關(guān)于橋梁梁格布置策略的探討

劉 剛 四川省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，四川 成都 610084

當(dāng)前在橋梁的梁格設(shè)計(jì)中，將中間的橫隔粱去掉對(duì)于主梁的承受能力是否會(huì)增加，對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性是否有影響，是否需要更多的材料等等，存在一系列的疑問，但這些目前都尚無定論。因此，對(duì)于橋梁的梁格設(shè)計(jì)仍需進(jìn)一步加強(qiáng)，從而促進(jìn)橋梁結(jié)構(gòu)的科學(xué)性、合理性，推動(dòng)我國橋梁建筑事業(yè)的發(fā)展。

1 只考慮恒載的情況

對(duì)于橋梁的梁格法，從內(nèi)力方面來說，MIDAS 單梁也好，橋博單梁也好，這四種模型的彎矩結(jié)果幾乎相同(誤差小于5%)，程序不能為腹板剪力流產(chǎn)生的扭矩計(jì)算，需要人工進(jìn)行計(jì)算，在組合以后發(fā)現(xiàn)，兩種程序的梁格法的扭矩計(jì)算結(jié)果是一樣的，并且與單梁計(jì)算結(jié)果相比，扭矩要稍高些。因此，筆者認(rèn)為可通過扭耦合得到精確的彎矩，進(jìn)而對(duì)整體的受力配筋進(jìn)行指導(dǎo)。但這也存在一定的問題，如需對(duì)梁格法扭矩需修正的前提下，可以通過人工對(duì)其進(jìn)行計(jì)算，并且可以獲得較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，但很多情況下是不適合進(jìn)行手工計(jì)算的，就會(huì)給工作增加難度，并影響結(jié)果的準(zhǔn)確性［1］。例如，在對(duì)彎橋偏心設(shè)置進(jìn)行判斷時(shí)，需要對(duì)扭矩包絡(luò)圖進(jìn)行觀察，雖然可以利用單梁模型直接得到數(shù)據(jù)，但這種卻不能對(duì)各片梁的實(shí)際受力情況進(jìn)行掌握，雖然它不會(huì)對(duì)整體設(shè)計(jì)有太大的影響，但對(duì)細(xì)節(jié)的把握，對(duì)于梁格的計(jì)算還是非常有好處的。

2 只考慮活載的情況

通過對(duì)MIDAS 單梁和橋博單梁的計(jì)算對(duì)比，筆者發(fā)現(xiàn)MIDAS 單梁對(duì)于自定義車道是非常便利的，可以同時(shí)顧全多種工況，與橋博單梁相比便利很多。但卻也有需要注意的問題，如果在同一工況下，在做偏心實(shí)現(xiàn)時(shí)，使用的梁是不同的，那么就會(huì)產(chǎn)生較大的內(nèi)力差，還需要對(duì)該問題進(jìn)行進(jìn)一步的完善?？梢酝ㄟ^片梁對(duì)車道偏心進(jìn)行定義，進(jìn)而對(duì)這種情況進(jìn)行改善［2］。結(jié)合第一種情況可以看出，在對(duì)整體進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，如果想要對(duì)整體的受力情況獲得更為真實(shí)的反應(yīng)結(jié)果，使用單梁模型效果會(huì)更為理想，而梁格法可以作為其比照，這主要是因?yàn)槠溆?jì)算結(jié)果通常都要大于單梁的計(jì)算結(jié)果。此外，對(duì)于結(jié)構(gòu)物是彎扭耦合突出的情況時(shí)，則必須要對(duì)梁格法進(jìn)行計(jì)算，將其結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確的反映，如箱梁的各片腹板的受力情況，存在的差異性，從而在設(shè)計(jì)時(shí)確保結(jié)構(gòu)能夠安全配筋。而此時(shí)單梁的計(jì)算結(jié)果則可以作為參照，促進(jìn)設(shè)計(jì)工作的完善［3］。

3 橋梁梁格布置的考慮因素

有人認(rèn)為同等寬度的窄彎橋不需要使用梁格法計(jì)算，覺得只需空間梁單元計(jì)算就可以了，認(rèn)為只要模型設(shè)計(jì)合理，就算結(jié)果自然可以達(dá)到要求，并且對(duì)于配束和承載能力的計(jì)算非常便利，但對(duì)于變寬的特殊橋梁，則必須進(jìn)行梁格法的計(jì)算，這主要是因?yàn)槠渲袝?huì)涉及諸多因素，對(duì)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生影響。

3.1 對(duì)扭矩結(jié)果的影響

梁格法在計(jì)算時(shí)需要將結(jié)構(gòu)的抗扭分成頂?shù)装宓目古べx予縱向梁格兩部分計(jì)算，由于腹板之間存在間距，當(dāng)兩塊腹板的剪力方向呈相反趨勢時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生扭矩，而腹板實(shí)現(xiàn)對(duì)整體結(jié)構(gòu)的抗扭，主要是通過腹板的抗剪而實(shí)現(xiàn)的，因而就會(huì)導(dǎo)致縱梁截面的抗剪與整體結(jié)構(gòu)的抗扭疊加到一起，但這種疊加卻是不符合情況的，這主要是因?yàn)槌休d能力的計(jì)算結(jié)果是通過整體截面進(jìn)行驗(yàn)算的，而抗扭的閉合與非閉合截面是存在差別的，所以不能只對(duì)其進(jìn)行簡單的疊加或者拆分，所以在對(duì)承載能力的計(jì)算配筋上，需要采用單梁的計(jì)算方法。而梁格在此時(shí)的作用主要是對(duì)彎矩的各個(gè)腹板的不均勻受力進(jìn)行計(jì)算和體現(xiàn)，故對(duì)于彎斜梁較寬的應(yīng)通過梁格計(jì)算的結(jié)果，對(duì)其進(jìn)行配筋和承載力的計(jì)算［4］。

3.2 對(duì)活載布置的影響

如果使用單梁計(jì)算活載布置，那不論怎樣對(duì)車道布置，對(duì)偏載進(jìn)行計(jì)算，都不會(huì)對(duì)正應(yīng)力產(chǎn)生影響。這主要是因?yàn)閷?duì)于單梁的計(jì)算，偏載的結(jié)果只會(huì)對(duì)扭矩產(chǎn)生影響，不會(huì)對(duì)彎矩的分布不均的腹板有所體現(xiàn)。因此，在對(duì)空間梁單元進(jìn)行計(jì)算時(shí)，要根據(jù)不同的結(jié)果，使用不同餓荷載組合，從而使結(jié)果更加的精準(zhǔn)。此外，還應(yīng)注意在對(duì)扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力進(jìn)行查看，并且扭矩最大時(shí)，要按照偏載最不利的情況不加偏載系數(shù)，在對(duì)正應(yīng)力進(jìn)行查看彎矩結(jié)果時(shí)，應(yīng)將活載與偏載系數(shù)進(jìn)行相乘，從而獲得計(jì)算結(jié)果［5］。在使用梁格法計(jì)算時(shí)，要對(duì)對(duì)每根縱梁都進(jìn)行最不利的布載，在一定的時(shí)間內(nèi)，將活載集中布載在其中某一根的縱梁上，然后對(duì)其工況進(jìn)行包絡(luò)，使其形成組合，然后在與其他結(jié)果再次組合，從而找到最不利的結(jié)果。

此外，應(yīng)注意的是，對(duì)于彎扭耦合突出的結(jié)構(gòu)(即平面彎曲的半徑較小的結(jié)構(gòu)物)，不一定非要使用梁格計(jì)算方法，單梁計(jì)算方法也是非常便利的。在恒載作用下彎梁橋會(huì)存在很多的扭矩，很多人對(duì)于因恒載不均而出現(xiàn)餓扭矩問題十分在意，希望能夠通過電腦計(jì)算等方式消除其一部分影響，但事與愿違，由恒載不均而引起的扭矩，在總扭矩中占有的比例往往非常小，尤其是在半徑小且平面彎曲的結(jié)構(gòu)中其影響幾乎是可以忽略不計(jì)的，因?yàn)橛蓮澟ゑ詈显蚨斐傻呐ぞ卦谡w扭矩中才是占有較大比重的，但很多人都忽視了一點(diǎn)，而對(duì)于占有很小比例的由恒載不均而引起的扭矩耿耿于懷。

4 總結(jié)

綜上所述，橋梁的梁格布置對(duì)于橋梁的結(jié)構(gòu)具有重要影響，從而關(guān)系到橋梁的質(zhì)量，并且橋梁梁格的布置對(duì)于施工的也具有重要影響。因此，加強(qiáng)橋梁梁格的布置對(duì)于優(yōu)化橋梁結(jié)構(gòu)，降低施工難度，增強(qiáng)橋梁質(zhì)量，促進(jìn)施工單位經(jīng)濟(jì)效益的增收都具有積極的推動(dòng)作用，相關(guān)部門或者領(lǐng)導(dǎo)要對(duì)其給予足夠的重視，從而促進(jìn)其功效的發(fā)揮。

［1］劉杰.曲線寬箱梁橋梁格模型建立與受力分析［D］.中南林業(yè)科技大學(xué)，2014.

［2］宋雷.多線鐵路橋梁的力學(xué)特性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)［D］.北京交通大學(xué)，2014.

［3］鄒琳，王向鵬.地下車庫梁格布置設(shè)計(jì)探討［J］.河南建材，2015(01):98-100.

［4］郭曉霞.裝配式簡支空心板橋梁格法計(jì)算模型分析［J］.建筑，2012(16):52-54..

［5］虞謹(jǐn)菲.剪力柔性梁格法在異形箱梁橋分析中的應(yīng)用［D］.長安大學(xué)，2009.