斜弯连续箱梁桥梁格法分析实例

李长坤

【期刊名称】《《交通世界（建养机械）》》 【年(卷),期】2011(000)011 【总页数】2页(P243-244) 【作 者】李长坤

【作者单位】山东东泰工程咨询有限公司 【正文语种】中 文 前言

公路桥梁设计中的大宽跨比斜弯桥由于弯扭耦合作用及横向受力明显，空间分析显得尤为重要。实际工程设计中，实体、板壳有限元分析耗费机时长、操作复杂因而应用较少，而梁格法操作简便、节省机时、能准确地反映结构的受力性能所以应用较广。针对受扭结构较多采用抗扭刚度较大的箱梁的特点，本文介绍一斜弯连续箱梁桥梁格分析实例，并给出用单梁模型分析此类桥梁的若干意见。 梁格法理论及剪力—柔性梁格法基本原理

梁格法的思路是将桥跨结构等效为若干纵横梁格，将分散在原结构中每一区段的弯扭刚度集中于最临近的等效梁格内，纵向刚度集中于纵梁格内，横向刚度集中于横梁格内。理论上，原型结构和等效梁格结构承受相同荷载时，两者的挠曲线是恒等的，并且每一梁格的内力等于该梁格所代表的实际结构部分内力。剪力—柔性梁格法的基本原理是使梁格节点与实际节点的重合点承受相同的位移，由此梁格产生

的内力局部静力等效于结构的内力，实质是将一维单元计算模式推进到二维，用一个二维的空间网格来模拟结构的受力特点。影响梁格法计算精度的主要因素在于梁格网格的划分及等效梁格刚度的模拟。 图1 梁格模型 图2 梁格截面划分图

表1 纵、横梁截面特性截面特性 纵梁1、纵梁4 纵梁2、纵梁3 虚拟横梁抗弯刚度I/(m4) 0.657 0.673 0.229抗扭刚度J/(m4) 1.064 2.128 0.451剪切面积Asz/(m2) 0.700 0.700 0.005

表2 梁格模型纵梁最大弯矩与单梁模型最大弯矩对照表 KNm纵梁弯矩 第一跨跨内 2#墩顶 第二跨跨内 3#墩顶 第三跨跨内纵梁1 1922.1 2921.9 1071.2 2092.5 1442.7纵梁2 1503.1 2058.4 853.6 1901.4 1223.5纵梁3 1379.3 2269.5 900.4 1914.4 1471.9纵梁4 1727.7 2634.9 1228.9 3246.4 2022.2纵梁之和 6532.2 9884.7 4054.1 9154.7 6160.3单梁 10697.9 13570.7 4063.7 13570.7 10697.9

表3 梁格模型反力与单梁模型反力对照表 KN支点反力 1#墩 2#墩 3#墩 4#墩左745.4 3022 2382.2 1207.4中1037.9 2518.9 2529 1153.9右1395.7 2740.7 3332.9 848.1反力和 3179 8281.6 8244.1 3209.4单梁反力 3126 8169.3 8169.3 3126

按照参考文献的介绍将斜弯连续箱梁划分纵横向梁格，纵、横向梁格的抗弯刚度、抗扭刚度、剪切面积按公式计算。 实例介绍

本文以山东省黛溪河上一座斜弯桥为例，应用剪力-柔性梁格法进行内力分析。该桥平面位于半径800m的圆曲线上，跨径为（3×20）+（3×20）m，双幅，单幅宽16.5m，桥墩平行于河岸设置，0#台、3#墩、6#台处右偏角分别为54.30、

50.00、45.70。桥梁上部结构为单箱三室钢筋混凝土箱梁，梁高1.4m，悬臂长1.55m，箱室净宽3.8m，腹板厚度0.5m，端横梁厚1.5m，中横梁厚2.0m。 模型建立

取单幅一联来分析，用MIDAS CIVIL软件建立梁格模型如图1。 梁格截面划分及截面特性 梁格截面划分

截面离散为4道纵梁，如图2；虚拟横梁取“二”字形，为方便建模，采用工字形截面，腹板厚取1cm；实际横梁不考虑翼缘影响，取实心矩形截面。纵横梁格构件截面特性

纵梁及虚拟横梁梁格截面特性如表1。 结果分析

梁格模型恒载作用纵梁弯矩与单梁模型纵梁弯矩对比 梁格模型恒载作用反力与单梁模型恒载作用反力对照 受力分析

通过分析梁格模型的支点反力和各纵梁的弯矩，并与单梁模型的反力和弯矩对比，可以发现：

梁格模型相同桥墩处各支点的反力之和基本等于单梁相应桥墩处支点反力，但由于斜弯桥效应，梁格模型中各支点处的左、中、右三个支点反力并不平均，呈现出明显的钝角侧反力大于锐角侧反力的现象，墩角侧反力约为反力和平均值的1.25~1.4倍，中墩取小值。

梁格模型各纵梁的弯矩之和与单梁模型比较，边跨跨内正弯矩与中支点处负弯矩之和均比单梁模型的要小约30%，而中跨正弯矩基本相同，同时，边跨正弯矩最大点的位置呈现明显的向钝角侧靠近的现象，中间两条纵梁的正负弯矩均比边纵梁的小。

结论

通过分析可知，宽跨比较大、斜交角较大的斜弯连续梁桥具有明显的空间受力特性，在实际设计中采用单梁模型近似计算的弯矩配筋是偏于安全的，但各墩处支点反力并不平均，在选用支座时，墩位应取平均值的1.25~1.4倍，边墩选用较大倍值。 梁格法是一种能较好地模拟原结构的空间结构分析方法，在工程设计中应用较为广泛。研究和计算表明，剪力-柔性梁格法能把握箱梁结构的总体受力性能，满足设计精度要求。