梁格法曲线箱梁空间分析范文

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《城市道桥与防洪杂志》2014年第六期

1纵横梁截面特性调整

纵梁特性调整方法如下：纵梁调整的主要目的是实现各分割截面与原整体截面间的等效性。主要调整依据是抗弯计算中性轴各分割截面与原整体截面保持一致。从而衍生两种截面分割方式。方式一通过反复试算顶底板的分割位置，保证分割后的各纵梁中性轴与整体截面一致。对于本例截面分割如图1所示。方式二任意划分顶底板，最终通过调整各分割后纵梁的中性轴位置（本例以距截面对称轴1.5m作为划分位置），并进行强制移轴计算各纵梁的截面特性值。截面特性计算及调整情况如表1所列，这里要特别注意抗扭刚度Ixx不是全截面抗弯刚度Iyy的两倍，根据纵梁顶底板的剪应力分布情况梁格理论提出的抗扭刚度修正没有考虑腹板的贡献。故抗扭刚度不是全截面纵梁计算得到的抗弯刚度的2倍，仅为顶底板形成的“二字”型截面计算抗弯刚度的2倍。横梁截面特性的计算方法和调整方式与纵梁类似，在此不再赘述。

2三维空间模型建立

根据上述方法可以计算得到整体结构分割为梁格体系后纵横梁的截面特性调整系数。midasCivil程序提供梁格法建模助手功能，可以根据用户定义整体截面，提供上述两种方法自动划分截面，并调整截面特性。该例由此建模着手自动生成全桥三维梁格模型如图2所示。与此同时建立单梁空间三维模型（见图3），以便对计算结果进行比较。

3荷载及效应的施加

（1）自重考虑容重：25kN/m3；（2）二期荷载：中梁4.5kN/m，边梁14.6kN/m（含防撞护栏）；（3）温度荷载：整体升温（+30，-20）℃，温度梯度按规范值采用；（4）预应力荷载：通常束采用15×7Φ5钢绞线，墩顶短束采用5×7Φ5钢绞线；（5）其余荷载：按规范值采用。

4梁格模型与单梁模型计算结果对比

由于曲线箱梁比较关注的计算结果是否出现负反力，避免由于支座出现负反力造成结构耐久性甚至倾覆等问题。现将计算结果整理如表2所列。从表2不难发现对于本例计算曲线箱梁支反力的计算存在最大10%的误差。随着曲线半径及跨度的变化相应的误差也会增大。考虑到目前软件已经很好地解决了梁格法计算截面调整系数手算工作量较大的问题，梁格和单梁模型计算的工作量相差不多，且可得到更真实的计算结果，完全可以作为主要计算手段被分析人员所采用。此外，梁格模型可以得到单梁模型不能得到的各腹板受力不均匀的内力（应力结果）。现整理成桥内力状态及活载内力状态如下图4、图5所示。

5结语

本文结合具体工程实例重点阐述剪力柔性梁格理论中，总横梁截面特性的调整方式。并对比了该桥梁格模型计算所得反力与单梁结果的差异。梁格法作为被广大设计人员所常用的分析方法,目前还存在如下问题需要进一步研究和总结。目前现有资料大多对外荷载下梁格模型的受力性能进行研究，很少见到对温度效应收缩徐变效应如何通过梁格法准确模拟的问题。现有规范对荷载要求，以及有关计算的规定大多针对传统的单梁模型，在梁格模型中是否需要同时考虑温度和收缩徐变等横向作用是一个值得探讨的问题。

作者：朱锋卢钢单位：北京迈达斯技术有限公司桥隧技术部