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《混凝土连续箱梁偏载系数简化算法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第22卷第3期长沙交通学院学报Vol.22No.32006年9月JOURNALOFCHANGSHACOMMUNICATIONSUNIVERSITYSep.2006文章编号:1000-9779(2006)03-0035-05混凝土连续箱梁偏载系数简化算法研究121王勇,刘永健,唐小方(11长沙理工大学桥梁与结构工程学院,湖南长沙410076;21长安大学公路学院,陕西西安710064)摘要:基于经验系数法、偏心压力法以及修正的偏心压力法等几种偏载系数的简化算法,提出了按梁肋实际横向分配系数来计算偏载系数的简化公式。通过
2、箱梁桥荷载试验和有限元法对提出简化公式的合理性进行了初步的验证。关键词:混凝土连续箱梁;偏载系数;修正的偏心压力法;横向分配系数+中图分类号:U4481213文献标识码:A混凝土连续箱梁桥变形小、抗扭刚度大,具有良好的整体性能和较大的跨越能力,在桥梁工程中得到广泛的应用。当有偏心荷载作用于箱梁时,偏于作用力一侧各肋板的正应力和剪应力都将增大,这种应力的增大系数称为箱梁的偏载系数(用ξ表示)。在箱梁桥的设计中,通常引入偏载系数来考虑偏心荷载对截面内力的影响。计算偏载系数的方法有经验系数法、偏心压力法以及修正的偏心压力法
3、等。文献[1]应用薄壁杆扭转理论,对箱形截面连续梁桥的活载内力及应力进行了分析,对目前常用的几种简化计算方法作了评述;文献[2]利用试验实测数据验证了这几种简化计算方法。基于这几种方法,本研究提出了按梁肋实际横向分配系数来计算偏载系数的简化公式,并通过箱梁桥荷载试验和有限元法对所提出简化公式的合理性进行了初步的验证。1偏载系数的简化计算方法先简要说明在偏心荷载作用下箱梁的受力特点。这里要用到荷载分解的方法,其原理为:将作用于箱梁顶面任意位置上的竖向荷载分解为若干对称、反对称于桥面中心线的等效荷载,然后逐一进行纵、横向
4、内力的分析,最后予以叠加,以得到问题的最终解答。在偏心荷载作用下,箱梁横截面某一点的正应力σ一般由弯曲正应力σb(对称荷载)、约束扭转正应力σw(反对称荷载)、畸变翘曲正应力σd(反对σb+σw+σd称荷载)3部分组成,则偏载系数ξ=。σb111经验系数法根据一些工程的内力分析,在箱梁壁较厚而且有横隔板的情况下,截面因畸变引起的扭曲应力很小,而活载引起的约束扭转正应力σw一般为活载弯曲正应力σb的15%。因此,在计算箱梁截面某点的正应力时可以忽略箱梁的畸变效应,只考虑箱梁的纵向挠曲及约束扭转效应,在各肋板平均承受外荷
5、[3]载的基础上,把边肋上所受的荷载增大15%,即偏载系数ξ1=1115。对于求解箱梁截面的剪力,由于偏心荷载产生的扭转效应,使靠近偏心荷载一侧肋板的剪应力较其他肋板有所增加,对一些工程进行内力分析,扭转剪应力约为活载剪应力的5%,也就是说,此时剪应力[3]增加5%左右,即偏载系数ξ2=1105。112偏心压力法偏心压力法是桥梁荷载横向分布计算的一种常用方法,它假定横隔梁无限刚性,也称为“刚性横梁收稿日期:2006-02-23作者简介:王勇(1979-),男,长沙理工大学硕士生136长沙交通学院学报第22卷法”。偏心
6、压力法起初是用来计算开口截面T形梁桥的荷载横向分布系数的,用它来求解连续混凝土箱梁的偏载系数,是其应用的一个近似推广。将箱梁的腹板看作是开口截面的梁肋,算出边肋的横向分配系数K,然后乘以总的梁肋数,即可求[3]得偏载系数ξ3。其公式为:1e·y1K=+n(1)n2∑yii=1ξ3=nK(2)式中:e为外荷载合力点至桥面中心的距离;n为箱梁的肋板数;y1为边肋至桥面中心的距离;yi为各肋板至桥面中心的距离。此处假定其他的梁肋也采用边肋的横向分配系数。由于边肋的横向分配系数K的值最大,ξ3的计算结果偏于保守,因此,本研究
7、提出按梁肋实际的横向分配系数来计算偏载系数:1e·yiKi=+n(3)n2∑yii=1nξ4=∑Ki(4)i=1113修正的偏心压力法偏心压力法忽略了箱梁的抗扭刚度,考虑到实际箱梁抗扭刚度较大,修正的偏心压力法在偏心压力法的基础上引入抗扭修正系数β。对于连续混凝土箱梁,β取决于桥梁跨度,截面形式,几何尺寸和材料特性。[3]修正的偏心压力法的计算公式为:1e·y1K′=+βn(5)n2∑yii=1ξ5=nK′(6)同样,考虑到边肋的横向分配系数K的值最大,ξ5的计算结果偏于保守,本研究提出了按梁肋实际的横向分配系数来计
8、算偏载系数:1e·yiKi′=+βn(7)n2∑yii=1nξ6=∑Ki′(8)i=1[3]混凝土连续箱梁抗扭修正系数β的计算公式为(只考虑自由扭转):1β=(9)2lGK1+·212cwE∑aiIi式中:cw为将连续梁等效为简支梁的刚度修正系数;Ii为第i肋板的抗弯惯矩(开口的T形截面);K为单箱单室或单箱多室的纯扭转常数(闭合的箱形截面),
