a ++=?+ 图2-3 梯形截面示意图 如图2-4所示的T 形截面计算方法如下。 按梯形分块分为5个梯形块，共6条节线。每条节线距离截面底缘x 轴的距离为i h ，节线宽度为i b 。 第i 个梯形分块，其上底宽1+=i b a ，下底宽i b b =， 高i i h h h -=+1，代入几何特性计算公式可得： 面积：111 ()()2 i i i i i A b b h h ++= +- 形心轴位置： 1 112()3() i i ci i i i i b b y h h b b ++++= -= 对自身形心轴矩：3221111()(4) 36() i i i i i i ci i i h h b b b b I b b ++++-++=+ 图2-4 T 形截面分块 示意图 对整体截面底缘x 轴的面积矩 ： )(i ci i xi h y A S += 根据惯性矩的移轴定理，梯形分块i A 对x 轴的惯性矩为 i i ci ci xi A h y I I 2)(++= 将各个梯形的i A 、xi S 和xi I 叠加起来，即可得到整个截面的面积A 、对x 轴的面积矩和惯性x I ：
截面几何性质答案
第七章 截面几何性质 基本要求与重点 1.形心与重心 （1）理解重心与形心，熟知常见规则图形形心的位置。 （2）记住以下常见规则几何图形的形心位置：圆及圆环、矩形、三角形。 （3）能熟练计算，由规则图形构成的组合图形的形心位置。 2.面积静矩（又称静矩或面矩） （1）了解面积静矩的积分定义，掌握其有限式定义。 （2）能熟练计算组合图形的静矩。 （3）熟知面积静矩的重要性质。 3.惯性矩与极惯性矩。 （1）理解惯性矩与极惯性矩 （2）了解惯性矩与极惯性矩的定义 （3）掌握惯性矩与极惯性矩之间的关系 （4）掌握平行轴定理及组合图形惯性矩的计算方法。 （5）记住圆及圆环对圆心的极惯性矩 （6）记住矩形截面对其对称轴的惯性矩。 4.了解惯性积、形心主轴的概念 主要内容 1.形心与重心 （1）概念与性质 重心是物体的重力中心，形心是几何体的形状中心。对均质物体，重心与形心位置重合。 若存在几何对称同，则形心必在对称轴上。 （2）计算 形心位置的计算公式分积分式与代数式两种。其中，常用的是代数形式的计算公式： 11n n ic i ic i i i c c x A y A x y A A ==????==∑∑， 2.面积静矩（又称静矩或面矩） （1）定义：分为代数式和积分式两种形式 有限式：几何图形的面积乘以形心到某轴的距离的坐标值，称为该图形对该轴的静矩。 积分式：几何图形的元面积乘以点到某轴的距离的坐标值，称为该元面积对该轴的静矩；所有点的元面积静矩之和，为几何图形的对该轴的静矩。 （2）面积静矩的重要性质：若图形对某轴的面积静矩为零，则该轴过这一图形的形心；反之亦然。也就是说，静矩为零与轴过形心互为充要条件。
《材料力学》i截面的几何性质习题解
附录I 截面的几何性质 习题解 [习题I-1] 试求图示各截面的阴影线面积对x 轴的静积。 （a ） 解：)(24000)1020()2040(3 mm y A S c x =+??=?= （b ） 解：)(422502 65 )6520(3mm y A S c x =??=?= （c ） 解：)(280000)10150()20100(3 mm y A S c x =-??=?= （d ） 解：)(520000)20150()40100(3 mm y A S c x =-??=?= [习题I-2] 试积分方法求图示半圆形截面对x 轴的静矩，并确定其形心的坐标。 解：用两条半径线和两个同心圆截出一微分面积如图所示。 dx xd dA ?=)(θ；微分面积的纵坐标：θsin x y =；微分面积对x 轴的静矩为： θθθθθdxd x x dx xd y dx xd y dA dS x ?=??=??=?=sin sin )(2 半圆对x 轴的静矩为：
3 2)]0cos (cos [3]cos []3[sin 3300300 2 r r x d dx x S r r x =--?=-?=?=?? πθθθπ π 因为c x y A S ?=，所以c y r r ??=232132π π 34r y c = [习题I-3] 试确定图示各图形的形心位置。 （a ） 解： 习题I-3(a): 求门形截面的形心位置 矩形 L i B i Ai Y ci AiYci Yc 离顶边 上 400 2 8000 160 1280000 左 150 2 3000 7 5 225000 右 150 2 0 3000 7 5 225000 14000 1730000 Ai=Li*Bi Yc=∑AiYci/∑Ai (b) 解： 习题I-3(b): 求L 形截面的形心位置 矩形 L i B i Ai Y ci AiYc i Y c X ci AiX ci X c 下 1 60 10 160 5 8000 8 128 000
截面几何性质计算
截面几何性质计算 计算过上部的人都知道，在计算横向力分布系数和冲击系数的时候都需要计算截面的抗弯惯距和抗扭惯距，下面就介绍几种方法来计算抗弯惯距和抗扭惯距（本教程拿30米简支转连续箱梁截面做样例）： 一、在AUTOCAD中有一个命令massprop可以计算截面的面积、周长、质心、惯性矩 操作简介： 1、首先在CAD中画出如下图的图形； 2、用region命令将图形转化成内外两个区域； 3、用subtract命令求内外区域的差集； 4、用move命令将图形移动至（0，0，0），用scale命令将图形单位调整为米； 5、用massprop命令计算截面性质（可惜这个命令不能计算抗扭惯距） Command: mas MASSPROP Select objects: 1 found Select objects: ---------------- REGIONS ---------------- Area（面积）: 1.2739 Perimeter（周长）: 13.7034 Bounding box（边缘）: X: -1.7000 -- 1.7000 Y: 0.0000 -- 1.6000 Centroid（质心）: X: 0.0000 Y: 1.0458 Moments of inertia: X: 1.7883 Y: 0.7922 Product of inertia: XY: 0.0000 Radii of gyration: X: 1.1848 Y: 0.7886 Principal moments and X-Y directions about centroid: I: 0.3950 along [1.0000 0.0000]这就是惯距 J: 0.7922 along [0.0000 1.0000] 2008-6-6 23:10
主梁截面几何特性计算及钢束结算
主梁截面几何特性计算及钢束结算 （一）主梁的截面几何特性计算 后张发预应力混泥土梁，在张拉钢束时管道尚未压浆，由预应力引起的应力按构件混凝土净截面计算；在使用阶段，管道已压浆，钢束与混泥土之间已经有很强的粘结力，故按换算截面进行计算。根据《公桥规》的规定，箱型梁的计算截面的确定可参考T 形梁的规定处理。计算结果见表1—表3 对于C50混凝土： （二）预应力钢筋 预应力钢束长度及钢束引伸量以及承载能力见表 钢束号 钢束曲线长度（m ） 左端引伸量（m ） 最大应力（Mpa ） 允许值（Mpa ） 是否满足 1 47.9 0.306 -1140 -1210 是 2 42.9 0.274 -1130 -1210 是 3 39 0.249 -1130 -1210 是 4 33.1 0.21 -1120 -1210 是 5 27.2 0.175 -1140 -1210 是 6 21.5 0.134 -1080 -1210 是 7 17.7 0.11 -1080 -1210 是 8 12.2 0.08 -1070 -1210 是 9 23.3 0.159 -1240 -1210 否 10 17.5 0.12 -1200 -1210 是 11 12.5 0.08 -1000 -1210 是 12 48.6 0.316 -1150 -1210 是 13 42.5 0.281 -1170 -1210 是 14 36.5 0.242 -1180 -1210 是 15 30.6 0.201 -1130 -1210 是 16 24.7 0.16 -1130 -1210 是 17 18.8 0.12 -1080 -1210 是 18 12.5 0.08 -980 -1210 是 65.51045.3/1095.1/45=??==c p EP E E α
截面的几何性质
附录Ⅰ 截面的几何性质 §I ?1 截面的静矩和形心位置 如图I ?1所示平面图形代表一任意截面，以下两积分 ? ??? ?==??A z S A y S A y A z d d （I ?1） 分别定义为该截面对于z 轴和y 轴的静矩。 静矩可用来确定截面的形心位置。由静力学中确定物体重心的公式可得 ? ??? ??? == ??A A z z A A y y A C A C d d 利用公式（I ?1），上式可写成 ? ??? ? ? ?==== ??A S A A z z A S A A y y y A C z A C d d （I ?2） 或 ? ? ? ==C y C z Az S Ay S （I ?3） ? ??????== A S z A S y y C z C （I ?4） 如果一个平面图形是由若干个简单图形组成的组合图形，则由静矩的定义可知，整个图形对某一坐标轴的静矩应该等于各简单图形对同一坐标轴的静矩的代数和。即： ?? ??? ?? ==∑∑==n i ci i y n i ci i z z A S y A S 11 （I ?5） 式中A i 、y ci 和z ci 分别表示某一组成部分的面积和其形心坐标，n 为简单图形的个数。 将式（I ?5）代入式（I ?4），得到组合图形形心坐标的计算公式为 图I ?1
??? ? ?????????==∑∑∑∑====n i i n i ci i c n i i n i ci i c A z A z A y A y 111 1 （I ?6） 例题I ?1 图a 所示为对称T 型截面，求该截面的形心位置。 解：建立直角坐标系zOy ，其中y 为截面的对称轴。因图形相对于y 轴对称，其形心一定在该对称轴上，因此z C =0，只需计算y C 值。将截面分成Ⅰ、Ⅱ两个矩形，则 A Ⅰ=0.072m 2，A Ⅱ=0.08m 2 y Ⅰ=0.46m ，y Ⅱ=0.2m m 323.008.0072.02 .008.046.0072.0II I II II I I 1 1 =+?+?= ++= = ∑∑==A A y A y A A y A y n i i n i ci i c §I ?2 惯性矩、惯性积和极惯性矩 如图I ?2所示平面图形代表一任意截面，在图形平面内建立直角坐标系 zOy 。现在图形内取微面积d A ，d A 的形心在坐标系zOy 中的坐标为y 和z ，到坐标原点的距离为ρ。现定义y 2d A 和z 2d A 为微面积d A 对z 轴和y 轴的惯性矩，ρ2d A 为微面积d A 对坐标原点的极惯性矩，而以下三个积分 ? ??? ? ? ?===???A ρI A z I A y I A A y A z d d d 2 P 22 （I ?7） 分别定义为该截面对于z 轴和y 轴的惯性矩以及对坐标原点的极惯性矩。 由图（I ?2）可见，222z y +=ρ，所以有 ??+=+==A y z A I I A z y A ρI )d (d 222P （I ?8） 即任意截面对一点的极惯性矩，等于截面对以该点为原点的两任意正交坐标轴的惯性矩之和。 另外，微面积d A 与它到两轴距离的乘积zy d A 称为微面积d A 对y 、z 轴的惯性积，而积分 A zyd I A yz ?= （I ?9） 例题I ?1图 图I ?2
1_5主梁截面几何特性
(五)计算主梁截面几何特性 1．各阶段截面几何特性及受力特点 后张法预应力砼梁在不同受力阶段参与受力的截面不同，因此截面特性应分别计算。本 算例主梁从施工到运营经历了三个主要阶段： (1)阶段 1—主梁预制并张拉预应力 1-6 号钢束(小截面的净截面) 预制主梁砼达设计强度 90%后，进行 1-6 号钢束张拉，此时管道尚未压浆，故其对应的 受力截面是扣除全部预应力管道的小截面的净截面。 承受的荷载：预制构件自重。 (2)阶段 2—灌浆封锚，主梁吊装就位，现浇桥面板湿接头 1)1-6 号钢束张拉完成后进行管道压浆封锚，预应力筋能参与截面受力； 2)主梁吊装就位后现浇 900mm 湿接头，但此时这部分桥面板还不能参与受力； 3)7 号束张拉时管道尚未压浆，要扣除其面积。 故此阶段对应的受力截面是 1-6 号钢束与混凝土组成的换算截面，注意须扣除 7 号束管 道，同时不计现浇桥面板部分，称小截面的组合性截面。 承受的荷载（增加部分）：现浇混凝土湿接头。 (3)阶段 3—二期恒载施工和运营阶段(大截面的换算截面) 桥面板现浇湿接头结硬后，主梁即为全截面参与受力，故其截面应是计入全部预应力钢 束面积的大截面的换算截面。 承受的荷载（增加部分）：二期恒载、活载。 2．T 形截面翼缘有效宽度 根据《公预规》第 4.3.2 条：预应力砼梁在计算预加力引起的砼应力时，预加力作为轴向 力产生的应力可按实际翼缘全宽计算；预加力偏心引起的弯矩产生的应力可按翼缘有效宽度 b 'f 计算。 根据《公预规》第 4.3.3 条：T 形截面受弯构件位于受压区的翼缘有效宽度，应按下列三 者中最小值取用： ① b' f 1 = L = 39000 =13000 mm 33
i-截面几何性质-习题答案
习题 I ?1 试求平面图形的形心位置。 [ 解：由对称 m 3.0c =z m 357.02 .04.04.02.02.06.07 .02.04.04.04.02.01.02.06.0c =?+?+???+??+??=y 解：m 093.04 .01.01.03.005 .04.01.015.01.03.0c =?+???+??= z 、 m 193.04 .01.01.03.03 .04.01.005.01.03.0c =?+???+??= y I ?2 试求平面图形的形心坐标。 " O (c) (a) z y — (b)
解： l n n dz z zdz z z l n l n 2 1 0c ++= = ?? ()2 c += -=??n l dz z ydy y l y n l n l n n · 解：由对称 r z =c πππ342 322223 20 2 2c r r r r ydy y r y r ==-= ? I ?3 试求图示截面的阴影线面积对z 轴的静矩。（图中C 为截面形心） — 解：3 c **mm 24000302040=??==y A S z z O (d) (a)
解：3 c **mm 422505.322065=??==y A S z ( I ?4 求以下截面对z 轴的惯性矩。（z 轴通过截面形心） ） 解：() 64 64 64 42414 24 1d d d d I z -= - = πππ 【 解：12 12124 2 414241a a a a I z -=-= I ?5 试求图示三角形截面对通过顶点A 并平行于底边BC 的z 轴的惯性矩。 解： (a) [ (b) |
i-截面几何性质-习题答案
习题 I ?1 试求平面图形的形心位置。 解：由对称 m 3.0c =z m 357.02 .04.04.02.02.06.07 .02.04.04.04.02.01.02.06.0c =?+?+???+??+??=y 解：m 093.04.01.01.03.005 .04.01.015.01.03.0c =?+???+??=z m 193.04 .01.01.03.03 .04.01.005.01.03.0c =?+???+??= y I ?2 试求平面图形的形心坐标。 解： O (c (a z y O (b
l n n dz z zdz z z l n l n 2 10 0c ++==?? ()2 c += -=??n l dz z ydy y l y n l n l n n 解：由对称 r z =c πππ342 322223 2 2 2c r r r r ydy y r y r ==-=? I ?3 试求图示截面的阴影线面积对z 轴的静矩。（图中C 为截面形心） 解：3 c **mm 24000302040=??==y A S z z O (d (a) (b)
解：3 c **mm 422505.322065=??==y A S z I ?4 求以下截面对z 轴的惯性矩。（z 轴通过截面形心） 解：() 64 64 64 42414 24 1d d d d I z -= - =πππ 解：12 12124 2 414241a a a a I z -=-= I ?5 试求图示三角形截面对通过顶点A 并平行于底边BC 的z 轴的惯性矩。 解： 4302bh y bdy h y I h z =?? ? ???=? I ?6 试求图示r =1m 半圆形截面对于z 轴的惯性矩。其中z 轴与半圆形的底边平行，相距1m 。 (a) a (b) C d
截面几何性质计算
截面几性质计算 计算过上部的人都知道，在计算横向力分布系数和冲击系数的时候都需要计算截面的抗弯惯距和抗扭惯距，下面就介绍几种法来计算抗弯惯距和抗扭惯距（本教程拿30米简支转连续箱梁截面做样例）： 一、在AUTOCAD中有一个命令massprop可以计算截面的面积、长、质心、惯性矩 操作简介： 1、首先在CAD中画出如下图的图形； 2、用region命令将图形转化成外两个区域； 3、用subtract命令求外区域的差集； 4、用move命令将图形移动至（0，0，0），用scale命令将图形单位调整为米； 5、用massprop命令计算截面性质（可惜这个命令不能计算抗扭惯距） Command: mas MASSPROP Select objects: 1 found Select objects: ----------------REGIONS---------------- Area（面积）: 1.2739 Perimeter（长）:13.7034 Bounding box（边缘）:X: -1.7000-- 1.7000 Y: 0.0000-- 1.6000 Centroid（质心）:X: 0.0000 Y: 1.0458 Moments of inertia:X: 1.7883 Y: 0.7922 Product of inertia:XY: 0.0000 Radii of gyration:X: 1.1848 Y: 0.7886 Principal moments and X-Y directions about centroid: I: 0.3950 along [1.0000 0.0000]这就是惯距 J: 0.7922 along [0.0000 1.0000] 2008-6-6 23:10
主梁计算书
主梁计算书
目录1．主要参数 2．主梁截面几何特性 3．垂直载荷计算及弯矩计算 3.1 固定载荷及弯矩 ３.2 移动载荷及弯矩 ３.３垂直载荷总弯矩总剪切力 ４.水平载荷计算 ５. 扭转载荷 ６. 刚度计算 ７．强度计算 ８．局部压应力计算 9, 大车轮压计算
1，主要参数 主起重量：Q主＝P Q＝20t， 付起重量：Q付= 5 t 起升速度V主＝13m/min＝0.217m/s 付起升速度：V付=15m/min=0.250m/s 小车运行速度V小＝37.3m/min＝0.622m/s 大车运行速度V大＝90.6m/min＝1.510m/s 工作级别：A6 跨度：S=28 m 主梁形式：窄梁 偏轨形式：中轨 2.主梁截面几何特性 2.1 主梁跨中截面特性 δ1= 0.010m δ2= 0.010m δ3= 0.008m δ4= 0.008m b0= 0.646m h= 1.700m b1= 0.702m b2= 0.702m 图一：主梁跨中截面
b3= 0.020m 截面积F=0.04124 m2 静力矩S X, S Y S X= 0.0354664m3 S Y= 0.01348548m3 C1= 0.86m C2= 0.86m C3= 0.327m C4= 0.327m 惯性矩I X ,I Y I X=0.01681437cm4 I Y=0.00348519cm3 抗弯模量W X ,W Y W X1=0.0195516m 3 W y1=0.00992933m3 W X2=0.0195516m3W y2=0.00992933m3 2.2 主梁跨端截面特性 δ1= 0.010m δ9= 0.008m δ5= 0.008m X7= 0.010m X6= 0.705m b0= 0.646m b1= 0.702m 图二：主梁跨
使用ANSYS计算截面特性 详细步骤
ANSYS提供了定义梁截面的两种方式：普通截面和用户自定义截面。工字形、箱形、T形等12种截面属于普通 截面，存储在ANSYS参数截面库中；除此之外，均属于用户自定义截面。ANSYS 将截面视为多区格的有限元模型， 迭代求解几何特性。 ANSYS求解截面特性的步骤为： (1) 创建截面的几何模型。描述截面几何形状的面域可以在ANSYS中通过点一线一面的方式直接生成；也可以由外部文件导人。一般通过AUTO CAD来建立几何模型。在AUTO CAD中可将面域分别绘制在不同的图层上，赋予不同的颜 色，通过图层开关和颜色等方式进行区分和编辑。有限元分析中，控制网格尺寸和密度对结果的分析有重要影响。 在AUTOCAD中，先绘出截面的内外框线，可以用Pedit命令将多段线连成一条多义线(Polyline)，然后用region命令 围成面域，也可以导人ANSYS后再形成面(AREA)。 (2) 将AUTOCAD中建立的面域另存为Sat文件，然后在ANSYS中用File—Import—sat方式导人。这种转换方式较方便，模型不会失真变形。 (3) 用Sections--->Beam--->Custom Sections--->write From Areas读取截面，然后在相同目录下用Read Sect Mesh对截面进行网格划分。 面进行网格划分。 (4)sections--->Beam--->Plot Sections 即可输出截面特性。 ANSYS默认的单位系是与导人的模型一致的。在图形输出框中的坐标系是Y-Z 坐标系。 也可以直接在ANSYS去建立模型去计算截面特性.(下面是我在ANSYS中计算斜拉桥的多箱截面主梁的截面特性命令流) /prep7
截面几何特性计算
① 截面几何特性计算 后张法预应力混凝土梁主梁截面几何应根据不同的受力阶段分别计算。 本设计中的T 形梁从施工到运营经历如下三个阶段。 1）主梁预制并张拉预应力根据 主梁混凝土达到设计强度的 90%后，进行预应力的张拉，此时管道尚未压浆，所以其截面特性为计入非预应力钢筋影响（将非预应力钢筋换算为混凝土）的净截面，该截面的截面特性计算中应扣除预应力管道的影响。边梁翼板宽度为 1900mm ，中梁翼板宽度为1700mm 。 2）灌浆封锚，主梁吊装就位并现浇400mm 湿接缝 预应力钢筋张拉完成后并进行管道压浆、封锚后，预应力钢筋能够参与截面受力。主梁吊装就位后现浇400mm 湿接缝，但湿接缝还没有参与截面受力，所以此时的截面特性计算采用计入非预应力钢筋和预应力钢筋影响的换算截面，边梁翼板宽度为 1900mm ，中梁翼板宽度为1700mm 。 3）桥面及防护栏施工和运营阶段 此时主梁即为全截面参与工作，此时截面特性计算采用计入非预应力钢筋和预应力钢筋影响的换算截面，边梁与中梁翼板宽度为2100mm 。 截面几何特性计算可以列表进行，以第一阶段边梁跨中截面为例列表于2-16. 表2-16 边梁第一阶段跨中截面几何特性计算表 分块 名称 分块面积 i A （2mm ） 310? 重心至梁顶 距离 i y ()mm 对梁顶边的面积矩 i i i y A S ?=（3mm ） 6 10? 自身惯性矩i I （4mm ） 910? i s y y -()mm 2 )(i s i x y y A I -= （4mm ） 910? 截面 惯性矩 i u I I I +=（4mm ） 混凝土 全截面 816.467 738.9 603.287 410.275 -1.9 0.003 非预应力钢筋换算面积 s ES A )1(-α=9.103 1940 17.659 0≈ -1203 13.174 预留管 道面积 -11.545 1819.8 -21.009 0≈ -1082.8 -13.536 净截面 面积 814.025 ∑= n i ns A s y /=737.00 936 .599= ∑i s -0.359 409.916 注： 54/ 2.010/3.4510 5.797ES S C E E α==??=。