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縱橫梁截面特性調整

縱梁特性調整方法如下：縱梁調整的主要目的是實現各分割截面與原整體截面間的等效性。主要調整依據是抗彎計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。方式一通過反復試算頂底板的分割位置，保證分割后的各縱梁中性軸與整體截面一致。對于本例截面分割如圖1所示。方式二任意劃分頂底板，最終通過調整各分割后縱梁的中性軸位置（本例以距截面對稱軸1.5m作為劃分位置），并進行強制移軸計算各縱梁的截面特性值。截面特性計算及調整情況如表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，根據縱梁頂底板的剪應力分布情況梁格理論提出的抗扭剛度修正沒有考慮腹板的貢獻。故抗扭剛度不是全截面縱梁計算得到的抗彎剛度的2倍，僅為頂底板形成的“二字”型截面計算抗彎剛度的2倍。橫梁截面特性的計算方法和調整方式與縱梁類似，在此不再贅述。

2三維空間模型建立

根據上述方法可以計算得到整體結構分割為梁格體系后縱橫梁的截面特性調整系數。midasCivil程序提供梁格法建模助手功能，可以根據用戶定義整體截面，提供上述兩種方法自動劃分截面，并調整截面特性。該例由此建模著手自動生成全橋三維梁格模型如圖2所示。與此同時建立單梁空間三維模型（見圖3），以便對計算結果進行比較。

3荷載及效應的施加

（1）自重考慮容重：25kN/m3；（2）二期荷載：中梁4.5kN/m，邊梁14.6kN/m（含防撞護欄）；（3）溫度荷載：整體升溫（+30，-20）℃，溫度梯度按規范值采用；（4）預應力荷載：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：按規范值采用。

4梁格模型與單梁模型計算結果對比

由于曲線箱梁比較關注的計算結果是否出現負反力，避免由于支座出現負反力造成結構耐久性甚至傾覆等問題。現將計算結果整理如表2所列。從表2不難發現對于本例計算曲線箱梁支反力的計算存在最大10%的誤差。隨著曲線半徑及跨度的變化相應的誤差也會增大。考慮到目前軟件已經很好地解決了梁格法計算截面調整系數手算工作量較大的問題，梁格和單梁模型計算的工作量相差不多，且可得到更真實的計算結果，完全可以作為主要計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力（應力結果）。現整理成橋內力狀態及活載內力狀態如下圖4、圖5所示。

5結語

本文結合具體工程實例重點闡述剪力柔性梁格理論中，總橫梁截面特性的調整方式。并對比了該橋梁格模型計算所得反力與單梁結果的差異。梁格法作為被廣大設計人員所常用的分析方法,目前還存在如下問題需要進一步研究和總結。目前現有資料大多對外荷載下梁格模型的受力性能進行研究，很少見到對溫度效應收縮徐變效應如何通過梁格法準確模擬的問題。現有規范對荷載要求，以及有關計算的規定大多針對傳統的單梁模型，在梁格模型中是否需要同時考慮溫度和收縮徐變等橫向作用是一個值得探討的問題。

作者：朱鋒盧鋼單位：北京邁達斯技術有限公司橋隧技術部