横梁计算方法探讨与要点分析.pdf

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1、器桥梁工程BridgeEngineering横梁计算方法探讨与要点分析高英贤1．李贵峰2(1．天津滨海新区投资控股有限公司，天津300457：2．天津市市政工程设计研究院，天津300457)摘要：混凝土横梁作为连接腹板与支撑梁体的重要构件，受力复杂、空间作用效应明显。横梁内力的精确计算必须采用空间模型分析方法．但往往需要花费大量时问．冈此设计人员经常采用简化方法对横梁进行配筋计算。笔者通过对常用计算方法的比较分析．得出该类横粱比较合理的简化方法，为同类丁程提供参考。关键词：桥梁；横梁内力；配筋计算；简化方法中图分类号：U443．323文献标志码：

2、B文章编号：1009—7767(2016)01—0068—03DiscussiononCrossbeamCalculationMethodandKeyPointsAnalysisGaoYingxian，LiGuifeng随着我国交通运输业的快速发展，桥梁的数量越来越多。预应力混凝土桥梁是最常用的桥梁结构，而混凝土横梁由于受力复杂、空间效应明显，横梁受力的精确计算必须采用空间模型分析方法，但在实际工程中．该方法不仅费时费力，而且不能直接用于配筋设计，因此寻求合理的简化计算方法十分必要。l常用分析方法T程实践中横梁的简化计算通常采用平面杆系模型III

3、．对平面杆系的简化分歧主要在于恒载内力的传递方式，而活载通常采用影响线横向加载㈦。目前，常用的恒载分配模式有4种：1)腹板传力，认为上部结构荷载全部由各腹板平均分配或按腹板面积分配．加载到与腹板交接处或腹板形心位置，未考虑顶底板及悬臂翼缘的作用；2)均布传力，认为上部结构荷载在横梁桥面范围内平均分配，忽略了箱梁腹板、顶底板及悬臂翼缘传递剪力时的差异性，这样必然增大了悬臂翼缘的内力，削弱了跨中部分的内力；3)面积传力㈥，也称“等效重量法”，认为上部结构荷载是根据横梁各部分的自重比例进行分配的，虽然考虑了悬臂翼缘的影响，但由于横梁是实心的，同样忽略了

4、箱梁断面各部分传递剪力的差异性；4)共同传力，认为腹板是主要传力结构，传递大部分剪力，同时顶底板及悬臂翼缘共同参与受力，一般腹板占70％～85％，顶底板及翼缘占30％～15％，该方法考虑了断面各部分传递剪力的差异性．但对于各部分的传递比例较难68辛荭技木2016No．1(Jan．)V01．34确定。2工程实例某桥梁工程与既有道路斜交，受桥梁布跨影响需将横梁尺寸加宽，横梁结构尺寸见图1。1支崖中心线支崖中心线+堕÷堕[二塑二二二二j!垄+堕+图1横梁结构尺寸(cm)2．1计算模型将该横梁简化为平面杆系模型，采用midas／civil有限元软件进行模

5、拟．对4种恒载分配模式进行计算比较．通过纵向整体计算得到该横梁所受总反力为10838kN。其中横梁自重1403kN。1)腹板传力(见图2)F卢3145kNFF3145kNFl_3145kNFI=(10838一l403)／3=3145kN。2)均布传力(见图3)q2=725．8kN／mflilIiIiIliIiljJ、≮■√一■、、jrqz=(10838—1403)／13=725。8kN／m。3)面积传力(见图4)图4面积传力图示y3=(10838-1403)／1403=6．725。4)共同传力(见图5)耻2358．75kN，．=2358．75kN

6、凡=2358．75kN吼=181．45kNImI』．1_l』Ii+』，1-Il2、、7：一I■_■、r腹板传递75％，顶底板传递25％，艮=(10838—1403)／3x75％=2358．75kN，q4=(10838-1403)／13x25％=181．45kN／m。单车道活载反力大小为868kN．通过影响线横向加载作用在横梁行车道范围。2．2计算结果分析各恒载分配模式的计算结果见图6。。艨警泛≥一渺一横向宽度佃司6各恒载传力模式弯矩图桥梁工程器BridgeEngineering由图6可知．各分配模式计算结果差别较大，对于陔横梁，均布传力模式控制支

7、点负弯矩，面积传力模式控制跨中正弯矩，其他两种模式介于二者之间。以腹板传力模式的支点及跨中弯矩为基准，各传力模式下支点及跨中弯矩计算结果见表l。表l各传力模式下支点及跨中弯矩计算结果传力旅专嚣伸差戛舭7专嚣伸差拶7由表1可以看出，腹板传力模式与均布传力模式对横梁控制截面内力的差别很大，按照该计算结果可能出现完全不同的配筋结构：面积传力、共同传力模式与腹板传力模式相差较小。凶此，可取3种1二况包络进行配筋设计。考虑到实际悬臂翼缘并不能与腹板处承担相同的均布力，因此陔次计算采用腹板传力模式与面积传力模式的包络结果。活载通过影响线横向加载计算，其包络冈

8、见图7。恒载与活载叠加内力计算结果见表2二表2各传力模式下恒载+活载内力计算结果传舫式等三篙伸差易舯u始(kN鞭-m)伸差≯幽由表2也可