空间梁格法

梁格体系设计活载加载缺点


纵向动态规划加载，横向加载通 过人为定义车道，找到最不利位 置。一般靠边布置。 在进行动态规划加载时，不考虑 车轴的横向位置，仅仅是将横向 车轴的合力施加于所定义好的车 道。当横向联系很刚时，这种处 理方法误差不大；但横向联系较 弱时，会导致部分梁计算内力偏 大，部分梁内力又偏小。
空间梁格体系-实心板结构

梁格网格划分

等宽正交板

纵梁

纵梁间距一般为2~3倍板厚至1/4计算跨径之间 边梁位置一般设在距板边缘0.3倍板厚处 横梁间距应尽量与纵向梁格间距离一致 横梁间距约小于计算跨径的1/4

横梁



在受力较大处或内力突变处通常应加密梁格网 格 横梁与纵梁应正交
空间梁格体系-实心板结构
截面


T梁截面采用设计截面，桥墩截面采用数据库/用户 对于变截面可通过变截面组实现。 对于需要做PSC验算的截面需配置纵向钢筋和抗剪钢筋。 对于主梁需考虑有效宽度问题。 虚拟横梁采用设计截面，截面有矩形和考虑横隔板的T 形，注意截面定义时要设置好偏心位置，和实际结构相 对应，在计算中程序会计入偏心引起的荷载。
空间梁格体系-梁板或梁结构

若有横隔板，且间距较大时，须加虚拟横梁，尽量与纵梁间距相同 若为铰接板，横梁间须设铰 虚拟横梁只考虑对结构刚度的贡献，不计质量的贡献 对于具有圆形孔的空心板，挖空率d/h=0.47~0.81时,虚拟横梁刚度 为:

若截面挖空率增大,空心部分形状一般为矩形,空心板则为多室结构, 虚拟横梁的刚度按两片宽为b的板来模拟
纵梁

对于装配式空心板可取实际纵梁的刚度； 对于T梁或“工”字型梁，若纵梁间距大于计算跨径的1/6，或悬臂长 度超过计算跨径的1/12，由于剪力滞的影响，要考虑翼缘的有效宽度；

横梁


若结构无横隔板，对于T梁虚拟横梁可用宽度为a，高度h的板的刚度来 等效； 若有横隔板，且间距不大时，可不加虚拟横梁，横梁刚度按T梁来计算。

优点

Biblioteka Baidu
缺点

空间梁格法

T梁格理论要点




T梁计算前应先对有效宽度进行计算，结构翼板拟定尺寸时尽 量控制在有效宽度范围内。――有效宽度计算参考规范《公路 钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》P16，4.2.2条。 单个T梁为一个纵梁。若T梁未设横隔板则纵向弯曲由T形截面 承受，横向视为通过翼板连接的板条。一般来说，纵横方向 上结构的部分刚度可以假定为相似横截面的梁一样。 梁格网格的划分以最能反映上部结构的结构性能为好。没有 跨中横隔板的横向梁格，一般约取有效跨径的1/4～1/8；如有 横隔板则必须在横隔板处设横向梁格。 当横向构件仅代表薄板，由板内横向扭矩引起纵向构件弯矩 的不连续性是微小的，设计弯矩取节点两侧弯矩的平均值； 若横向构件代表具有足够抗扭刚度的横格梁，则纵向弯矩的 不连续性是较大的，设计弯矩应该取节点两侧的不同值 。
箱梁处虚拟横梁 计算截面

虚拟横梁


模型例题





主梁类型：部分预应力A类构件 汽车荷载等级：公路二级 T梁混凝土等级：C50 盖梁、桥墩混凝土等级：C30 普通钢筋：HRB335（纵筋）、 R235（箍筋） 钢绞线：strand1860（低松弛） 波纹管内径：90mm 预应力钢筋与管道壁摩擦系数：0.2 管道每米局部偏差对摩擦的影响系 数：0.0015 1/m 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值: 6mm（开始点）、6mm（结束点） 预应力张拉控制应力：1395 MPa 张拉方式：两端张拉

T梁与盖梁之间用弹 性连接来模拟板式橡 胶支座，橡胶支座的 各向支承刚度可通过 橡胶支座的参数计算 得到。
静力荷载

对于栏杆荷载按实际位置加载，程序提供荷载 偏心功能，方便施加不直接作用于单元轴线上 的荷载。或者采用增加虚拟纵梁来进行辅助加 载，两者所得到的结果相近。
空间梁格体系-荷载施加方法
定义主梁、盖梁和桥墩混凝土的收缩徐变

⑴MIDAS/Civil程序不仅提供混凝土的收缩徐变函数，而且还可以 定义抗压强度随时间变化的函数。 ⑵一般对于变截面梁，当采用程序中非数值型截面时，可以通过 修改单元依存材料特性功能自动计算构件的理论厚度。
边界条件

程序截面定义时，盖 梁偏心点选择中上部， 盖梁顶部与桥墩顶部 以及T梁端部梁顶和梁 底之间应用弹性连接 中的刚性连接。
取单片梁进行分析，概念清晰，易于手算

优点


缺点


以变量分离为前提，存在一定的误差 适用范围小
杠杆法

适用条件

主梁间的横向联系很弱 桥面板在主梁梁肋上断开 双主梁桥 靠近主梁支点的荷载横向分布影响线
刚性横梁法（偏心压力法）

适用条件


桥的宽跨比B/L小于0.5 在梁的两端、跨中或四分点处设置中间横梁， 横梁刚度相对纵梁大得多
所有横梁的刚度为无穷大 不考虑纵梁的抗扭刚度 若考虑纵梁的抗扭刚度则为修正刚性横梁法 （仍然是横梁无限刚度的前提下考虑主梁的 抗扭影响）。

基本假设

刚性横梁法（偏心压力法）

横向影响线的计算方法

横向影响线为直线 计算公式:
铰接板（梁）法

适用条件

横向连接刚度较弱



装配式板桥（用现浇混凝土纵向企口缝连接） 装配式梁桥（在翼板间用焊接钢板或伸出交叉钢 筋连接且无中间横隔梁） 横向连接只传递剪力，不传递弯矩（相对较小）
空间梁格体系-宽箱梁

梁格网格划分

纵梁


纵梁位置与纵向腹板重合 在悬臂边缘处设一虚拟纵梁，以便 于计算悬臂处的荷载 对于具有斜腹板的箱梁，斜腹板对 应的纵梁设在水平投影的中心处
330 340 330

横梁


若横隔板相当多，横梁位置应与横 隔板重心重合 若横隔板间距较大，则必须增加虚 拟横梁，较密的间距可使结构模型 具有连续性。
网格划分原则

空间梁格体系-梁板或梁结构

梁格网格划分

纵梁

纵梁与原纵梁中心线重合

虚拟横梁


若实际结构无横梁，则须设虚拟横梁，虚拟 横梁的选择理论上具有任意性,但一般约取 计算跨径的1/4~1/8 若支点处有横梁,则必须在该处设置一根横 梁
空间梁格体系-梁板或梁结构


梁格构件的截面特性
比拟正交异性板法（G-M法）

计算步骤




将纵梁的抗弯惯矩和抗扭惯矩分别除以纵梁宽b， 将横梁的抗弯惯矩和抗扭惯矩分别除以横梁宽度a， 得到比拟正交异性板。 按弹性力学理论，求得跨中单位荷载P=1作用于某 一片梁跨中截面的横向挠度曲线 每根主梁覆盖的部分挠曲线面积与挠曲线总面积之 比就是该梁分配到的荷载 编制实用图表
边构件重心轴位置
中构件重心轴位置
边构件重心轴位置 截面重心轴位置
190
190
190
285
1
2
3
空间梁格体系-宽箱梁


空间梁格截面特性 纵梁




整体抗弯惯性矩Iz 单片纵梁弯惯性矩I/nz 单片纵梁扭惯性矩It/（nz-1） nz为腹板数 在翼板端部设虚拟纵梁，其抗 弯刚度取1/2翼板的抗弯刚度 纵向两个剪切面积等于腹板横 截面面积。 翼板处的单片虚拟横梁的抗弯 惯性矩为IHY/nH 箱体处的单片横梁抗弯惯性矩 为IHX/nH 若有横隔板或横梁，则按T梁来 计算其真实刚度

梁格网格划分

斜交板

特点


靠近钝角处出现上拱弯矩 在钝角处出现较大的反力和剪力,在锐角角隅处出现较小的 反力,还可能出现翘起 承受扭转较大 尽量与力的作用方向或结构的配筋方向一致 梁格间距参考正交板 当斜交角较小于20 当桥面较窄且斜交角较大(大于20) 当桥面较宽且斜交角较大(大于20)
空间梁格法

等效原则




将分散的梁板或箱梁某一段内的弯曲刚度和抗扭刚 度集中于最邻近的等效梁格内 实际结构纵向刚度集中于纵向梁格内，横向刚度集 中于横向梁格 原型实际结构和对应的等效梁格承受相同荷载时， 两者的挠曲是恒等的 任一梁格内的弯矩、剪力和扭矩应等于该梁格所代 表的实际结构部分的内力 可以借助于电算手段直接计算结构内力 计算精度相对较高 若刚度等效、荷载等效有误，则计算误差较大
移动荷载


当中有车道单元和 横向联系梁两种分 布情况。 对于梁格模型，依 赖横向联系梁进行 内力的横向分部， 所以需要选择横向 联系梁，并指定最 有横梁作为横向联 系梁组。
不同车道种类的对比
空间梁格法

适用范围



装配式结构 宽桥（宽跨比大于0.5） 斜梁（斜交角>20°） 弯桥（L2/bR>1） 人字形异形梁 空间复杂结构
空间梁格简化成平面杆系

计算荷载横向分布系数（梁格法的特例） 方法

杠杆法 刚性横梁法（偏心受压法） 修正刚性横梁法 铰接板（梁）法 比拟正交异性板法