梁格法在变宽箱梁配束中的应用.pdf

(遂T程
SHANGHAI HIGHWAYS
梁格法在变宽箱梁配束中的应用
徐优,刘钟仁2
(同济大学建筑设计研究院';江西同济工程咨询有限公司2)
摘要:对一单箱多室変宽连续箱梁桥分别利用梁格法和平面杆系法建模分析,并将二者计算结果进行对比,指出宽幅桥在结
构受力上的一些特点,并据此对杆系模型的配束方案给出修改建议,为今后类似桥梁的结构计算和预应力布置提供一定的参考。
关键词:箱梁;梁格法;平面杆系;配東
0前言
腹板剪力可直接由梁格模型中该处纵梁的剪力来表
箱梁由于其整体性能好、适应性强而在变宽桥梁示。1和12道为虚纵梁,位于悬臂边缘,为便于荷载
中被广泛采用。此类桥梁一般宽跨比较大且桥梁宽度加载。
不断变化,若仍采用平面杆系模型进行讦算,无法体现
箱型截面划分为多个工字型截面后,每根纵梁的
其空间的受力特性,有可能会有较大的误差,因此需对截面有效宽度仍使用规范中箱梁的计算方法,这样可
其进行空间受力分析
以保证所有纵梁有效分布宽度之和仍和整个箱梁
梁格法是一种近似的空间计算方法,其主要思路相等
是:将上部结构用一个等效的梁格来模拟,将分散在板
横梁沿纵桥向间距在跨中位置取2m,靠近支点
式或箱梁每一区段内的弯曲刚度和抗扭刚度集中于最处取1m,以便得到内力在截面变化处的较详细的结
邻近的等效梁格内,实际结构的纵向刚度集中于纵向果。在实际的中横梁和端横梁处,设置实横梁,以实际
梁格构件内,而横向刚度集中于横向梁格构件内。截面输入,每侧计人6倍顶板厚度,截面呈工字型;在
理想的刚度等效原则是:当原型实际结构和对应的等非实际横梁处设置虚横梁,也以工字型截面输人,上下
效梁格承受相同的荷载时,两者的挠曲应是恒等的,而缘厚度分别取箱梁顶底板厚,腹板厚度取一极小值
且在任一梁格内的弯矩、剪力和扭矩应等于该梁格所为了保证整个桥梁恒载准确,将虚横梁自重设置为0。
代表的实际结构部分的内力山。由于计算模型通常对
图1为划分后的梁格模型平面,图2为划分后的
实际结构做了大量的简化,这种等效只能是近似的,但箱梁截面。
对于工程设计而言,梁格法的精度已经足够
计算模型
纵梁10
1.1工程简介
该桥为一座单箱多室预应力混凝土连续箱梁桥,
跨径组成为32.739m+33m。箱梁顶板宽度由45m
纵梁6
渐变至36.785m,底板宽度由36.3m渐变至
28.085m,箱梁截面有9个箱室组成,箱室浄宽2.6
3.6m,梁高2m,顶板厚度为0.22m,底板厚度为0.
0.42m,腹板厚度为0.45~0.60m。每个横梁位置
设置4个支座
图1梁格网格划分图
1.2模型划分
将箱梁结构按腹板个数,离散成12道纵梁。其中
图2纵梁戳面划分图
纵梁2-11和箱梁腹板中心重合,这样可以保证箱梁
收稿日期:2010-07-25
N.42010上2
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2结果对比
扭矩。以下仅对梁格模型和杄系模型的支反力与弯矩
在梁格空分析中,各纵梁弯矩、剪力的代数和即计算结果作对比
为整个纵梁的总弯矩和总剪力,但是各根纵梁的扭矩2.1支反力对比
之和并不等于整个纵梁的总扭矩。这是因为在梁格分
梁格模型计算反力取同一横梁下所有支座反力之
析中,各梁扭矩仅代表顶底板内剪力流组成的扭矩,桥和,以便于和杆系模型的反力比较,支反力对比结果见
梁总扭矩还应该加上两侧纵梁内相反剪力对梁轴线的表1。
表1两种模型支反力计算结果
恒载支反力
活载支反力
正常使用阶段标准组合支反力
项日
梁格模型杆系模型
梁格模型
杆系模型
梁格模型
杆系模型
Max
Max
Min
Max
n
左端支点
14920
15216
4644
1194
2370
280
22420
1249018
13100
中支点
43083
42870
6230
3570
0
52800
38510
51000
43200
右侧支点
13175
13220
3892
1952010850
16100
从上表可以看出:恒载下梁格模型和杄系模型总
10009
反力基本相同,但是在活载作用下二者反力差别较大
这一方面是由于梁格模型考虑横向加载的影响,另
一恒载下梁格1跨中弯矩
方面也是由于梁格模型的计算反力取值是包络结果
12345678910→恒载下梁格1跨顶弯矩
?*-恒载下杆系跨中弯矩
0D0
恒载下系顶弯矩
2.2弯矩对比
恒载作用下(桥梁自重十二期恒载)两种模型在第
跨跨中位置和中支点位置的弯矩对比结果如表2所
示(梁格模型中的计算弯矩取各根纵梁在该位置的弯
10000
5000
矩代数和)
恒载下粱2跨中弯矩
表2恒载作用下两种模型弯矩计算结果kN?m
-5000
2345678910·-恒载下梁格2跨顶弯矩
恒载下杆系跨中弯矩
梁格模型
杆系模型
误差
10009
一恒载下杆系墩顶弯矩
跨中弯矩
68752
69292
0.78%
20000
墩顶弯矩
-126064
127516
1.19%
图3恒載作用下各根纵梁弯矩图(单位kN?m)
从表2可以看出:恒载下梁格模型和杄系模型
无论是在跨中位置,还是在支点位置,弯矩差别均
恒载下梁格1跨中弯矩
很小
恒载下梁格顶弯矩
12.3.45.67.8_910一恒下杆系跨中弯矩
3梁格内力分配
-2000
对于宽幅箱梁,各腹板受力有很大的不同,为比较
各根纵梁内力的差异,将杆系模型计算结果平均分配
2000
给10根纵梁,然后和梁格模型(以下称梁格1)中各根
150O
纵梁的计算结果相比较。同时为了研究支座摆放的位
500
活载下梁格2跨中弯矩
活载下梁格2跨顶弯矩
置对各纵梁内力分配的影响,本文另外建立了一个梁
0)-11.23.4.5..5.7..3.9.1a
活载下杆系跨中弯矩
活载下杆系墩顶弯矩
格模型(以下称梁格2),将横梁下最外侧的支座由靠
1500
近边纵梁的位置移动到次边纵梁的位置。对比结果见
图3,图4(图中横坐标1-10分别代表梁格的第2-1
图4活载作用下各根纵梁弯矩图(单位kN?m)
号纵梁,纵坐标为弯矩值
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