基于梁格法橋梁結構橫向分布系數的反算

關 偉 李群鋒 王奎濤

(山西省交通科學研究院，山西太原 030006)

0 引言

隨著我省高速公路建設的蓬勃發展，現裝配式箱梁、T形梁已普遍在工程實踐中應用，因該結構構造簡單、受力明確、施工簡潔、速度快、工程造價低等優點普遍在工程實踐中應用。在該結構進行分析當中活載較為復雜，活載具有可變性。當橋上作用荷載P時，荷載P會分配到各片主梁上，因橋梁結構具有空間性，所以本文采用TDV RMV8i，Anasys10.0有限元軟件對工程實例以“梁格法”進行空間建模結構分析，結合手算橋梁荷載橫向分布系數對其進行探討。

1 梁格法簡介

梁格法:它是用一個等效梁格來代表上部結構，把分散在每一區段內的彎曲和抗扭剛度假定集中于最鄰近的等效的梁格內，而橫向剛度則集中于橫向梁內。即當原型板和等效的梁格承受相等的荷載時，這兩個結構的撓曲將是橫等的，而且在任一梁格內的彎矩、剪力和扭矩將等于該梁所代表的板部分的截面上應力的合力［2］。

2 工程概況

2.1 基本參數

結構形式:2×25 m裝配式簡支箱梁;計算跨徑:24.36 m;橋面寬度:12.8 m;前右角:0°;荷載等級:公路—Ⅰ級;橫梁設置:不設置橫梁。

2.2 橋梁典型橫斷面

橋梁典型橫斷面圖見圖1。

圖1 箱梁典型橫斷面圖（1： 50）

3 算例分析

3.1 結構模型

小箱梁模型見圖2。

3.2 算例結果分析

3.2.1 結構截面特性對比

成橋階段邊梁及中梁截面特性見表1，表2。

3.2.2 主梁跨中彎矩、支點剪力、撓度對比

1)P=1 kN作用在1號梁跨中處TDV RMV8i計算結果見圖3～圖5。

圖2 裝配式小箱梁模型外觀

表1 成橋階段邊梁截面特性

表2 成橋階段中梁截面特性

圖3 彎矩Mz（一）

圖4 剪力Qy（一）

圖5 撓度fy（一）

Anasys10.0計算結果見圖6～圖8。

圖6 彎矩Mz（二）

圖7 剪力Qy（二）

圖8 撓度fy（二）

2)P=1 kN作用在2號梁跨中處TDV RMV8i計算結果見圖9～圖11。

圖9 彎矩Mz（三）

圖10 剪力Qy（三）

Anasys10.0計算結果見圖12～圖14。

從圖3，圖6，圖9，圖12可以看出荷載P作用在1號主梁跨中時，荷載P顯然不是完全由1號主梁來承受，同樣當荷載P作用在2號主梁跨中時也是如此，而是P通過橋面板使其他主梁也受到荷載。在荷載P處彎矩分布比較不均勻，當結構跨中處設置內橫梁時，則P處彎矩分布比較均勻。在設計實踐當中為了減小小箱梁、T梁這種結構跨中彎矩，應在跨中設置跨中橫梁，當跨徑較大時，還應在四分點處設置中橫梁。

圖11 撓度fy（三）

圖12 彎矩Mz（四）

圖13 剪力Qy（四）

圖14 撓度fy（四）

3)主梁跨中汽車荷載橫向分布系數。

模型分別在1號主梁、2號主梁跨中處加一集中荷載P=1 kN，由于結構具有對稱性，1號主梁與4號主梁對稱，2號主梁與3號主梁對稱，所以4號主梁受力情況同1號主梁，3號主梁受力情況同2號主梁。

各主梁跨中橫向分布影響線豎標值采用各主梁的跨中撓度于各主梁撓度之和的比值，各主梁跨中橫向分布影響線豎標見表3。

表3 主梁跨中橫向分布影響線計算表

分別采用文獻［1］，Anasys10.0，TDV RMV8i影響線豎標繪制影響線圖，采用公路—Ⅰ級車輛荷載在橋面布載。由于工程設計實踐經驗，該種結構及橋面布置形式一般兩車道橋面布載主梁分配內力較大，所以汽車荷載橫向分布系數只計算了兩車道的數值，見表4。

表4 主梁跨中汽車荷載橫向分布系數

4 結語

橋梁結構為空間結構，實事求是，在橋梁設計實踐當中應從空間去考慮橋梁結構，模擬橋梁結構。“梁格法”是一種行之有效的橋梁結構分析方法，該法能合理地模擬橋梁整體結構實際工作狀態。平面桿系結構分析較空間結構分析簡單，采用“單梁法”計算橋梁結構受力情況，在考慮荷載分配問題時，荷載分配系數若是取1.0，橋梁結構受力會人為放大，按本文計算結果1號梁，橋梁下部結構受力提高約25%，2號梁會提高約40%，則會導致橋梁下部結構工程量增加，橋梁造價增大。所以應從結構實際工作狀態對結構進行考慮，把握結構分析。

［1］李國豪，石 洞.公路橋梁荷載橫向分布計算［M］.北京:人民交通出版社，1987.

［2］E.C.漢勃利.橋梁上部構造性能［M］.郭文輝，譯.北京:人民交通出版社，1982.

［3］王道鋒，周世軍，趙衛平.用梁格法模擬斜交板梁的荷載橫向分布［J］.建筑與工程，2006(12):67.

［4］劉曉鳴，陳 曦，楊大余.裝配式小箱梁橋的荷載橫向分布計算［J］.山西建筑，2007，33(8):279-280.