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102桥梁结构
城市道桥与防洪
2014年11月第11期
梁格结构与梁板结构计算比较分析
朱清亮
(上海中测行工程检测咨询有限公司,上海市200082
搞要:结合具体工程实例,分别建立某格构式桥梁的梁格结枃模型和梁板结构模型,计算了两者的挠度值及应变值,并和现场
实测值进行对比分析,结果表明:较梁格结构模型而言,梁板结构模型计算挠度值更接近实测值,能充分模拟结构整体刚度;梁格
结构、梁板结构模型计算应变值和实测值均有较大差异。
关键词:梁格结构;梁板结枃;挠度;应变
中图分类号:U441
文献标识码:A
文章编号:1009-7716(2014)11-0102-03
0引言
提供一定参考。
目前,结构计算常用单元有一维杆单元、二维1梁板结构计算处理
板单元以及三维实体单元,板单元及实体单元计
对于梁板组合单元,理论上为简化计算,做出
算代价较大,通常运用于精度要求较高结构计算如下假定:
中。对于一般桥梁上部结构的计算,梁格法发展较
(1)梁变形前后符合平截面假定;
为成熟,已广泛应用于板梁、T梁以及箱梁等桥梁
(2)板、梁单元不产生竖向分离
上部结构的计算分析中,它不同于传统单片梁结
(3)不考虑梁、板单元的相对滑移
构计算,传统单片梁结构计算利用横向分布系数
梁板组合结构截面示意见图1,外载作用下,
将空间三维问题转化为平面二维问题,大大节省梁板结构作为整体参与受力,考虑了板对整体受
了计算费用,梁格结构将实际问题回归到空间坐力刚度的贡献,实际建模过程中将梁和板分别作
标系中,真实模拟了上部结构在纵向和横向受力,为独立单元建模,这样未考虑板截面刚度对整体
原则上而言,梁格结构计算精度介于单梁结构与受力贡献,大大低估了梁可提供的抗弯刚度,计算
实体结构之间。
结果偏大,为模拟实际结构受力,梁的抗弯惯性矩
对于梁板组合结构,实际应用较为广泛,尤其应选取整体截面的中性轴进行计算,应用合力矩
是建筑工程中,如框架剪力墙结构、钢筋混凝土屋定理计算出整体截面的中性轴,根据平行移轴定
盖等,梁板结构具有整体刚度较好、施工方便、抗理计算出梁对此中性轴的抗弯惯性矩,建模过程
震能力强等优点。迄今为止,已有不少学者对梁板中采用增大单梁截面抗弯惯性矩的方法进行处
组合单元进行了理论研究,朱合华叫等具体研究了理,具体计算方法见式(1)。
梁板组合结构计算过程中存在的一些问题以及解
决方法,为实际工程结构计算分析提供解决办法
板
陈玉骥教授提出了一种考虑梁板相对滑移和板
剪力滞效应的结合?板单元,计算结果和试验结
果比较接近,可以较为可靠应用于工程计算中,何
畏、李乔分析研究了板桁组合结构体系的受力特
梁
性以及计算方法,得出了板桁结构中板一部分刚
图1梁板结构截面示意图
度参与桁架单元共同受力,恰当考虑有效分布宽
度后,可以作为常规杆系单元处理的结论。
本文分别建立了某格构式梁桥的梁格结构模式中:
型和梁板结构模型,并和现场实测数据对比分析,
n一截面抗弯惯性矩增大系数;
得出相关结论,为以后同类工程应用及理论分析
一单梁截面对整体截面中性轴的抗弯惯
收稿日期:2014-07-17
性矩;
作者简介:朱清亮(1988),男,江西抚州人,硕土研究生,从
l2一单梁截面的抗弯惯性矩
事桥梁结构理论分析与工程应用研究工作
2014年11月第11期
城市道桥与防洪
桥梁结构103
3工程实例
加载侧
3.1工程概况
新六桥位于上海市浦东新区南片老芦公路
上,跨越新六支河,该桥为南北走向的单跨预应力
?示霞莅寝
说明
混凝土工字梁桥,桥长27.54m,跨径为20m,桥
面布置为:0.2m(栏杆)+7.2m(车行道)+0.2m(栏杆)
图4新六桥应变和挠度测点布置图
=7.6m,其立面和断面布置分别见图2、图3,该桥
3.2结构建模
上部结构为5榀预应力混凝土工字梁,混凝土强
为分析梁格结构与梁板结构的计算差异,本
度等级为C35,梁高为0.8m,腹板厚为0.15m,梁文分别采用有限元分析软件 Midas/civil建立了新
顶、梁底宽均为0.4m,梁底设板式橡胶支座,相邻
工字梁中心距为1.6m,梁间在两端和跨中位置共
六桥的梁格结构模型和梁板结构模型,梁格结构
设置3道横系梁,工字梁间铺设预制预应力冷拔
模型考虑了工字梁与盖板的协同作用,即盖板截
低碳钢丝空心桥面盖板,桥面为0.05~0.09m厚
面对整体截面惯性矩的贡献,将新六桥断面切割
的钢筋混凝土现浇铺装层加罩沥青面层。
成5片T梁截面,建立新六桥的梁格结构模型见
图5;根据新六桥施工过程,已施工的工字梁作为
盖板支撑体系,建模过程中采用梁单元模拟工字
中横所梁
梁,板单元模拟盖板,为考虑盖板与工字梁协同作
常水位
用,建模过程中将工字梁抗弯惯性矩增大,具体计
线如
算方法见式(1),建立新六桥梁板结构模型见图6。
主要相关计算参数见表2。
图2新六桥桥型立面布置图
7200
栏杆
盖板
车道
横隔梁栏杜
1600
1600
1600
图5新六桥梁格结构模型
5料
图6新六桥梁板结构模型
表2主要计算参数
项目
参数名称
取值
弹性模量(Nmm2)
3.15×104
工字梁混凝土(C35)容重(kNm3)
25
图3新六桥断面布置图(单位:cm)
标准强度(Nmm2)
为分析该桥的受力性能及工作状态,现场对
面积(m2)
0.185
工字梁截面
该桥进行荷载试验,采用2辆试验车进行加载,试
惯性矩(m4)
0.014
验车轴重见表1,根据结构受力特点,分别在该桥
面积(m2)
0.633
T梁截面
每片梁跨中位置布置挠度测点,加载侧三片梁布
惯性矩(m)
0.055
置应变测点,具体测点布置见图4。
3.3计算结果与分析
表1试验车轴重表
表3列出了梁格结构、梁板结构理论挠度值
编号试验车牌号前轴重A中后轴总重A总重
与实测值的比较结果,图7为梁格结构、梁板结构
1
糞DA6583
21.3
26.9
理论挠度值与实测值相对变化结果,相对变化值=
2皖D17143
5,2
22.3
27.5
(理论值一实测值川实测值x100%,结果表明:相