梁格法曲線箱梁空間分析范文

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《城市道橋與防洪雜志》2014年第六期

1縱橫梁截面特性調(diào)整

縱梁特性調(diào)整方法如下：縱梁調(diào)整的主要目的是實(shí)現(xiàn)各分割截面與原整體截面間的等效性。主要調(diào)整依據(jù)是抗彎計(jì)算中性軸各分割截面與原整體截面保持一致。從而衍生兩種截面分割方式。方式一通過(guò)反復(fù)試算頂?shù)装宓姆指钗恢茫ＷC分割后的各縱梁中性軸與整體截面一致。對(duì)于本例截面分割如圖1所示。方式二任意劃分頂?shù)装澹罱K通過(guò)調(diào)整各分割后縱梁的中性軸位置（本例以距截面對(duì)稱軸1.5m作為劃分位置），并進(jìn)行強(qiáng)制移軸計(jì)算各縱梁的截面特性值。截面特性計(jì)算及調(diào)整情況如表1所列，這里要特別注意抗扭剛度Ixx不是全截面抗彎剛度Iyy的兩倍，根據(jù)縱梁頂?shù)装宓募魬?yīng)力分布情況梁格理論提出的抗扭剛度修正沒(méi)有考慮腹板的貢獻(xiàn)。故抗扭剛度不是全截面縱梁計(jì)算得到的抗彎剛度的2倍，僅為頂?shù)装逍纬傻摹岸帧毙徒孛嬗?jì)算抗彎剛度的2倍。橫梁截面特性的計(jì)算方法和調(diào)整方式與縱梁類似，在此不再贅述。

2三維空間模型建立

根據(jù)上述方法可以計(jì)算得到整體結(jié)構(gòu)分割為梁格體系后縱橫梁的截面特性調(diào)整系數(shù)。midasCivil程序提供梁格法建模助手功能，可以根據(jù)用戶定義整體截面，提供上述兩種方法自動(dòng)劃分截面，并調(diào)整截面特性。該例由此建模著手自動(dòng)生成全橋三維梁格模型如圖2所示。與此同時(shí)建立單梁空間三維模型（見(jiàn)圖3），以便對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。

3荷載及效應(yīng)的施加

（1）自重考慮容重：25kN/m3；（2）二期荷載：中梁4.5kN/m，邊梁14.6kN/m（含防撞護(hù)欄）；（3）溫度荷載：整體升溫（+30，-20）℃，溫度梯度按規(guī)范值采用；（4）預(yù)應(yīng)力荷載：通常束采用15×7Φ5鋼絞線，墩頂短束采用5×7Φ5鋼絞線；（5）其余荷載：按規(guī)范值采用。

4梁格模型與單梁模型計(jì)算結(jié)果對(duì)比

由于曲線箱梁比較關(guān)注的計(jì)算結(jié)果是否出現(xiàn)負(fù)反力，避免由于支座出現(xiàn)負(fù)反力造成結(jié)構(gòu)耐久性甚至傾覆等問(wèn)題。現(xiàn)將計(jì)算結(jié)果整理如表2所列。從表2不難發(fā)現(xiàn)對(duì)于本例計(jì)算曲線箱梁支反力的計(jì)算存在最大10%的誤差。隨著曲線半徑及跨度的變化相應(yīng)的誤差也會(huì)增大。考慮到目前軟件已經(jīng)很好地解決了梁格法計(jì)算截面調(diào)整系數(shù)手算工作量較大的問(wèn)題，梁格和單梁模型計(jì)算的工作量相差不多，且可得到更真實(shí)的計(jì)算結(jié)果，完全可以作為主要計(jì)算手段被分析人員所采用。此外，梁格模型可以得到單梁模型不能得到的各腹板受力不均勻的內(nèi)力（應(yīng)力結(jié)果）。現(xiàn)整理成橋內(nèi)力狀態(tài)及活載內(nèi)力狀態(tài)如下圖4、圖5所示。

5結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合具體工程實(shí)例重點(diǎn)闡述剪力柔性梁格理論中，總橫梁截面特性的調(diào)整方式。并對(duì)比了該橋梁格模型計(jì)算所得反力與單梁結(jié)果的差異。梁格法作為被廣大設(shè)計(jì)人員所常用的分析方法,目前還存在如下問(wèn)題需要進(jìn)一步研究和總結(jié)。目前現(xiàn)有資料大多對(duì)外荷載下梁格模型的受力性能進(jìn)行研究，很少見(jiàn)到對(duì)溫度效應(yīng)收縮徐變效應(yīng)如何通過(guò)梁格法準(zhǔn)確模擬的問(wèn)題。現(xiàn)有規(guī)范對(duì)荷載要求，以及有關(guān)計(jì)算的規(guī)定大多針對(duì)傳統(tǒng)的單梁模型，在梁格模型中是否需要同時(shí)考慮溫度和收縮徐變等橫向作用是一個(gè)值得探討的問(wèn)題。

作者：朱鋒盧鋼單位：北京邁達(dá)斯技術(shù)有限公司橋隧技術(shù)部