不同支座刚度对宽支座连续梁受力特性影响

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1、724第十二届中国海岸工程学术讨论会论文集不同支座刚度对宽支座连续梁受力特性影响112吉明,陶桂兰,陈奉琦（1.河海大学交通学院，江苏南京210098；2.第三航务工程勘察设计院，上海200032）摘要:通过ANSYS软件的建模分析，模拟宽支座连续梁在支座刚度变化时内力分布情况，并通过模型试验对其计算结果进行验证，同时将宽支座连续梁的计算结果与按弹性支承连续梁计算结果进行比较，从而得出宽支座连续梁在支座刚度不同时的一些受力特性。关键词:ANSYS建模；连续梁；宽支座；刚度；模型试验随着码头使用要求和自然条件的变化，码头结构较以往有较大变化，使得码头的排架间距和支座处桩帽的宽度越来越

2、大，有些码头轨道梁、横梁处的支座宽度甚至超过梁的计算跨度的一半。由于桩帽的相对尺寸逐渐变大，纵梁、横梁搁置的宽度也逐渐加大。在纵梁、横梁的计算中，按《高桩码头设计与施工规范》（JTJ267-98），把纵梁、横梁简化为弹性支承连续梁进行计算，但由于宽支座的影响，支座弯矩及支座反力的确定与规范计算结果存在较大差异，给工程设计带来了较大的困难。因此有必要对其计算方法进行研究，以解决工程设计中的困难。1模型试验概况模型试验在河海大学港工实验室进行。模型比例尺采用1︰5，梁体混凝土采用C25，梁的各部分尺寸如图1所示（单位：cm）。图1模型梁尺寸（支座宽度120cm）为分析宽支座梁在相同支座

3、宽度条件下（本文考虑的支座宽度是1.20m），不同的支座刚度对其内力和支座反力的影响，在对每组梁进行试验时，通过改变支座下橡皮的块数来模拟梁下部刚度的变化，支座橡皮的布置分别为两块橡皮两层，两块橡皮四层（橡皮的压缩性指标见图2）。支座反力由搁置在桩帽处的反力计测得，作用荷载为作用于跨中的集中荷载及作用于CD跨的均布荷载。图2橡皮压缩曲线2计算模式本文以分析梁的支座反力为出发点，采用ANSYS建模分析和弹性支承连续梁方法。[1]2.1ANSYS建模分析ANSYS分析是根据试验模型的尺寸(图1)进行建模，选用BEAM3单元对梁进行模拟，支座处的橡皮则用弹簧单元COMBIN14模拟。建立

4、梁的模型。梁体部分由BEAM3梁单元组成，在桩帽处的支座截面单元通过改变实常数（截面惯性第十二届中国海岸工程学术讨论会论文集725矩及截面积）的方法与梁其它部分进行区别，模拟支座处橡皮特性的弹簧单元则根据图2进行计算，两块橡皮两层和四层的刚度系数分别取17241kN/m，9434KN/m。[2]2.2按弹性支承连续梁进行分析弹性支承连续梁一般采用五弯矩方程来进行计算。对于N支座的连续梁，可建立（N-1）个中间支座的五弯矩方程式，联立求解线性方程组，求得中间支座的弯矩，再考虑梁跨的平衡条件，求得其余各项内[3]力。本文利用了弹性支承连续梁的程序，没有考虑宽支座的影响，对试验模型梁进行

5、了计算。3结果分析试验梁的尺寸见图1，在CD跨中位置施加集中荷载（分二次加载）和均布荷载。根据结构的对称性，取梁的一半进行计算分析。模型试验结果及按弹性支承连续梁程序和ANSYS建模计算的结果如表1、2。表1各支座处反力值（两块橡皮）N集中力作用于CD跨中均布力作用在CD跨中分二次加载一次加载第一次加载至4169N第二次加载至6190N6190N实测1ANSYS程序实测2ANSYS程序ANSYS程序A-162-162-204-244-241-303-237-280B230241419330357622386694C20182006187030102978277629462681表2

6、各支座处反力值（四块橡皮）N集中力作用于CD跨中均布力作用在CD跨中分二次加载一次加载第一次加载至4169N第二次加载至6190N6190N实测1ANSYS程序实测2ANSYS程序ANSYS程序A-206-198-210-312-295-312-288-281B410426565607633838652882C18811857173028002757256927312494注：支座反力以向上为正。从表1和表2中的数据可以看出：模型试验实测值与ANSYS计算的结果比较接近，其差值都控制在10%以内，而实测值与弹性支座连续梁计算的支座反力差值则随着支座刚度的增加而加大。用模型试验测量宽

7、支座连续梁支座反力的结果与按弹性支承连续梁的计算结果比较有一定的差异，具体表现为以下几点：1）在不同支座刚度下，不管是否考虑宽支座的影响，各支座处的受力方向都没有发生变化，但是由于连续梁的宽支座的影响，荷载作用的跨所受的支座反力明显比按弹性支承连续梁的反力要大，而其余跨的支座反力绝对值都有不同程度的下降；2）支座刚度越大，宽支座连续梁支座反力与弹性支承连续梁反力之差的绝对值就越大，也就是支座刚度越大，宽支座效应就越明显；3）不管是按宽支座连续梁还是弹性支承连续梁计算，