梁格法的划分对单箱多室梁桥设计的影响

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1、第18卷第2期111东交通学院学报Vo1．18No．22010年6月JOURNA1OFsH~NDONGJIAOTONGUNIVERSI3、YJun．2010DOI：10．3969／j．issn．1672—0032．2010．02．010梁格法的划分对单箱多室梁桥设计的影响刘永刚，潘盛山(大连理工大学建设工程学部，辽宁大连116023)摘要：采用不同的梁格划分方法对箱梁进行划分，并对计算结果进行比较，得出粱格法的划分对计算结果的影响。结果表明，由于宽梁桥各肋之间应力分布不均匀，可采用使中性轴与原来截面的中性轴重合的划分方法。

2、计算结果对于宽跨比较大及弯斜梁桥的计算和设计具有一定的指导意义。关键词：梁格法；空间分析方法；等效梁格；折算刚度中图分类号：U448．213文献标识码：A文章编号：1672-0032(2010)02-0048--05梁格法是分析桥梁上部结构比较实用有效的空间分析方法，具有基本概念清晰、易于理解和使用等特点，在桥梁结构分析中得到了广泛的采用。梁格法的特点是用等效梁格来代替桥梁上部结构，分析梁格的受力状态就可以得到实桥的受力状态，不仅适用于板式、梁板式及箱梁截面的上部结构，而且对分析弯、斜梁桥特别有效⋯。本文研究梁格的不同划分

3、方法对单箱多室梁桥设计、计算的影响。l基本原理梁格法的主要思路是将上部结构用一个由纵横梁组成的等效梁格来模拟，将分散在板式或箱梁每一区段内的弯曲刚度和抗扭刚度集中于最邻近的等效梁格内，实际结构的纵向弯曲和扭转刚度集中于纵向梁格构件内，而横向弯曲和扭转刚度则集中于横向梁格构件内。纵向粱格代表结构的纵向内力，横向梁格代表结构的横向内力。梁格法的最基本原则是，在相同荷载作用下，梁格模型和它所模拟的箱梁具有相同的变形，并且每个梁格单元的内力就是它所代表的那部分梁体应力的积分，因而在运用梁格法时，关键问题是如何划分梁单元，各单元截面

4、特性的计算、加载，以及对分析结果的正确运用。由于实际结构和梁格体系有着不同的结构特性，梁格法等效原则的理想状况难以达到，只能近似模拟。1．1基本假定在利用梁格法时应满足下列基本假定：1)箱梁横截面各项尺寸与跨长相比很小，即可将实际结构视为集中在梁轴线上的弹性杆件；2)平截面假定，即梁变形后横截面仍保持为平面；3)刚性截面假定，即梁变形后横截面无畸变；4)梁中截面翘曲扭转所引起的正应力和剪应力，与基本弯曲和纯扭转的应力相比很小，可忽略不计，只计纯扭转的影响。1．2梁格划分应考虑的因素1)为了得到每条腹板各个截面的设计弯矩和设

5、计剪力，在每条腹板处设置纵向单元。为了加载方便，在悬臂端部设置虚拟纵向单元；2)梁格的纵向杆件形心高度位置应尽量与箱梁截面的形心高度一致，纵横杆件的中心与原结构梁肋的中心线重合，使腹板剪力直接由所在位置的梁格构件承受；3)为保证荷载的正确传递，横向杆件的间距不宜超过纵向梁肋的间距；4)纵梁抗扭刚度的计算按整体箱型断面自由扭转刚度平摊到各纵梁上；5)应特别注意预应力钢筋在梁肋中的布置，对于整个箱梁截面而言，预应力钢收稿日期：2oo9—12—24作者简介：刘永刚(I982一)，男，山东临沂人，大连理工大学硕士研究生，主要研究方

6、向为现代桥梁设计理论笙塑型篁!鲨型坌型堕垒童堑堂堕!!筋是对称配置的。由于梁格划分后边肋几何形状是非对称的，此时按设计位置布置预应力钢束时，在边肋中将产生较大的平面外弯矩，这显然与实际受力情况不符，在计算结果的分析中应扣除平面外弯矩产生的效应。2计算方法利用梁格法分析时，首先需要考虑的是如何划分网格及计算每根构件的截面常数，直接关系到结构原型与比拟梁格间的等效程度以及最终的计算精度。在运用梁格法时，关键问题是梁格单元的划分，各单元截面特f生的计算、加载，以及对分析结果的正确运用，以下就这几个问题展开讨论。2．1划分梁格单元

7、在工程设计中，进行内力分析是为了得到内力包络图以便进行下一步的配筋设计。为了得到每条腹板各个截面的设计弯矩和设计剪力，在每条腹板处设置纵向单元，同时为了加载的方便，在悬臂端部设置虚拟的纵向单元。箱梁在纵向弯曲时应符合平截面假定，而箱梁的纵向弯曲由各纵向单元的弯曲来模拟，因而各纵向单元顶、底板的纵向划分位置应该如图1所示，使得各单元截面的中性轴在同一水平面，并和原箱梁整体截面的中性轴在同一位置J。横向单元和纵向单元垂直，一般在跨中、1／4跨、1／8跨、支座处、横隔梁处设置横向单元。横向单元的间距决定荷载在纵向单元之间的传递，

8、间距过大会使相邻纵向单元间的力产生很大的跳跃；间距太密又会大大增加工作量，一般可遵循以下原则：最大间距不能超过相邻2个反弯点间距的1／4，在支点的附近应适当加密。图1平面网格示意图2．2划分横截面梁格整个截面的形心高度是划分横向梁格的基础。截面特性计算程序以梯形为核心，梯形的截面特性可以精确计算；具体计