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108桥梁结构
城市道桥与防泆
2014年5月第5期
梁格法在计算中的应用
陈中生
(深圳市市政设计研究院有限公司,广东深圳518029)
摘要:梁格法在计算时,通过 Midas计算对主梁进行梁格划分时,划分得到的最外側边梁截面特性变化较大,需要进行一些修正
才能得到准确的计算结果。
关键词:梁格法;抗扭惯性矩;计算
中图分类号:U441文献标识码:A文章编号:1009-7716(2014)05-0108-03
0前言
利《桥梁上部构造性能》一书提到的公式,另外
种是简化考虑把整体截面的抗扭惯矩均分到每片
梁格法是工程设计中经常用到的结构安全分纵梁,我觉得第一种方法比较合适,而且,在实际
析的方法,特别是针对小半径窄桥和宽梁,更是计操作中发现按第一种方法计算的各片纵梁抗扭惯
算中的首选,但是由于梁格法建模稍有繁琐,而且矩之和大概等于整体截面抗扭惯矩的一半,与书
不同的划分梁格形式和活载加载方式会使计算结上所说相符,另一半的抗扭惯矩由边腹板的剪力
果差别大,特别是对梁体主应力影响比较大
提供。
1梁格计算
具体对于 Midas软件而言,如果对于梁格纵向
构件,其抗扭惯性矩输入的为仅由顶,底板提供的
要进行梁格计算,首当其冲就是要结构转换成抗扭惯性矩, Midas抗扭计算是按单独的开口截面
梁格模型,为什么不同的人建出的梁格会有非常计算的,不准确。
大的差别呢,特别是相同的结构形式计算用单梁
当箱梁结构作整体扭转(不考虑截面畸变)时,
计算时和用梁格计算差别很大,最经常出现的情环绕顶板、底板、腹板呈剪力流网络,见图1,大多
况就是单梁计算时,所有的结果都满足规范要求,数的剪力流通过顶、底板和腹板的周界流动,少量
在做梁格计算时,突然主应力不能满足规范要求,通过中间腹板。在比拟的梁格体系受扭时,在横截
而且超出规范不少,然后很多人就会得出结论,梁面上,总的扭矩由一部分纵向构件的扭矩和一部
格计算时不够准确,而事实上是不是这样呢?会不分梁格问相反的剪力组成,见图2,箱梁整体扭转
会梁格建模的时候出现了问题,下面试着讨论
和梁格受扭时的力系非常相似,箱梁内的总扭矩
下是不是建模时出现了什么问题,以 Midas建模为由各梁格扭矩及剪力合成,梁格扭矩是代表由顶
例进行探讨。
板和底板内相反剪力流在上部结构内形成的扭
付于纵向梁格的抗扭惯性矩,抗扭惯性矩的计矩,而剪力代表腹板内的剪力流。因此,纵向梁格
算一定要按相关书籍中介绍的公式进行计算,否构件的扭转刚度为CJ=C?(梁格构件所代表的顶
则是不准确的,因为输入的抗扭惯性矩实际上是板、底板翼缘的扭转惯性矩
顶底板的抗扭,另一部分抗扭由腹板来承担,因此
梁格的抗剪面积也要输入准确。抗扭惯性矩本身
没有统一的计算公式,因为开口截面和闭口截面
的抗扭计算是相差很大的,因此在计算的时候
定要注意,对于梁格法的纵向抗扭要使得整个梁
格断面的纵抗扭惯性矩与闭口箱型截面的抗扭惯
性矩相等。计算量不要利用 Midas里面提供的所谓
的梁格截面,也就是那种半边的梁。
纵梁抗扭惯矩的计算一般有两种,一种是汉伯
收稿日期:2014-01-14
作者筒介:陈中生(1982-),男,湖北黄冈人,工程师,从事桥梁设
计工作
图1箱梁截面剪力流
2014年5月第5期
城市道桥与防洪
桥梁结构109
力的方法,一是修正偏心距y,二是修改梁格截面
抗扭惯性矩(即2),在这里采用比较简单直观的
修改的方式。
在使用程序计算时找到梁格截面特性,将所
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有的梁格截面抗扭惯性矩(即)放大1000倍,这
只是程序中的模拟,事实上不一定就是1000倍,
放大1000倍的意思就是抗扭惯性矩(即)足够
图2梁格内的扭矩及剪力
强大,这样弯矩M.产生的应力就可以忽略不计
在程序计算中,梁格构件所代表的顶板、底板这样就比较接近箱梁的真实受力情况。而对于中
翼缘的扭转惯性矩在程序中体现出来的是采用开梁梁格来说,各纵梁中性轴与上部结构中性轴基
口截面,而真实结构是闭口截面,因此,程序中对本重合,所以中梁不会出现类似问题。
确,如果不对抗扭惯性矩(即)进行修正,那么结2工程实例
果就会失真,影响计算结果。因此,在计算时要对
用一工程实例说明纵向梁格的抗扭惯矩的影响。
抗扭惯性矩(即)做必要的修正,让其达到真实
本工程是环莞快速路市政工程,其中白沙立
模拟箱梁受力的状况。由于整体箱梁被划分成梁交主线桥预应力混凝土连续箱梁结构形式为预应
格以后,由于边格梁的不对称结构性,中性轴和形力混凝土连续箱梁,桥梁设计荷载为公路工级,主
心都发生了变化,见图3。
线桥宽度为13.5m。选取其中一联分析,跨径为
3x35m。利用 Midas软件梁格法进行计算对比。
d
标准横断面见图4
553925
0
图3整体箱梁被划分成梁格后中性轴和形心变化示意
因此梁格计算时就要进行以下步骤调整模型
1)强制移轴。使各纵梁中性轴与上部结构中
性轴基本重合,等效纵梁抗弯刚度。
纵梁1
纵梁
纵梁1
(2)修正Z。由于最外侧梁格形心在划分梁格
图4标准横断面(单位:cm
时,形心外移,因此在钢東张拉时,最外侧梁格就
由于是结构对称,暂且取结构一半,仅比较纵
会产生较大的弯矩M,而实际这个弯矩是没有的,梁1和纵梁2的主应力,未修正厶短期效应组合
因此要消掉弯矩M.产生的应力。
主梁1的主应力见图5(主要是考查中墩墩处主拉
(3)从应力计算公式:o=N+×,M
应力,因此仅示出两墩处主拉应力)。
由图5可以看出,主梁1的最大主立应力-3.1MPa
中可以看出有两种方式可以处理由M.产生的应
未修正短期效应组合主梁2的主应力见图6
图5未修正zz短期效应组合主梁1的主应力图
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图6未修正z短期效应组合主梁2的主应力图