Civil的荷载横向分布系数简化计算

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1、70桥梁结构城市道桥与防洪2015年1月第1期基于MIDAS／Civil的荷载横向分布系数简化计算丘能．赖焕林(福州大学土木工程学院，福建福州350116)摘要：针对简支梁桥结构受力特点，结合荷载横向分布系数计算桥梁结构内力的基本原理，基于MIDAS／Civil软件，提出了荷载横向分布系数自动计算的有限元模型。这种新方法具有明确的计算理论，模型前、后的可视化处理使得计算过程大大地简化，并且计算结果可靠，易于桥梁工程师们掌握应用。关键词：简支粱桥；荷载横向分布系数；MIDAS／Civil；有限元模型中图分类号：15441

2、．2文献标志码：A文章编号：i009—7716(2015)O1—0070—05的内力值。如果结构某点截面的内力影响面为：0引言叩(，Y)，则该点的内力值为：S=P·叼(，Y)。但是，应在公路桥梁设计中，荷载横向分布系数的计用影响面求解桥梁内力值，由于这一理论计算非算是一项很重要的工作，在活载的内力计算和支常繁琐，通常的做法是将复杂的空间问题合理地座的反力计算中都需要用到[1J。目前，常用的简支转化为简单的平面问题来求解，即将影响面叼(，梁桥荷载横向分布系数计算方法主要有：杠杆原y)分解为两个单值函数的乘积，叼(，y)=

3、77。()·叩理法、(修正)偏心压力法、铰接板(梁)法、刚接(Y)。因此，对于某根主梁某一截面的内力值就可表(板)梁法和比拟正交异性板法『2]。这几种方法适用示为：S=P·叼。()·r／(y)，这就是利用荷载横向分布于不同形式的桥梁，国内的工程师们在实际工作来计算内力的基本原理。图1为板梁的典型受力图。中通常采用查表插值，绘制影响线，根据最不利的车辆布载形式进行计算，或者直接编制程序来完成。但总体上，计算过程较为繁琐，颇费时间。近年来，由于MIDAS／Civil软件结合了国内的规范与习惯，在建模、分析、后处理、设计等方

4、面提供了很多g便利的功能，目前已在桥梁设计计算中广泛应用【31。l耋I1椒桨日q县型受：；t-j圈考虑其还未有专门直接进行荷载横向分布系数计根据图1所示，当设为峰值为：P=I的单位正算的模块，因此本文结合MIDAS／Civil软件强大的弦荷载g／(x)=1．sin作用于某一主梁上，这荷前、后处理功能，通过建立简单的平面有限元模型串来实现简支梁桥荷载横向分布系数的自动化计载会横向传递给其余的主梁，实现荷载的分配。但算，并与文献[4]、[5]中的算例结果进行了对比，对于单板而言，当在段=1的作用下，跨中截面产生计算结果可靠

5、，可直接应用于实际计算中。的垂直位移60和扭角，可由《材料力学》_6]解得：pl(1)1原理及基本公式：当桥上作用荷载P时，对于单梁，若已知梁上：芈：(2)某一截面的内力影响线()，则该截面的内力值2,rrGIr订GIr为：S=P·77()，这属于平面问题。对于一座梁式板从而主梁的跨中集中竖向弹簧支撑刚度k和桥或者由多片主梁通过桥面板和横隔梁横向连接扭转弹簧支撑刚度k。可以由式(1)，式(2)分别计组成的梁桥，由于结构的横向刚性会使荷载在桥算得出[7】：的纵、横两个方向同时传递，并使所有主梁都不同程度地参与工作，因而它

6、属于空间计算问题，情况=(3)要复杂得多，但可以通过借助影响面来计算某点收稿日期：2014—08—25=半(4)作者简介：丘能(1989一)，男，福建龙岩人，在读研究生，研究方向，桥梁结构。2015年1月第1期城市道桥与防洪桥梁结构71以上各式中：E、G——分别为结构材料的弹性模量在有限元模型中，横梁截面尺寸可任意选取较大和剪力模量；值来保证横梁刚度∞，本文采用10inx10ITI，、，广分别为板的抗弯惯性矩和抗的矩形截面。但在实际分析中，为了检查模型中横扭惯性矩；梁刚度是否为无穷大，可在横梁正中位置(算例为b、f——

7、分别为单块板板宽和跨长；7号节点，见图3(a)所示)施加任意荷载P进行计m—一按正弦分布的扭转力矩峰值。算，查看所有节点支座竖向反力是否近似相等。如并结合简支梁桥自身结构特性，通过计算上述果计算结果不相等，则再次调大截面尺寸，提高截弹性刚度，运用MIDAS／Civil软件建立有限元计算面刚度后重新计算，直到达到预定的计算精度为止。模型，就可计算荷载横向分布系数。本文只介绍常横梁的节点设定根据实际桥梁主梁的位置确用的(修正)偏心压力法、铰接板(梁)法和刚接定。对于内梁，每根主梁用两个单元模拟；对于边(板)梁法。梁，由于涉

8、及到人群荷载横向分布系数的计算，所以在人行道中间位置对应的边梁上也设定节点，2计算模型以便于人群荷载横向分布系数数值大小的查询。2．1(修正)偏心压力法在每根主梁中间节点位置上，采一用“节点弹性当简支梁桥的各片主梁之间有可靠的横向联支撑”模拟边界条件，因为忽略了主梁抗扭刚度的系，且桥梁为宽度与跨度的比值小于或等于0．5的影响，只在