现浇箱梁横梁计算分析研究

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1、2012年4月第4期城市道桥与防洪科技研究225现浇箱梁横梁计算分析研究金波，高远(天津市市政工程设计研究院，天津市30~51)摘要：对现浇箱梁的安全验算，主要包括主梁和横梁两部分内容。当然，最精确的计算方法是空间有限元实体单元计算方法。但对桥梁设计人员而言，空间有限元实体单元计算方法费时又费力，往往计算效率很差。将现浇箱梁分为主梁和横梁两个部分计算，即：将空间三维物体简化为平面二维物体，然后用平面杆系分别计算纵向主梁和横向横梁。但是，对于横粱计算，计算参数(主梁传递的剪力分布等)的取值不同，配筋结果往往有很大出

2、入。通过工程实例深入研究了横梁的受力特性(ANSYS空间实体单元)，并且根据横梁受力特性选定了最为稳妥的横梁简化计算方法。关键词：ANSYS；现浇箱梁横粱；空间有限元；实体单元；剪力传递规律中圈分类号：u44l文献标识码：A文章编号：l009—7716(2012)o4—0225—06个是横梁的有效宽度(以应力的扩散范围衡量)。从0引言偏安全、简化计算带来的误差、近年来日益严峻的多年来，桥梁结构的设计计算(配筋)一直沿用超载现象等角度考虑，本文提倡横梁有效宽度取平面杆系计算模式。它计算方便，内力、应力和位横梁本身宽

3、度。另外，在《公路钢筋混凝土及预应移的计算结果与现行规范两种极限状态(正常使用力混凝土桥涵设计规范}(JTGD62—2004)中对横梁和承载能力)的验算内容相一致，在总体上能够把有效宽度的取值有明确的说法。因此，不再深人研握结构的安全度。然而，对于横梁计算，由于从整究横梁有效宽度的取值问题。体结构中局部取出后单独计算，因此与空间有限本文以某工程的3×30m预应力混凝土现浇元实体单元计算方法相比，计算结果肯定有差异。箱梁(桥宽20m；梁高1．8m；支座间距10m；中横在这里，局部取出横梁时，横梁取出多少宽度也是梁宽

4、度1．8m；边横梁宽度1．2m)为主要研究对象不好把握的领域。从偏安全的角度考虑，只取出横(见图1、图2)，对主梁向横梁传递剪力方式进行了梁实际宽度是目前普遍的方法。对于横梁有效宽分析。度的取值，《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵1．1主梁向横梁传递剪力方式分析设计规范}(JTGD62—2004)的梁的计算章节4．2有1．1．1预应力对墩反力的影响专门的介绍，本文对此不再熬述。用ANSYS有限元通用软件以空间实体单元另外，箱形截面主梁向横梁传递剪力时，剪力(solid45)分析剪力传递方式时，模拟预应力费时又分布

5、如何?(主截面全截面传递剪力还是主要通过费力，因此未模拟预应力(对于横梁来说，纵向预应腹板传递剪力?)，对于平面杆系横、纵向独立计算力的施加与否对剪力传递规律影响很小，只是对方法来说也是需要证实的重要内容。本文结合工剪力传递大小产生影响1。本文就此影响用墩反力程实例，通过空间有限元计算方法(ANSYS)深入研来衡量其宏观差异，见表1。究了传递剪力的具体模式。1．1．2主梁向横梁传递剪力分布规律分析本文通过ANSYS有限元软件用solid45实体1计算分析单元对图1、图2所示的箱梁进行了恒载计算。之对现浇箱梁的安全

6、验算本人常用的计算方法后对中横梁边缘截面A—A(见图3)的剪力分布进行是将主梁和横梁分为独立的两个个体单独计算(将了分析处理。主要思路是将A—A截面所有节点(见内力暴露为外力的方式连接)，因此分割模型时就图4)的重力加速度方向力VY(剪力)按照区域进行需要处理两个方面的内容。其一为将内力(主要为了积分求和，之后将各子区域的剪力与全截面剪剪力)转换为外力施加到横梁时的准确简化，其二力进行了百分比比较f见表2、图51。是横梁宽度方向上几何尺寸的选定(有效宽度)。由于使用了solid45实体单元，因此内部节点即，一个是

7、主梁向横梁传递剪力的具体规律，另一(相对于有边界条件的节点)的内力无法直接获得(只能直接获取节点应力)。对于实体单元结构，希收稿日期：2011-l1—28望得到某一截面或此截面某一子区域截面内力作者简介：金波(1978一)，男，吉林人，工程师，从事固体力学研究工作。时，首先选择截面一侧单元及截面节点(此时节点226科技研究城市道桥与防洪2012年4月第4期兰亘里平面图■■■唔J衄晤R由^佰rc产_●IllIr’-】lIII。】J-1lllJll_-_-_--■。l_-曼-_。I-·----r-··-—旺L且L且J

8、峨，卫l【：：=_～二：Ifl‘—。-’一～‘·1Jf一——～●●_一·——Ljmit一I__l一一～二：】【·～一-一～‘．1一一二：1～一‘l●——一．．lf’一一一￡：．．i-ty'-二=-：l=。三一．jf：=～’：-—+1—--I--_‘一_。⋯·‘一--图1箱梁平面图(单位：mm)道路设计线道路设计线道路设计线图2箱梁横断面图(单位：mm)作为单元边界存在)，