斜支承弯梁桥的力学性能分析.pdf

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1、50桥梁检测与加固2012年第1期斜支承弯梁桥的力学性能分析付小平(武汉铁路桥梁学校桥梁科，湖北武汉430052)摘要：为了解斜支承弯梁桥的受力性能，应用结构有限元分析软件ANSYS建立斜支承单跨弯梁模型，详细分析斜度、弯扭刚度比、荷载类型等对斜支承弯梁内力的影响，绘2基本假定及计算模型制的大量曲线清晰显示了各项因素对斜支承弯梁内力的影为便于分析斜支承弯梁桥的力学性能，将其纵响规律。研究结果表明：集中荷载P作用于跨中时，当斜度向抗弯刚度及抗扭刚度均集中于结构轴线处，即采a一0。、90。，一O。时，斜支承弯梁的内力不再随弯扭刚度比用1根弯梁计算模型。假定弯梁为位于水平面内的变化，但对于一般斜度的

2、斜支承弯梁(如斜度小于90。)，跨中弯矩随弯扭刚度比k的增大而增大，扭矩则随的增大而具有等曲率、等截面的平面弯梁，在进行分析时忽略减小；集中荷载P作用于梁时，当弯扭刚度比增大到一定范了约束扭转及截面畸变的影响，近似地认为截面形围时跨中截面弯矩不变，弯扭刚度比越大，扭矩越小，扭矩曲心与扭转中心相重合，并应用结构有限元分析软件线越接近坐标轴。ANSYs的Beam4梁单元对斜支承弯梁建模。关键词：弯梁桥；斜交桥；斜度；力学特性；有限元法无论是设置柔性横隔板还是设置端横梁的斜支承弯梁桥，根据其实际构造特点，均可认为结构沿斜支承方向具有很大的刚度，对于任意单跨斜支承弯1引言梁，梁端绕支承线垂线方向的转动

3、约束可用沿支承在现代结构工程尤其是桥梁工程中，弯梁桥的线布置的2个支点加以描述。计算示意如图1所应用已相当广泛。弯梁桥是具有独特流线型的结示，A、B两端的斜度分别用a、来表示，对于由径向构，线条流畅、明快、生动，能够给人以美的享受。这逆时针旋转至支承线方向所形成的斜度，规定为负，样设计的桥梁结构使建筑本身和周围的环境协调一反之为正。图1所示斜度、均为负。致，符合人们的审美要求，但对于弯梁桥的设置，有时要适应地形、地物限制，会采取一些复杂形式的桥梁结构，如斜支承弯梁桥。对弯梁桥的计算理论和设计方法，国内、外各大专院校、科研、设计单位都已进行了一些探索，并取图1斜支承弯梁计算示意得了一定的研究成果

4、EI~6j，可供内力分析或配筋设计之用。对于弯梁桥的动力分析方面，国内学者也3斜支承弯梁桥的受力性能分析已着手研究，并取得了可喜的成果[7]，为广大桥梁工作者学习曲线梁的基本力学性能方面创造了条件。为了研究斜支承弯梁桥的受力性能，选取圆心但是，斜支承弯梁桥的研究相对来说比较少。文献角一30。、曲率半径R===76．394m的斜支承弯梁[8]、[9]对非径向支承弯梁桥的计算方法和荷载横桥进行分析。考虑到外荷载为满跨竖向均布荷载q向分布的简化计算进行了研究。文献Elo]建立各种和跨中竖向集中荷载P两种形式。借助结构有限偏心支承情况下曲线梁桥的有限元模型，提出了一元分析软件ANSYS建立弯梁模型，对

5、模型每0．5种“点单元”来统一模拟弹性支座和刚性支座，使得Il1．划分1个单元，共80个单元。分析斜度、荷载类软件的实现十分方便。本文以某斜支承弯梁桥为型、弯扭刚度比对斜支承弯梁受力性能的影响规律。例，对其力学性能进行分析。图2、图3分别示出集中荷载P作用下，弯扭刚收稿日期：2Ol2o卜一05作者简介：付小平(1981一)，男，助理讲师，2004年毕业于兰州工业大学建筑工程专业，工学学士，2009年毕业于兰州交通大学桥梁与隧道‘程专业学硕土总第8期斜支承弯梁桥的力学性能分析51吡．委＼辑度比走一1，斜度a一00、45。、90。，—O。时斜支承单跨同样的规律，但扭矩峰值分别出现在6O。和8O。，

6、这黜姗咖啪姗。姗㈣瑚∞3∞2∞0∞∞∞∞弯梁的弯矩和扭矩。由图2可知，当梁的两端支承说明弯扭刚度比越大扭矩峰值出现时的斜度越大。均为正交支承(a—一0。)时，两端的弯矩均为零；当梁的B端斜度一O。时，不论A端斜度如何变化，梁的B端弯矩都等于零，A端弯矩随斜度a的增大而增大。由图3可以看出，当两端斜度a——O。和一90。，p=o。时的两条曲线有1个交点，这表明在这2种支承下梁的扭矩在梁长约17．5m处相等。图4P作用下跨中截面弯矩随斜度变化曲线目●Z05101520253O354O荷载位置／m—◆一a=口=0。—．-a=45。，口=O。—a=90。，．B=0。图2集中荷载P作用下梁的弯矩图5P作

7、用下跨中截面扭矩随斜度变化曲线图6、图7示出了集中荷载P作用于梁时，在弯扭刚度比志一1时相应各斜度跨中截面的内力变化曲线。从图6可以看出，当集中荷载P作用于跨中时，跨中截面弯矩达到最大值；当集中荷载P作用于梁两端时，跨中截面弯矩为零，且随着斜度的增大051O152O253O3540跨中弯矩减小。从图7可以看出，扭矩随荷载位置荷载位置／m—-●一a=卢=O。—-_-a=45。，口=O。—．-a=90