基于梁格法橋梁結(jié)構(gòu)橫向分布系數(shù)的反算

關(guān) 偉 李群鋒 王奎濤

(山西省交通科學(xué)研究院，山西太原 030006)

0 引言

隨著我省高速公路建設(shè)的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)裝配式箱梁、T形梁已普遍在工程實踐中應(yīng)用，因該結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡單、受力明確、施工簡潔、速度快、工程造價低等優(yōu)點普遍在工程實踐中應(yīng)用。在該結(jié)構(gòu)進行分析當(dāng)中活載較為復(fù)雜，活載具有可變性。當(dāng)橋上作用荷載P時，荷載P會分配到各片主梁上，因橋梁結(jié)構(gòu)具有空間性，所以本文采用TDV RMV8i，Anasys10.0有限元軟件對工程實例以“梁格法”進行空間建模結(jié)構(gòu)分析，結(jié)合手算橋梁荷載橫向分布系數(shù)對其進行探討。

1 梁格法簡介

梁格法:它是用一個等效梁格來代表上部結(jié)構(gòu)，把分散在每一區(qū)段內(nèi)的彎曲和抗扭剛度假定集中于最鄰近的等效的梁格內(nèi)，而橫向剛度則集中于橫向梁內(nèi)。即當(dāng)原型板和等效的梁格承受相等的荷載時，這兩個結(jié)構(gòu)的撓曲將是橫等的，而且在任一梁格內(nèi)的彎矩、剪力和扭矩將等于該梁所代表的板部分的截面上應(yīng)力的合力［2］。

2 工程概況

2.1 基本參數(shù)

結(jié)構(gòu)形式:2×25 m裝配式簡支箱梁;計算跨徑:24.36 m;橋面寬度:12.8 m;前右角:0°;荷載等級:公路—Ⅰ級;橫梁設(shè)置:不設(shè)置橫梁。

2.2 橋梁典型橫斷面

橋梁典型橫斷面圖見圖1。

圖1 箱梁典型橫斷面圖（1： 50）

3 算例分析

3.1 結(jié)構(gòu)模型

小箱梁模型見圖2。

3.2 算例結(jié)果分析

3.2.1 結(jié)構(gòu)截面特性對比

成橋階段邊梁及中梁截面特性見表1，表2。

3.2.2 主梁跨中彎矩、支點剪力、撓度對比

1)P=1 kN作用在1號梁跨中處TDV RMV8i計算結(jié)果見圖3～圖5。

圖2 裝配式小箱梁模型外觀

表1 成橋階段邊梁截面特性

表2 成橋階段中梁截面特性

圖3 彎矩Mz（一）

圖4 剪力Qy（一）

圖5 撓度fy（一）

Anasys10.0計算結(jié)果見圖6～圖8。

圖6 彎矩Mz（二）

圖7 剪力Qy（二）

圖8 撓度fy（二）

2)P=1 kN作用在2號梁跨中處TDV RMV8i計算結(jié)果見圖9～圖11。

圖9 彎矩Mz（三）

圖10 剪力Qy（三）

Anasys10.0計算結(jié)果見圖12～圖14。

從圖3，圖6，圖9，圖12可以看出荷載P作用在1號主梁跨中時，荷載P顯然不是完全由1號主梁來承受，同樣當(dāng)荷載P作用在2號主梁跨中時也是如此，而是P通過橋面板使其他主梁也受到荷載。在荷載P處彎矩分布比較不均勻，當(dāng)結(jié)構(gòu)跨中處設(shè)置內(nèi)橫梁時，則P處彎矩分布比較均勻。在設(shè)計實踐當(dāng)中為了減小小箱梁、T梁這種結(jié)構(gòu)跨中彎矩，應(yīng)在跨中設(shè)置跨中橫梁，當(dāng)跨徑較大時，還應(yīng)在四分點處設(shè)置中橫梁。

圖11 撓度fy（三）

圖12 彎矩Mz（四）

圖13 剪力Qy（四）

圖14 撓度fy（四）

3)主梁跨中汽車荷載橫向分布系數(shù)。

模型分別在1號主梁、2號主梁跨中處加一集中荷載P=1 kN，由于結(jié)構(gòu)具有對稱性，1號主梁與4號主梁對稱，2號主梁與3號主梁對稱，所以4號主梁受力情況同1號主梁，3號主梁受力情況同2號主梁。

各主梁跨中橫向分布影響線豎標(biāo)值采用各主梁的跨中撓度于各主梁撓度之和的比值，各主梁跨中橫向分布影響線豎標(biāo)見表3。

表3 主梁跨中橫向分布影響線計算表

分別采用文獻［1］，Anasys10.0，TDV RMV8i影響線豎標(biāo)繪制影響線圖，采用公路—Ⅰ級車輛荷載在橋面布載。由于工程設(shè)計實踐經(jīng)驗，該種結(jié)構(gòu)及橋面布置形式一般兩車道橋面布載主梁分配內(nèi)力較大，所以汽車荷載橫向分布系數(shù)只計算了兩車道的數(shù)值，見表4。

表4 主梁跨中汽車荷載橫向分布系數(shù)

4 結(jié)語

橋梁結(jié)構(gòu)為空間結(jié)構(gòu)，實事求是，在橋梁設(shè)計實踐當(dāng)中應(yīng)從空間去考慮橋梁結(jié)構(gòu)，模擬橋梁結(jié)構(gòu)?！傲焊穹ā笔且环N行之有效的橋梁結(jié)構(gòu)分析方法，該法能合理地模擬橋梁整體結(jié)構(gòu)實際工作狀態(tài)。平面桿系結(jié)構(gòu)分析較空間結(jié)構(gòu)分析簡單，采用“單梁法”計算橋梁結(jié)構(gòu)受力情況，在考慮荷載分配問題時，荷載分配系數(shù)若是取1.0，橋梁結(jié)構(gòu)受力會人為放大，按本文計算結(jié)果1號梁，橋梁下部結(jié)構(gòu)受力提高約25%，2號梁會提高約40%，則會導(dǎo)致橋梁下部結(jié)構(gòu)工程量增加，橋梁造價增大。所以應(yīng)從結(jié)構(gòu)實際工作狀態(tài)對結(jié)構(gòu)進行考慮，把握結(jié)構(gòu)分析。

［1］李國豪，石 洞.公路橋梁荷載橫向分布計算［M］.北京:人民交通出版社，1987.

［2］E.C.漢勃利.橋梁上部構(gòu)造性能［M］.郭文輝，譯.北京:人民交通出版社，1982.

［3］王道鋒，周世軍，趙衛(wèi)平.用梁格法模擬斜交板梁的荷載橫向分布［J］.建筑與工程，2006(12):67.

［4］劉曉鳴，陳 曦，楊大余.裝配式小箱梁橋的荷載橫向分布計算［J］.山西建筑，2007，33(8):279-280.