基于m idas civil與按規范鉸接板梁法對預應力砼空心板影響線的對比分析

孫巧榮李嘉欣

(1.揚州大學 水利與能源動力工程學院，江蘇 揚州 225127)(2.揚州大學 建筑工程學院，江蘇 揚州 225127)

一、研究實例與對象分析

(一)研究實例

以橋長13m，橋寬6*125mm，的簡支梁預應力空心板砼橋梁為研究對象。

圖一 橋梁橫截面圖

(二)研究對象

“橋梁工程”學科主要是研究橋梁的受力分析，這其中“分布系數”是一個重要的指標，由于此次對比的是“鉸接板梁法”和“midas civil的空間梁板法”。“鉸接板梁法”對于縱向分布系數的計算是通過假設從而簡化而得到的，而且對于橋梁的設計中就是以橋跨1/4跨處分項系數代表全跨系數的。所以本篇論文僅針對上述實例橋梁邊板的橫向分布系數進行兩種方法的對比。［2］。

二、m idas civil計算橋梁橫向分布系數

(一)建模過程

1.材料的定義

選定“模型”點擊“材料與截面特性”，再點擊“材料”出現“材料與截面”界面，添加兩種材料“C40混凝土”與“虛擬橫梁材料”(虛擬橫梁材料就是通過調整材料屬性使得材料的容重為0)。

圖二 材料定義界面

2.截面的定義

將橋梁的截面分為“中板”，“左邊板”，“右邊板”在CAD中畫好后保存成DXF形式文件，在midas civi l的“工具”中打開“截面特性值計算器”打開DXF文件后，形成面域，計算面域的特性值并保存［2］。

在midas civi l 中打開保存的文件，進行截面的具體的操作，輸入截面的扭轉慣性量，以及截面的偏心距。之后輸入節點坐標，并連接節點形成單元，建立好圖三的模型。

圖三 建立橋梁模型

3.邊界條件的定義

首先定義的是支座的邊界條件:一端固定，一端可動。其次定義的是虛擬橫梁之間的連接方式:鉸接。

圖四 建立邊界條件

4.車道活載的定義

根據規范定義雙向二車道的二級路，四車道的布置為:距離人行道50mm，再距離第一個車道的180mm，再距離第二個車道的130mm，再距離第三個車道的180mm。

圖五 建立車道活載

(二)結果分析

將建模后的橋梁運行后，得出模型的分析結果，可以得出橋梁的支座反力圖、車道荷載包絡圖、位移圖等結果圖。

圖六 支座反力的結果分析

圖七 車道荷載包絡圖

圖八 位移圖

根據圖八的跨中梁截面撓度Dz值匯總成表，并轉換成橫向分布系數。

根據跨中擾度計算得一號邊板的橫向分布系數為0.474

三、手算法計算橋梁橫向分布系數

手算法主要依據鉸接板梁法進行計算［3］，其計算步驟為:1.計算橋面板的自重以及鋪裝層的每延米的容重計算所得;2.將總每延米的容重平均分配到各個橋面板上;3.計算空心板的扭轉慣量;4.根據公式計算得出橋梁的指標，通過查表運用直線內插法計算得出影響線［4］。

圖九 一號邊板的影響線

計算一號板的汽車荷載橫向分布系數:1/2(0.271+0.201+0.151+0.114)=0.3685

四、手算法與m idas civil的結果比較

對上述兩種邊板影響線計算結果進行對比可以發現0.474和0.3685的差異是有的。

1.“鉸接板梁法”的誤差是存在的，比如計算扭轉慣量是通過相似的簡化截面來計算的，所以和計算機的結果是有差異的。

2.“midas civil”利用虛擬橫梁法來定義橋梁板［5］之間的鉸接和“鉸接板梁法”定義的鉸接是有所不同的，本次實驗的橫梁厚度是與邊板翼緣厚度一致的，勢必會與實際有偏差。

“鉸接板梁法”和“midas civi l”的優劣勢:

1.“鉸接板梁法”是嚴格按照規范來求解的，所以計算結果一定是符合規范的，但是過程較復雜;而且是通過直線內插法計算影響線的，一定存在著誤差;延梁長方向的影響線是假定的。

2.“midas civil”利用計算機的空間梁格法，可以得出空間的彎矩圖，省略了求影響線而得出包絡圖這一過程;而且受力分析結束后可以直接通過橋梁設計來布置鋼筋，步驟較為簡便。但是計算機畢竟只是模擬仿真，它設置的鉸接方式和現實條件存在差異。

［1］邱順冬.橋梁工程軟件m idascivil應用工程實例［M］.北京:人民交通出版社，2010:14-17.

［2］楊忠，高峰，劉義河，陳維.手算法橫向分布系數的計算分析 ［J］.湖南工程學院學報，2010，20(3):89-91.

［3］楊忠，高峰，劉義河，陳維.手算法橫向分布系數的計算分析 ［J］.湖南工程學院學報，2010，20(3):89-91.

［4］中華人民共和國行業標準.JTGD60-2004公路橋涵設計通用規范［S］.北京:人民交通出版社，2004.

［5］姚玲森，項海帆，顧安邦.橋梁工程.北京:人民交通出版社，2008，128-140.