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《钢筋混凝土箱梁横向受力有效分布宽度的弹性分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、钢筋混凝土箱梁横向受力有效分布宽度的弹性分析'方志，张志田（湖南大学土木工程学院长沙市410082）摘要：在考虑钢筋混凝土箱梁整体变形的基础上，用空间有限元分析程序对箱梁顶板、翼缘板在轮胎荷载作用下的横向受力进行了系统的参数分析，通过回归分析得出箱梁在变截面参数下行车道板的横向弯矩与横向受力分布宽度经验计算公式，并将经验值与有限元值及我国现行桥梁规范值（JTJ023-85）进行了比较。另键词：箱梁；横向受力；参数分析；经验公式；有限元；规范0引言钢筋混凝土箱梁在外荷载作用下横向受力分柄及有效分布宽度的确定，直接影响到箱梁顶板、腹机的配筋计算与结构尺寸确定。我国公路钢筋混凝土及
2、预应力混凝土桥涵设计规范（JTJ023-85）,对于行车道板的横向受力有效分布宽度规定的理论，来源是对两对边完全固支（对于顶板），或单边完全匿支（对于悬臂板）的板,用弹性力学的方法分析其总弯矩M与弯矩峰值也mg然后用公式（1）确定其走效分布宽度。Cl-Mxmax（1）因吐,我们可以看出，规范对箱梁横向受力有效分布宽度的规定，忽略了箱梁的整体变形，如挠度、扭转等对应力分布的影响；忽略了顶板、翼缘板及股板的相互嵌固作用和扭曲变形对彼此的影响。弹性阶段箱梁常用的简化分析方法有板的影响面法和平面框架法34。显然，板的影响面法或有效宽度法如同现有规范一样忽略了腹板、翼缘板的扭曲变形等因
3、素，平面框架法也忽略了箱梁整体变形的影响，同时对支承条件引入了不太切合实际的简化。1顶板的横向内力及其有效分布宽度分析为了求出顶板跨中横向总弯矩、弯矩峰值及有效分布宽度随着箱壁整体刚度的变化而变化的规律,本文作者采用SAP程序对模型2的腹板、底取多种刚度进行了分析，而顶板的弹性模量取313x2mPa不变，顶板跨中加载,加载分布区为20onxl5cm的矩形，荷载集度为3141152kPa。分析过程中省去了由应力推算弯矩的中间过程而用应力直接代替弯矩计算板的横向受力有效宽度，其计算原理同式（1）。图1表示总弯矩、弯矩峰值及有效分布宽度的变化趋势曲线。设当底板、腹板的弹性模量为无穷
4、大时,即顶板的两纵边完全固支时，对应的顶板跨中纵向板带的总横向弯矩、有效宽度和弯矩峰值分别为M,、"、mo,则以底板、腹板的弹性模量E为变量，我们可以绘出M（E）加o、a（E）加初（E）Xo的变化规律，如图1所示。图1总弯炬、有效分布宽度及峰值变化曲线改变腹板、底板的弹性模量E而保持顶板的弹性模量与箱梁的截面尺寸不变，就相当于保持整个截面的弹性模量不变而改变截面的腹板厚度、腹板间距等截面参数。从图1及表1可以看出，随着顶板国家ti然科学基金资助项巨.批准号:59808005收稿日期：2001・05-23的相对刚度不断增大，其跨屮总横向弯矩、有效分布宽度以及弯矩峰值都不断增大，
5、这三者的增长速度都大于以平面框架法计算所得的弯矩增长率。由此可知，顶板横向受力以平面框架法分析是不符合实际结构的。然而，可以以框架的特性为基础，找出箱梁顶板的横向受力有效分布宽度、总横向弯矩及弯矩峰值的经验变化规律。现将顶板独立出来，其抗弯刚度D.为而腹板与底板组成的幵口框架的抗弯刚度由结构力学不难得出：f/[ll2__Ll_D2=/[E2/2+E3Z3令K为顶板刚度6与开□框架刚度D2的比值,则有：d在+亠D2ZiE2I2E3/3z式中:Zl,/2,h分别为顶板、腹板、底板的宽度。现以E为变量，令xi=M(E)Mo、兀2二«(£)/ao'X3=m(E)/o,根据K值,可以
6、绘出变量Q、兀2、图2总弯矩比xi变化曲线心随K值的变化的曲线，如图2所示。从图2可以看出，在全范围内，总弯矩比及有效分布宽度比都基本上呈直线变化;当刚度比K在014014之间时，弯矩峰值亦呈直线变化规律。工程实际中，顶板抗刚度与腹板、底板组成的开□框染刚度之比皆在吐范围内，因此对于总弯矩比I和有效分布宽度比x2,我们可以设：Xi=1+5,”K「(4)X2=1+5“K式中:K为顶板抗刚度与腹板及底板组成的幵口框架刚度之比,按公式(3)计算;5,”、5。为不随K变化的常量。根据求得的总弯矩比值x「有效分布宽度比值X2及刚度比K值,代入式⑷回归可求得5,”、5“,最后可求得平均
7、值如下：5”产011977;5«=011193最后可得在各种刚度比K下的顶板跨中总横向弯矩与有效分布宽度,如公式(5)所示。M二M()(1+011977K)(5)a=伽(1+011193K)根据式(5)可求得M°的值，比较公式计算值与有限元值，便可得出计算值的误差，表1列出了总横向弯矩、有效分布宽度、弯矩峰值的公式计算值及其与有限元值对比的误差。从表中可以看出，当K值小于31775时,公式计算值是非常精确的,对于总横向弯矩来说最大误差是4%;有效宽度最大误差是215%;弯矩峰值最大误差是114%。表1公
