２０１０年第２１期 ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ Ｏ建筑与工程０ 科技信息 梁桥横向分布系数的计算 曹少飞 （西南科技大学土木工程与建筑学院 四川 绵阳 ６２１０１０） 【摘要】本文重点论述了梁桥横向分布系数计算方法，特别是此方法的背景，此方法的理论基础。本文也介绍了梁桥的有限元计算方法。 【关键词】桥梁；横向分布系数；影响面 【Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｌｏａｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｂｅａｍ ｂｒｉｄｇｅ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｌｓｏ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｂｅａｍ ｂｒｉｄｇｅ． 【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］Ｂｒｉｄｇｅ；Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｌｏａｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ；Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｓｕｉ￣ｆａｃｅ ’ Ｏ引言 梁桥的计算包括很多内容，有荷载在每片主梁的分配的计算，有 每片主梁的内力计算；有活载的计算，有恒载的计算；有一期恒载的计 算，有二期恒载的计算；有支座引起的内力的计算，有温度变化引起的 内力的计算：有混凝土收缩变形引起的内力的计算等等。一句话，桥梁 的计算是一个内容丰富而复杂的问题。 桥梁的计算和桥梁的发展史一样，也经历了一个从经验走向科 学，从初始阶段走向高级阶段，从幼稚走向成熟，从手算走向电算的过 程。随着桥梁计算方法的不断走向成熟，桥梁的形式也变得更加多样， 桥梁也可以建造得更加轻盈、美观。 １ 桥梁计算 １．１桥梁计算基础 桥梁计算以力学为基础．随着力学和数学的发展而发展。力学计 算方法的一步步完善，特别是力学计算与计算机的紧密结合，促进了 桥梁计算的发展．使桥梁计算方法有了很大的飞跃．使桥梁计算变得 更快捷、更省时、更简单。 力学中有限元方法的兴起、发展是一件具有划时代意义的事件。 有限元方法的不断发展，使力学计算与计算机的结合变得更加紧密， 使采用计算机进行力学计算得以实现。有限元方法是数学和力学知识 的高度结合。是数学和力学知识在计算机这个平台上融合为一体的产 物。通过对桥梁的实际模拟。通过对桥梁各构件传力性能的高精度的 模拟，使桥梁计算在计算机的平台上无论是精度还是计算速度都向前 迈进了一大步，产生了质的飞跃。 １．２荷载横向分布影响线的理论基础 桥梁的计算内容众多，其中最重要的或者说最核心的就是桥梁的 横向分布系数的计算或者说荷载在各主梁间如何分配的计算。进行桥 梁计算时，如果能求出桥梁的影响面，然后在影响面上布载当然是最 精确的计算方法了。桥梁是一个由几片主梁组成的空间结构．桥梁影 响面的计算，是一个空间计算．求解很复杂，可操作性不强。有必要寻 找更简单、更具有可操作性的方法。如何把影响面这个二元函数分离 成一元函数，把这个问题解决了，桥梁的计算问题就可以说得到了解 决。把影响面分离成一元函数，也就是把影响面这个二元函数在纵向 和横向进行合理的分离。把影响面分离成桥梁的横向影响线和纵向影 响线，然后在影响线上进行布载，进行求解计算Ⅲ。 影响面的分离是从理论上来说的，或者说是从数学这个角度上说 的。影响面的分离对应在桥梁上就是将荷载先在各主梁间进行分配． 然后再在各主梁上分别利用影响线进行各主梁内力的求解。在这个过 程中最关键的是第一步，荷载在各主梁间的分配。 影响面是否可以分离，从数学这个角度上说，要看两个自变量间 的相关性，需要研究影响面函数的本身特性。严格的说，影响面都可以 进行分离，只是分离后的精度不一样而已，有些分离后可以满足工程 上的要求，有些分离不能满足工程上的要求。也可以这样说，有些影响 面的分离是可行的，是具有工程价值的；有些影响面的分离是不可行 的，是没有工程价值的。因此．根据影响面是否可以分离，应该是可以 把桥梁的计算分成两大类。一类是可以分离的，或者说桥梁计算的简 化、可操作化的一个途径是影响面的分离：一类是不可以分离的．或者 说桥梁计算的简化、可操作化的途径在影响面的分离上是行不通的， 只能另寻他法。当然不论影响面是否可以分离，都可以采用有限元的 方法进行计算。有限元方法进行计算，其实是不同于在影响面上进行 直接的布载。进行目标很明确的布载，或者说通过影响面可以直接判 ３７６ 断在哪个位置布载就可以得到相应的内力最值，有限元方法的计算不 是这样。它是利用计算机超强的运算能力，它是属于一种试算方法，即 让荷载布置在不同的位置，分别进行计算，然后进行比较选取最不利 值，或者说选取需要的一种布载方式。 ２桥梁的实用计算方法 对于影响面可以分离的桥梁的计算．具体操作过程如何呢？前面 说过影响面的分离实际上就是荷载在各片主梁间的分配。荷载在主梁 间的分配，实际上就是主梁相互之间力是如何传递的。各片主梁通过 桥面板和横隔梁联成一个整体。根据桥面板与桥面板之间连接的不 同，横隔梁设置的位置和数量的不一样．直接影响着主粱之间的传力 性能。 各片主梁间传力性能的不同，相应的桥梁计算方法也不一样。主 梁相互联系强的，可以采用刚接梁法；主梁间以传递剪力为主的，可 以采用铰接板法；主梁间以传递剪力和轴力为主的，可以采用杠杆原 理法：横隔梁刚度很大的，可以采用偏心压力法或者修正的偏心压力 法口。一座桥梁。在纵向不同的位置，主梁间联系的程度也会有差别，有 时差别还不能忽略，所以同一跨径，不同的纵向位置可能需要采用不 同的横向分布系数的计算方法。在支座处，常采用杠杆原理法，在跨中 处根据情况可以采用修正的偏心压力法或比拟正交异性板法。实际上 比拟正交异性板法和前面几种计算方法并不一样。前面这几种计算方 法，都是把桥梁看成由几片主梁组成的梁系结构，而比拟正交异性板 法则把桥梁看成一块板．采用板的计算理论进行计算。 这些计算方法都是在计算机还没有出现，或者说计算机技术还没 有很好的运用到桥梁工程上的时候，桥梁工程者探索的适合手算的方 法。那么在计算机技术被完全融入到桥梁工程的今天，这些方法是否 已经过时呢。答案并非如此，桥梁计算是一个空间计算，是一个很复杂 的计算过程，要进行精确的计算需要耗费很多时间和精力，即便是在 计算机技术如此发达的今天，要进行完全精确的计算，也不是一件容 易的事或者说是不太现实的。因此计算方法的探索，计算理论的探索 不能止步。一个良好的计算方法，一种良好的计算理论能大幅度的减 少计算量，能为计算机计算减负。这也正是这些计算横向分布影响线 的方法的生命力所在。 力学是一个包罗万象的学科，哪一部分，哪一方面最适合用于桥 梁分析，是个值得思考的问题。是采用梁的理论进行桥梁分析，还是采 用壳体理论进行桥梁分析，还是采用其他理论，需要一个标准。通过试 验，通过缩尺试验，通过原型试验，可以把理论计算和试验数据进行对 比，检验理论计算的正确性，同时理论计算也能反过来指导试验。 ３结论 桥梁计算内容众多，桥梁计算方法多样。影响面的分离是桥梁实 用计算的基础，横向分布影响线的计算是桥梁实用计算的关键内容。 有限元计算方法，是现代桥梁的主要计算方法之一。 【参考文献】 ［１］范立础．桥梁工程［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００１． ［２］姚玲森．桥梁工程［ ．北京：人民交通出版社，２００８． 作者简介：曹少飞，男，硕士，Ｉ程师，研究方向为桥梁工程。 ［责任编辑：曹明明］
2015年大学生创新训练计划项目申请书
1
桥梁博士第二次上机作业
横向分布系数的计算
组 长：
学 院：
年级专业：
指导教师：
组 员：
完成日期：
2
桥梁博士第二次上机作业
一、作业组成
二、作业合作完成情况
本次作业由3组组员共同完成，任务分配情况如下：
张元松完成实例一（“杠杆法”求横向分布系数），并对计算过程进行截图。
郑 宇完成实例二（“刚性横梁法”求横向分布系数），并对计算过程进行截图。
计时雨完成实例三（“刚接板梁法”求横向分布系数），并对计算过程进行截图。
孙 皓完成实例四（实例四、“铰接板梁法”求横向分布系数），对计算过程进行截图，并进行本次实验报告的撰写任务。
三、上机作业内容
1、任务分析与截面特性计算
本次作业结合老师所给的双向四车道的高速公路分离式路基桥的设计图进行，首先对图纸进行分第二次作业组成 实例一、“杠杆法”求横向分布系数
实例三、“刚接板梁法”求横向分布系数 实例二、“刚性横梁法”求横向分布系数
实例四、“铰接板梁法”求横向分布系数
3 析，确定荷载横向分布系数计算所对应的各个截面；然后求出所用到截面的界面特性（抗弯惯性矩和抗扭惯性矩）；最后用“桥梁博士”的横向分布计算功能求出各主梁的横向分布系数，为接下来的简支T梁的配筋计算和结构安全性验算做好准备。
（1）通过CAD绘图的方式求出截面特性
用CAD绘制出桥梁设计图中的跨中截面与支点截面如图1所示。对两个截面分布使用“reg”命令→“massprop”命令，求出两个截面的截面特性如图2所示。
图1 CAD绘制的桥梁单元截面
(a) CAD算出的跨中截面特性 (b) CAD算出的支点截面特性
图2 CAD计算出的桥梁截面特性
（2）通过“桥梁博士”计算出截面图形进行验算
单位：m跨径（lo)BCBRMNQCbGE19.570.75521.60.4251JxJyJtx+JtyBλsJα0.041410.006641.93E-034.00.18000.25460.32420.0247人群荷载汽车荷载城市荷1号梁0.60830.49950.47852号梁0.39220.45100.44073号梁0.36250.39860.39864号梁5号梁 加载点梁号00.81.62.43.244.85.66.47.281号梁0.62200.53390.44520.35730.27120.18730.10540.0253-0.0536-0.1320-0.21032号梁0.39300.35730.32100.28300.24240.20000.15670.11300.06920.0253-0.01873号梁0.18010.18730.19400.20000.20450.20630.20450.20000.19400.18730.18014号梁5号梁6号梁7号梁8号梁9号梁10号梁控制数据
各梁影响线值计算结果显示结果清除内容-0.40-0.30-0.20-0.100.000.100.200.300.400.500.600.700.800.00.81.62.43.24.04.85.66.47.28.0影响线值加载位置（m）各梁影响线1号梁2号梁3号梁
龙源期刊网
公路桥梁荷载横向分布系数的计算问题
作者：叶思凯
来源：《卷宗》2012年第01期
摘 要：在公路桥梁的设计中，荷载横向分布系数的计算问题是设计的核心内容。虽然公路桥梁荷载横向分布系数的计算方式有多种，但是在实质上它们之间是有差异的。为了改进计算方式，使计算过程更加简化和精确。本文阐述了常用的公路桥梁荷载横向分布系数的计算方法及公路桥梁荷载横向分布系数对比，对影响计算问题的主要参数进行了分析。
关键词：公路桥梁；荷载横向分布系数；计算
Roads and bridges lateral load distribution factor calculation problem
Abstract: In the highway bridge design, the lateral load distribution factor calculation is the core
of the design. Although roads and bridges lateral load distribution factor is calculated in different
ways, but in essence there is a difference between them. To improve the method of calculation, the
computation process more streamlined and accurate. This paper describes commonly used roads and
bridges lateral load distribution factor in the calculation and distribution of highway bridges lateral
