基于梁格法的裝配式簡支空心板梁橋計(jì)算分析

雷 亮

（新疆兵團(tuán)勘測(cè)設(shè)計(jì)院（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，新疆烏魯木齊 830000）

基于梁格法的裝配式簡支空心板梁橋計(jì)算分析

雷 亮

（新疆兵團(tuán)勘測(cè)設(shè)計(jì)院（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，新疆烏魯木齊 830000）

裝配式空心板橋是一種常用的結(jié)構(gòu)形式，其橫向布置多片主梁，各片主梁之間澆筑混凝土形成鉸縫，這種連接剛性比較弱，并且由于橫向不施加預(yù)應(yīng)力，所以彎矩沿橫向不連續(xù)。因此，采用梁格法對(duì)其進(jìn)行計(jì)算分析，能有效的將橋梁的橫向分布趨于穩(wěn)定，具有很好的實(shí)踐指導(dǎo)作用和工程實(shí)用價(jià)值。

寬跨比；梁格法；橫向分布

1 梁格理論

當(dāng)荷載作用于上部結(jié)構(gòu)時(shí)，除了荷載直接作用的那片主梁外，其他主梁在鉸縫傳遞的垂直剪力作用下共同承受。由于鉸縫的橫向抗彎剛度接近于0，所以橫向的剪力主要由梁的抗扭剛度來承受。

圖1 剪力鉸橋面上部結(jié)構(gòu)梁單元

如圖1所示，可得平衡方程。

由于節(jié)縫的彎曲剛度接近于0，所以：

在梁格法中，取縱向構(gòu)件與原型梁中心線相重合，每一縱向梁格有剛性的橫向懸臂梁，相鄰的懸臂梁之間用鉸節(jié)點(diǎn)連接。本文分別采用梁格理論通過Midas軟件計(jì)算裝配式簡支空心板寬梁橋的荷載橫向分布規(guī)律，得出空心板沿橫向布置的合理片數(shù)。

2 計(jì)算模型

計(jì)算模型選用裝配式簡支空心板梁橋，跨徑16 m，橋?qū)?2 m，寬跨比為2。中間每片主梁的寬度為1 m，邊梁寬1.5 m。用梁格法將結(jié)構(gòu)離散為縱橫向的梁格，在中梁布置均布荷載，分別計(jì)算4 m、8 m、12 m、16m、24 m和32 m時(shí)荷載作用下沿橫向的分布規(guī)律。

在結(jié)構(gòu)的中間主梁加載，當(dāng)寬跨比為0.25時(shí)，如表1所示，中間主梁跨中最大彎矩為56.15 kN· m，各片主梁之間通過鉸縫傳遞的垂直剪力將中間主梁的荷載分布到其他兩片梁上，各片主梁跨中最大彎矩的標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)都較小，所以荷載分布比較均勻。

表1 中載作用下各片主梁跨中最大彎矩分布

隨著主梁片數(shù)的增多，當(dāng)寬跨比為0.5時(shí)，中間主梁跨中最大彎矩為27.21 kN·m，較0.25時(shí)大幅度減少，說明荷載較多的傳遞到了其他幾片主梁上，此時(shí)各片主梁跨中彎矩的標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)相對(duì)增大，說明荷載較多的分布在直接作用的那片中間主梁上，其他幾片荷載分布相對(duì)比較均勻。當(dāng)寬跨比為0.75時(shí)，主梁跨中最大彎矩為21.57 kN·m，較0.5降低的幅度較小，此時(shí)荷載繼續(xù)沿著橫向進(jìn)行分布，但標(biāo)準(zhǔn)差與變異系數(shù)增大，此時(shí)荷載直接作用的主梁分布較大，其他幾片主梁分布的荷載較小。

當(dāng)寬跨比為1時(shí)，中間主梁跨中最大彎矩為19.88，如圖2所示，此時(shí)分布到中間主梁的最大彎矩值趨于穩(wěn)定，同時(shí)中間幾片主梁與其他主梁之間分布的荷載差值較大。荷載較多的分布到中間幾片主梁處。

圖2 不同寬跨比下中間主梁跨中最大彎矩值

圖3 各片主梁跨中彎矩隨橋梁寬度變化值

當(dāng)寬跨比繼續(xù)增大到1.5和2時(shí)，中間主梁的最大彎矩值幾乎不變，說明雖然橋梁寬度繼續(xù)增加，但荷載卻不能沿著橫向傳遞到更遠(yuǎn)的主梁上，而且此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)都較大，荷載分布極不均勻。

3 結(jié) 語

（1）對(duì)于裝配式空心板簡支梁橋，隨著橋梁寬度的增加，荷載沿橫向分布到各片主梁上。橋梁寬度較小時(shí)各片主梁荷載分布較為均勻，隨著寬度的增加，荷載逐漸沿橫向分布，但較多的分布到中間幾片主梁上。

（2）隨著寬跨比的增大，荷載沿橫向分布，當(dāng)增大到0.75時(shí)，荷載沿橫向分布趨于穩(wěn)定，繼續(xù)增大橋梁的寬度對(duì)荷載分布效果。

（3）對(duì)于城市橋梁，由于車道數(shù)較多及布置人行道，所以橫向?qū)挾容^大，當(dāng)橋梁寬跨比較大時(shí)，可以沿橫向斷開為兩座寬跨比較小的橋梁，使荷載沿橫向更好地傳遞到各片主梁上，橋梁結(jié)構(gòu)整體參與受力，達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理的效果。

［1］ 鮑英基.簡支寬橋受力性能研究［D］.西安：長安大學(xué)，2013.

［2］ 范立礎(chǔ).橋梁工程（第二版）［M］.北京：人民交通出版社，2012.

［3］ 漢勃力EC.橋梁上部構(gòu)造性能［M］.郭文輝，譯.北京：人民交通出版社，1982.

［4］ 李現(xiàn)科.預(yù)制空心板橋建模技術(shù)研究及試驗(yàn)驗(yàn)證［D］.重慶：重慶交通大學(xué)，2010.

U442

C

1008-3383（2017）01-0111-02

2016-09-05

雷亮（1982-），男，四川蓬安人，工程師，從事橋梁設(shè)計(jì)研究。