支座間距對(duì)彎梁抗傾覆能力影響分析

2017-09-15 02:57:48潘志強(qiáng)吉禹霏

城市道橋與防洪 2017年8期

關(guān)鍵詞：有限元橋梁能力

潘志強(qiáng)，吉禹霏

（1.中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院，天津市 300074，2.天津市交通科學(xué)委員會(huì)，天津市 300074）

支座間距對(duì)彎梁抗傾覆能力影響分析

潘志強(qiáng)1，吉禹霏2

（1.中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院，天津市 300074，2.天津市交通科學(xué)委員會(huì)，天津市 300074）

給出利用有限元軟件計(jì)算橋梁抗傾覆能力的計(jì)算方法，通過分析支座間距與彎梁抗傾覆能力之間的量化關(guān)系，使工程技術(shù)人員更好地認(rèn)識(shí)彎梁抗傾覆計(jì)算的重要性，對(duì)彎梁抗傾覆計(jì)算方法有更加清晰的設(shè)計(jì)思路。

彎梁橋設(shè)計(jì)；橋梁抗傾覆；支座間距；有限元軟件

0 引言

在目前的橋梁設(shè)計(jì)中，尤其是城市橋梁設(shè)計(jì)中，對(duì)橋梁的美觀越來越注重，希望結(jié)構(gòu)輕盈通透，下部結(jié)構(gòu)的樣式也要求盡量簡約美觀。支座間距的減小，可以減小明蓋梁的設(shè)置，增加橋梁結(jié)構(gòu)的美觀性，其型式也多被城市橋梁采用[1]。但支座間距的減小很明顯的一個(gè)缺點(diǎn)就是造成上部結(jié)構(gòu)抗傾覆能力的削弱，在極端情況下，會(huì)出現(xiàn)上部結(jié)構(gòu)傾覆的危險(xiǎn)。如何在結(jié)構(gòu)安全與結(jié)構(gòu)美觀之間找到一個(gè)合理的平衡點(diǎn)，在盡量考慮結(jié)構(gòu)美觀的同時(shí)確保結(jié)構(gòu)安全，便成了橋梁設(shè)計(jì)工作中一個(gè)需要高度重視的問題。本文將分析支座間距與彎梁抗傾覆能力之間的量化關(guān)系，使工程技術(shù)人員更好地認(rèn)識(shí)彎梁抗傾覆計(jì)算的重要性，對(duì)計(jì)算方法有更加清晰的思路。

1 計(jì)算方法介紹

橋梁抗傾覆能力計(jì)算時(shí)，首先采用有限元計(jì)算軟件，按照橋梁的實(shí)際型式及實(shí)際受力建立彎梁模型，分別計(jì)算得到使上部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合的數(shù)值和使上部結(jié)構(gòu)傾覆的汽車荷載（含沖擊作用）標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合的數(shù)值。計(jì)算中利用有限元模型計(jì)算出各支座反力，然后采用彎橋的抗傾覆安全系數(shù)公式計(jì)算抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)。

彎橋的抗傾覆安全系數(shù)公式為[2]：式中：γqf為抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)；Sbk為使上部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合；Ssk為使上部結(jié)構(gòu)傾覆的汽車荷載（含沖擊作用）標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)。

彎橋時(shí)，箱梁橋抗傾覆安全系數(shù)為：

式中：RGi為成橋狀態(tài)時(shí)各個(gè)支座的支反力；xi為各個(gè)支座到傾覆軸的垂直距離；μ為沖擊系數(shù)；qk為車道荷載中均布荷載；Ω為傾覆軸線與橫向加載車道圍成的面積；Pk為車道荷載中集中荷載；e為橫向加載車道到傾覆軸線垂直距離的最大值。

2 計(jì)算結(jié)果分析

下面以跨徑20 m、寬8 m匝道箱梁橋?yàn)槔M(jìn)行支座間距對(duì)橋梁抗傾覆能力影響的分析。箱梁斷面型式如圖1所示。表1為計(jì)算參數(shù)及結(jié)果匯總表。

圖1 箱梁斷面型式（單位：cm）

在此次研究中，我們主要利用EXCEL軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。在支座間距變化對(duì)橋梁抗傾覆能力影響的研究中，本論文采用EXCEL對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并得到兩者變化之間的函數(shù)圖形關(guān)系（見圖2～圖4）。