荷載橫向分布綜述

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1、荷載橫向分布綜述(2007-09-1414:22:02)轉(zhuǎn)載標(biāo)簽：知識/探索分類：專業(yè)技術(shù)?［荷載橫向分布計算綜述］???橋梁結(jié)構(gòu)分析大致分為兩大類：???一：直接采用三維有限元通用分析軟件對結(jié)構(gòu)作空間整體分析，以得到結(jié)構(gòu)的內(nèi)力(更多的是應(yīng)力分析)，即純數(shù)值法；???二：將空間結(jié)構(gòu)簡化為平面結(jié)構(gòu)用平面桿系程序分析，而空間效應(yīng)通過荷載橫向分布系數(shù)考慮，即所謂半解析數(shù)值法。???由于三維有限元程序分析使用中的各種限制條件(如應(yīng)力分析對實際配筋設(shè)計指導(dǎo)性較差、模型建立的困難等等)，往往不如單純的平面分析考慮橫向分布系數(shù)的方法簡便、實用(有時精度也差不多，特別是大跨徑結(jié)構(gòu)恒、活載比例的增

2、大，兩者差別更小)，同時更有益于培養(yǎng)一個橋梁設(shè)計者對結(jié)構(gòu)的定性分析、結(jié)構(gòu)受力估算及有限元分析結(jié)果的正確判斷等方面的能力。因此橋梁結(jié)構(gòu)簡化分析—荷載橫向分布計算是必要的，并將與有限元分析互相補遺、長期并存！???實際的工作中主要也是簡化分析(即荷載橫向分布系數(shù)計算與平面桿系電算相結(jié)合)的多，而有限元用的少！???結(jié)構(gòu)簡化分析通常按以下步驟進(jìn)行(結(jié)構(gòu)尺寸已經(jīng)初步擬定好)：???1.計算橋跨結(jié)構(gòu)荷載橫向分布系數(shù)；???2.以荷載橫向分布系數(shù)為乘積因子，按平面桿系結(jié)構(gòu)進(jìn)行橋跨結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析；???3.按建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計原理作構(gòu)件的配筋設(shè)計。???對于荷載橫向分布系數(shù)計算大致有以下一些方法：?

3、??1.杠桿法；???2.梁格法，包括剛性橫梁法(也稱偏壓法)以及修正剛性橫梁法(修正偏壓法)、彈性支承連續(xù)梁法；???3.梁系法，包括鉸接板法、剛接板法、鉸接梁法、剛接梁法；???4.板系法，如比擬正交異性板法(G-M法)；???5.增大系數(shù)法(彎矩增大15%，剪力增大5%)等。???不同截面類型、不同的橫向連接方式、橋跨結(jié)構(gòu)的不同位置通常具有不同的荷載橫向分布系數(shù)計算方法。???上述梁格法、梁系法及板系法等都是建立在等截面簡支體系結(jié)構(gòu)上的荷載橫向分布計算方法。???增大系數(shù)法一般用于箱形截面梁設(shè)計，其主導(dǎo)思想來自桿件彎扭相互獨立理論，即認(rèn)為桿件的中心荷載由梁的彎曲內(nèi)力承擔(dān)，而

4、扭轉(zhuǎn)荷載由桿件的自由與約束扭轉(zhuǎn)內(nèi)力承擔(dān)，因截面翹曲約束正應(yīng)力σw一般為縱向正應(yīng)力σM的15%左右，故彎矩增大系數(shù)取1.15；而翹曲扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力τw約為彎曲剪應(yīng)力τM的5%左右，故剪力增大系數(shù)取1.05；而實際上箱梁是彎扭共同作用，所以是不合理的，它與箱梁的綜合抗扭剛度2H值有關(guān)，計算結(jié)果可能過安全也可能不安全，強(qiáng)烈建議慎用！???有關(guān)橫向分布系數(shù)計算的詳細(xì)分析參見李國豪、石洞《公路橋梁荷載橫向分布計算》、胡肇滋《橋跨結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡化分析—荷載橫向分布》等文獻(xiàn)。?對于變截面簡支梁和非簡支體系橋跨結(jié)構(gòu)其荷載橫向分布的精確計算方法極其復(fù)雜，為了能利用適用于等截面簡支梁計算荷載橫向分布系數(shù)的方

5、法，通常采用‘等效簡支梁法’來處理。其基本理念是把橋跨結(jié)構(gòu)的某一跨按等剛度原則變換為跨度相同的等截面簡支梁。所謂等剛度是指在橋梁的跨中施加一個集中力或者一個集中扭矩，則兩者的跨中撓度和扭轉(zhuǎn)角應(yīng)分別彼此相等。即：ω'=f1(Lj,EI)=ω0=Lj^3/(48EI')和及φ'=f2(Lj,GIt)=ω0=Lj^2/(4GIt')，即換算抗彎慣矩I'=Cw*I，換算抗扭慣矩It'=Cφ*It。???特別地對于箱形截面，應(yīng)考慮到跨中是否設(shè)置橫隔梁在換算剛度計算時的差別。*****變截面簡支梁橋：???1.剛度關(guān)于跨中按一次或二次曲線對稱變化的等效簡支梁慣矩?fù)Q算系數(shù)：Cw=10/(9+m

6、)，Cφ=3/(2+n)或Cφ=2/(1+n)，此時I'=Cw*Ic，It'=Cφ*Itc。???2.剛度關(guān)于跨中按正弦Sin曲線對稱變化的等效簡支梁慣矩?fù)Q算系數(shù)：Cw=0.15+0.85*m，Cφ=0.15+0.85*n，此時I'=Cw*Ic，It'=Cφ*Itc。???1.抗彎慣矩按拋物線變化：Ic/Ix=1+(m-1)(1-2x/Lj)(1-2x/Lj)，m=Ic/I0，Cw=10/(9+m)；抗扭慣矩也按拋物線變化：Itc/Itx=1+(n-1)(1-2x/Lj)(1-2x/Lj)，n=Itc/It0，則Cφ=3/(2+n)；如抗扭慣矩按一次(直線)變化：Itc/Itx=

7、1+(n-1)(1-2x/Lj)，則Cφ=2/(1+n)。???2.抗彎慣矩按正弦Sin曲線變化：Ix/I0=1+(m-1)Sin(πx/Lj)，梁高h(yuǎn)x=Ix/I0，m=Ic/I0，此時Cw=0.15+0.85*m；抗扭慣矩變化規(guī)律同上，即：Itx/It0=1+(n-1)Sin(πx/Lj)，n=Itc/It0，則Cφ=0.15+0.85*n。???以上各式中Ic、Itc為變截面簡支梁跨中截面抗彎、抗扭慣矩，I0、It0為變截面簡支梁支點截面抗彎、抗扭慣矩。???通常的變截面簡