橋梁通軟件蓋梁計算分析

鄭旭光

摘 要 在我國橋梁工程的建筑設(shè)計中，蓋梁計算是其中的重要工作，蓋梁在橋梁中的主要作用是連接橋梁上部和下部結(jié)構(gòu)，由于活載組合的多樣性使得蓋梁受力情況較為復雜，計算也十分煩瑣，目前國內(nèi)普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)多采用橋梁通軟件進行計算。本文結(jié)合工程實例，運用橋梁通軟件對蓋梁計算進行深入的分析。

關(guān)鍵詞 橋梁通軟件；蓋梁計算；分析

前言

在實際設(shè)計工作中，各種建造的橋梁所處的地理位置和橋梁的功能等不同，各種橋梁的蓋梁構(gòu)造、車輛荷載、蓋梁的受力情況也就不同，蓋梁設(shè)計很難實現(xiàn)標準化，橋梁蓋梁設(shè)計計算非常頻繁，因此借用橋梁通軟件進行受力分析和出圖就可以為設(shè)計節(jié)省時間提高效率。

1 蓋梁計算理論

（1）計算依據(jù)《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（JTG D62-2004）[1] 》規(guī)定：雙柱式橋墩，當蓋梁的剛度與墩柱的線剛度比大于5時，為簡化計算可以忽略節(jié)點不均衡彎矩的分配及傳遞，一般可按簡支梁或懸臂梁進行計算和配筋，多柱式的蓋梁可按連續(xù)梁計算，當蓋梁計算跨徑L與梁高h之比，簡支梁2.05.0時，則按一般構(gòu)件計算。

（2）內(nèi)力計算對于蓋梁內(nèi)力的計算，主要要根據(jù)恒載和活載進行相關(guān)的計算。在橋梁的恒載中，主要包括橋梁上部的梁重、橋面的鋪設(shè)、支座、蓋梁自重和相關(guān)的橋梁設(shè)施，這些荷載都被稱為橋梁的恒載，其中，雨雪等自然荷載，也是恒載中的組成部分。在對橋梁的活載進行計算的時候，一般要考慮以下幾種情況：單、雙、多列車對稱布置、非對稱布置，最后對車道進行折減，取計算結(jié)果中的最大值，在順橋向活載移動的情況下，要對單孔活載和雙孔活載兩種情況進行選取，這兩種中又包含了單列車和多列車等情況，分別計算出縱向支座活載反力最大值，用于蓋梁的內(nèi)力計算。根據(jù)活載橫向分配系數(shù)，就可以求出在活載作用下支座反力最大值，再求出活載作用下蓋梁中各控制截面的內(nèi)力值。最后把上述求得的恒載內(nèi)力和活載最大狀況內(nèi)力進行組合，這樣就可以對蓋梁最終極限內(nèi)力效應值進行確定。在對蓋梁內(nèi)力進行計算的時候，需要考慮其中樁柱支承寬度對削減負彎矩尖峰的影響。

橋梁通軟件的蓋梁計算原理同傳統(tǒng)的計算方法基本一致，對于普通鋼筋混凝土蓋梁可以直接通過橋梁通軟件對蓋梁的內(nèi)力進行計算及構(gòu)件驗算。對于預應力混凝土結(jié)構(gòu)的橋梁蓋梁可借助橋梁通軟件獲取蓋梁上支座反力進行計算，然后再利用其他軟件進行受力分析[2]。

2 工程實例

某橋一，単幅橋，橋梁凈寬道寬7m+兩側(cè)各設(shè)0.5m的防撞墻，橋梁全寬橋8m，上部結(jié)構(gòu)采用6塊20m的后張法預應力空心梁板，蓋梁長為8m，蓋梁寬為1.4m，橋梁設(shè)計荷載為公路Ⅱ級。結(jié)果由計算可以得知。兩種計算方法得到跨中正彎矩一樣，支撐點負彎矩差不多，模型結(jié)果比實際受力結(jié)果小百分之二，剪力差別很大，支撐點處最大剪力差值達到了百分之二十三。因為梁片是成雙成對出現(xiàn)的，中間沒有其他受力。中間的受力計算和現(xiàn)實受力和削峰有點相似。支點、跨中處剪力因兩種計算模型集中力加載位置的不同，以及車輛偏載加載每個支座分配的集中力不一樣，使得兩個計算結(jié)果差值較大。若抗剪鋼筋以直徑為28mm計，考慮剪力分配，計算模型計算結(jié)果所得支點處需抗剪鋼筋8根，而實際受力計算所需抗剪鋼筋需7根。

某橋二，橋?qū)?0m，雙向4車道，上部結(jié)構(gòu)采用15塊20m的后張法預應力空心梁板，蓋梁長為19.33m，蓋梁寬為1.4m，橋梁設(shè)計荷載為公路Ⅰ級。本次計算均考慮樁柱支承寬度對削減負彎矩尖峰的影響，0.9倍消峰。計算結(jié)果表明裂縫配筋對應彎矩包絡圖與強度配筋類似，從調(diào)查計算數(shù)據(jù)可以看出，兩種計算方法得到的中墩、邊墩和跨中彎矩相差很小，彎矩差值分別為70、76和62KN.M，模型計算結(jié)果比實際受力計算結(jié)果大2.8%、0.7%和2.8%。這種情況主要源于，橋梁的片梁個數(shù)并不是成雙出現(xiàn)的，在軟件中，是以合力作用在橋墩正中心計算的，但是現(xiàn)實情況并非如此，它反而收到的作用力不在正中心，在上面的結(jié)構(gòu)引起的合力中，在對橋墩對稱分布的同時，還存在一個作用力，由它得到的彎矩包絡圖范圍比理論值范圍大。加載方位不同最終截面彎矩一定會和事實構(gòu)造的受力情況不同。并且于邊墩支點地方，當二個模型的集中力有偏差時候，比如車輛偏載受力，最終這些支點所受力也會不同。從剪力計算上可以看出，兩次得到的剪力值有很大的差距距，中墩處數(shù)值是-400kN，兩邊處的數(shù)值為-99KN，造成這一差距是因為在進行汽車偏載加載過程時，將梁底座處的支座反力用集中力進行代替，忽略梁之間的縱向作用，只分析梁之間的橫向作用，但在具體工程中，梁受偏載作用時支座所受的力并不均勻，從而導致在剪力計算過程中發(fā)生位置和數(shù)值大小是有差距的，這就能解釋為什么兩次剪力最終數(shù)據(jù)存在很大的差距。暫定承受剪切力的鋼筋直徑為28mm，在對剪切力分布情況進行研究時，通過相關(guān)計算軟件得出該墩蓋梁只需配筋十根就滿足需求，但是其真實的需求量為十二根。然而，橋梁通在配置彎起鋼筋時，通常它的抗剪力參數(shù)是0.4。在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計新要求下以及配置鋼筋時，一般采用加粗箍筋，多放箍筋，提高箍筋質(zhì)量等方法來降低彎筋的承重，讓它的事實承壓力低于0.4q。這樣也使得橋梁通計算得到的數(shù)據(jù)偏于保守，留有一定的富余量，配筋結(jié)果滿足實際受力要求，結(jié)構(gòu)上也偏于安全[3]。

3 結(jié)束語

通常，中型或者小型的橋，在進行相關(guān)應力計算時，采用相關(guān)的程序計算和分析，比以前純手工計算以及有限元進行計算和研究的方法方便得多，而且輸出結(jié)果比較精確，滿足設(shè)計以及實際的標準。

根據(jù)對相關(guān)計算軟件的研究，在進行模擬的過程中，這種程序所構(gòu)建的模型有別于實際上橋梁所承受的荷載情況，導致模型與真實值不一樣，存在誤差。對此橋梁設(shè)計者要有清晰的認識，需正確理解其計算原理，設(shè)計者對蓋梁設(shè)計的掌握，是重要的，也是必需的。

參考文獻

[1] JT6D62-2004.公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[2] 何瑞平.對橋梁通軟件蓋梁計算的分析[J].南北橋，2009，（5）：147.

[3] 何瑞平.蓋梁計算軟件對比與分析[J].低溫建筑技術(shù)，2009，31（7）：

71-73.