中小跨径连续箱梁横梁简化计算方法的探讨
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基于静载试验的装配式小箱梁荷载横向分布计算方法分析摘要:以某座装配式小箱梁桥为例,采用刚接板梁法和刚性横梁法分别计算其荷载横向分布系数,并与静载试验的实测值进行对比,结果表明,刚接板梁法的计算结果与实测值更为接近,从而为装配式小箱梁的设计计算及成桥性能研究积累了一些经验。
关键词:装配式小箱梁,荷载横向分布,刚接板梁法,刚性横梁法,静载试验对于中小跨径的市政、公路桥梁,多采用T梁、空心板和小箱梁等结构形式。
相对于T梁和空心板,小箱梁的混凝土、普通钢筋和预应力钢绞线用量更少,更为经济。
此外,小箱梁通常采用工厂预制、现场吊装的施工方法,具有施工快速、对环境影响小等优点。
因此,在近年的桥梁建设中,装配式小箱梁得到越来越多的应用。
装配式小箱梁跨中荷载横向分布系数的计算,最常用的方法是刚性横梁法和刚接板梁法。
目前对于这两种方法的研究,大多是采用空间有限元法与该两种方法进行对比,得到有用的结论,但缺乏试验验证。
本文通过对某座实桥进行静载试验,将理论值与实测值进行对比,找出合理的横向分布计算方法。
1 工程概况该工程为高速公路上的一座大桥,上部结构为5×30m的简支转连续预应力混凝土小箱梁,梁高均为1.6m,采用C50砼;设计荷载为公路-Ⅰ级。
桥面布置为0.5m(防撞护栏)+11.5(行车道)+0.5m(防撞护栏)=12.5m。
桥梁横断面如图1所示,主梁截面特性见表1。
图1 桥梁横断面图(单位:cm)表1 主梁截面特性参数抗弯惯矩(m4)抗扭惯矩(m4)宽度(m)边梁0.379 0.441 3.183中梁0.381 0.444 3.0672 理论计算方法分别采用刚接板梁法和刚性横梁法得到各片主梁的荷载横向分布影响线,然后根据车辆布载形式得到各片主梁的荷载横向分布系数。
两种方法得到的横向分布影响线分别见表2和表3.表2 荷载横向分布影响线竖标(刚接板梁法)坐标(m) 1#梁2#梁3#梁4#梁0 0.411 0.264 0.182 0.1421.654 0.375 0.277 0.195 0.1533.183 0.329 0.29 0.213 0.1684.72 0.276 0.288 0.242 0.1956.249 0.228 0.272 0.272 0.2287.786 0.195 0.242 0.288 0.2769.315 0.168 0.213 0.29 0.32910.843 0.153 0.195 0.277 0.37512.500 0.142 0.182 0.264 0.411表3 荷载横向分布影响线竖标(刚性横梁法)坐标(m) 1#梁2#梁3#梁4#梁0 0.359 0.285 0.214 0.1423.066 0.286 0.261 0.238 0.2146.132 0.214 0.238 0.261 0.2869.198 0.142 0.214 0.285 0.3593 静载试验方法静载试验共用6辆载重30t的三轴卡车,通过对次边跨跨中挠度最不利位置进行偏载加载,测量试验荷载下次边跨跨中的挠度,得到各片小箱梁跨中的横向分布系数。
先简支后连续小箱梁空间整体建模计算方法探讨作者:李琪勇来源:《中国新技术新产品》2010年第18期摘要:先简支后连续小箱梁作为一种经济适用的结构形式在中小跨径桥梁中得到广泛应用,其原有计算方法主要基于以横向分配系数为基础的单梁计算,辅以梁格法验算。
鉴于目前空间有限元程序逐渐与工程实际接轨,建模日趋方便,本文探讨直接建立空间模型与梁格法验算的差别,为类似的计算做一些有益的探索。
关键词:小箱梁空间计算粱格法1 梁格法建模基本思想梁格法是分析桥梁上部结构比较实用有效的平面分析方法,概念清晰、易于操作,在桥梁结构分析中得到广泛应用。
梁格法的特点是用等效梁格代替上部结构,分析梁格的受力状态得到桥梁的受力状态。
梁格法需满足的等效原则是:实际模型与等效梁格在承受相同荷载时,产生的挠曲应该是相同的;荷载在任意梁格内产生的弯矩、剪力、转矩应等于梁格所代表实际结构部分的内力。
这种分析方式适用于板式、梁板式、组合式箱梁、多室宽箱梁等结构形式,与板单元建模方式相比工作量和计算量均大为减少。
梁格法建模时采用纵向梁格和横向梁格,分别模拟纵横向刚度,得出纵横向内力。
2 40m先简支后连续小箱梁算例2.1 技术指标设计荷载:公路I级;桥梁跨径:40m;桥梁斜度:0。
按公路桥涵结构设计安全等级一级设计。
2.2 桥梁博士计算模型2.2.1 桥型布置计算桥梁为4孔40m跨径,梁高2m,高跨比为1/20。
桥面横坡由预制箱梁按2%坡度进行调整。
桥面宽度:2×净12.5m。
2.2.2 计算模型采用桥梁博士3.1.0计算。
计算模式为斜弯桥梁模式。
全桥四跨,各跨单元划分大致相同,同第一跨。
该桥共划分773个单元,其中纵梁单元440个(1~440),横梁单元333个(441~773),横梁和纵梁相应单元采用相同节点号(不同位置)。
单元编号次序为先纵梁后横粱从左至右,节点编号为先从上到下再从左至右。
纵梁的单元长度一般为2m,变截面、端部和支点处根据构造需要划分单元程度。
箱梁横隔梁内力在不同工况下的有限单元法与简化计算结果比较分析摘要:本文以黄龙溪锦江大桥主桥为工程背景,采用有限单元法与简化计算方法对不同工况下箱梁横隔梁的受力进行分析比较,对箱梁横向预应力束张拉工序的改进与横隔梁的简化设计计算具有一定的应用和参考价值。
关键词:横隔梁,应力计算,应力分布Abstract: This paper take Huanglong Valley of Jinjiang bridge as the engineering background, using the finite element method and simplified calculation method to analyzes the different conditions box beam under the force of diaphragm beam, the box beam transverse prestress tensioning process improvements and diaphragm beam simplified design calculation has certain practical and reference value.Key words: cross beam; stress analysis; stress distribution中图分类号:TU391文献标识码:A 文章编号:0 前言黄龙溪锦江大桥主桥为55+100+55米连续梁桥。
主梁采用单箱单室截面,箱梁顶板宽18.0米,底板宽11.0米,箱梁顶板设置2.0%的双向横坡。
箱梁跨中及边跨支架现浇段梁高2.7米,箱梁根部断面和墩顶0号梁段梁高6.0米,梁高从中跨跨中至箱梁根部按1.8次抛物线变化。
主桥纵坡为2.4%。
主梁为三向预应力混凝土结构,采用C50混凝土。
全桥纵向、横向、竖向预应力钢束均采用φs15.2高强度低松弛预应力钢绞线,标准强度为fpk=1860MPa,Ep=1.95E+05MPa;加载至规定负荷的80%时,松弛损失不大于4.5%;控制张拉应力σk=0.75fpk=1395MPa,采用超张拉。
现浇连续箱梁横梁计算分析及研究曹志光【摘要】以一座三跨(3×30 m)预应力混凝土连续箱梁桥为工程背景,采用空间有限元(ANSYS实体有限元)进行建模分析,并根据横梁受力特点,提出一些计算方法,为同类工程设计提供参考.【期刊名称】《城市道桥与防洪》【年(卷),期】2016(000)007【总页数】4页(P137-139,155)【关键词】连续箱梁;横梁;有限元【作者】曹志光【作者单位】广州市市政工程设计研究总院,广东广州510060【正文语种】中文【中图分类】U448.21+5现浇连续箱梁具有整体性能好、行车舒适、便于养护、外形美观等优点[1],被广泛运用于桥梁建设中。
在实际的工程设计中,需要对箱梁的纵向和横梁进行计算。
对于绝大多数空间效应不明显的现浇箱梁,纵向计算可采用单梁有限元模型计算分析,得到可靠的计算结果。
但是,对于横梁计算,随着计算参数、荷载取值的不同,计算结果往往有较大出入。
横梁是箱梁结构的重要受力构件,承受的荷载很大,横梁计算结果准确与否至关重要。
对现浇箱梁横梁验算,一般可将横梁总体模型分割出,然后做边界条件处理:其一为将纵梁剪力转换为外力施加到横梁时的准确简化;其二是横梁宽度方向上几何尺寸的选定(有效宽度)。
有效宽度可取横梁本身宽度,也可根据规范[2]取横梁有效宽度,具体可根据工程项目实际状况分析后决定,对超载现象,路段繁忙的重要桥梁建议取前者。
然而,对剪力转化为外力施加到横梁的方法尚存在不同看法,那么纵向传递至分割后的横梁的剪力如何分配,荷载如何施加,本文通过ANSYS有限元软件对3×30 m箱梁进行了计算分析,得出其横梁上纵向剪力分布规律及其荷载的施加方法。
本文以一座3×30 m三跨预应力混凝土等高连续箱梁为工程背景,该桥位于直线上,梁高1.8 m。
箱梁采用C50混凝土,箱梁截面采用单箱三室,箱梁顶宽20 m,底宽15 m,悬臂板长2.5 m。
主梁顶板厚度为25 cm,腹板厚度为45~65 cm,底板厚度为22 cm,端横梁宽1.5 m,中横梁宽2 m。
箱梁因其具有整体性好、施工方便而且受力性能好等优点而被广泛使用。
如何对箱梁的横梁进行受力分析,是一个较复杂的问题[1]。
在现阶段桥梁工程书中,对此并未明确说明。
实际工程中,设计人员往往是通过两种方法去分析。
一种是简单的将支反力直接按照腹板位置反向加于横梁上,分析虽简单,但理论依据并不充分,并与实体建模结果偏差较大;另一种是通过有限元程序建立空间模型求解,但对公路和市政常用到的中小跨径箱梁,建模耗费时间较多,若设计人员不太熟悉的话,则分析结果可能出错[2-3]。
本文通过空间有限元法建模和平面杆系建模计算比较,最终得出一种可以简化计算横梁受弯、受剪的实用方法。
1桥梁概况实际工程项目为长春轻轨四号线三期工程,标准段桥梁采用为3×25m 现浇混凝土连续梁箱梁,此外还有25m +28m +25m 和25m +30m +25m 等的配跨连续梁。
本文以3×25m 连续箱梁计算为例,桥宽9.3m ,箱梁断面结构尺寸如图1所示,结构半立面见图2。
采用MIDAS 2006建模分析,结构采用板单元模拟,即将顶板、底板和腹板对应的厚度按照厚板理论(考虑单元的剪切应力影响,计算结果比薄板要精确)输入参数,边界条件按实际支座设置,采用碎石道床二期恒载取值115kN/m ,列车荷载计算图式如图3所示,每列车近期按2辆编组、远期为3辆编组考虑,重车轴重140kN 。
影响线加载时,活载图式不可任意截取,但对影响线异符号区段,按空车轴重80kN 计(该程序含有地铁荷载加载分析模块,可直接输入)。
2空间模型建立及横梁计算2.1空间模型说明模型总共有4889个节点,4896个四节点厚板单一种对箱梁的横梁进行简化计算的方法赵毓成1,张文献2,陈浩2(1.北京城建设计研究总院第八桥梁所,北京100037; 2.沈阳市东北大学资源与土木学院,辽宁沈阳110011)摘要:箱梁具有整体性好、施工方便而且受力性能好等优点,已在工程界得到普遍采用。