MIDAS CIVIL中连续T梁结构桥梁模型梁格法释放梁端约束的简化应用

丁 瑞，赵 剑

(贵州省质安交通工程监控检测中心有限责任公司)

1 概 述

中国的桥梁建设已步入全新的阶段，桥梁设计、施工、检测技术水平也随着时间推移不断提高，以往多采用的平面程序在实际使用中将逐渐为三维空间空间程序所取代，通过三维的分析可以不用像二维程序那样计算横向分布系数，建模及后处理更加直观。T 型梁在实际工程中广泛采用，现存数量巨大，T 梁格单元划分简单，基本概念清晰，受力明确，对进一步将复杂结构离散为力学模型及应用力学原理解决问题很有帮助。

梁格的缺点在于，任一梁内的弯矩是严格与其曲率成比例，而原型版任一方向上的弯矩，都与该方向和正交方向上的曲率有关，但从梁格法和较精确的方法进行比较，可以知道从梁格法导出的分布弯矩所算的的弯应力对于大多数设计要求，是足够精确的。

2 模型简介

以某直线T 梁桥为背景，桥梁结构为3 ×40 m 简直变连续预应力混凝土T 梁结构，横向为5 片T 梁，采用预制吊装施工，其中1#墩为墩梁固结。利用MIDAS CIVIL2011 建立模型，为了能更好的反应上部结构的实际性能，梁格的划分不宜过大，取T 梁纵向单元长度为1 m，截面根据图纸建立横隔板，每跨为5 道横隔板。主梁材料为C50，虚拟横梁的材料特征值容重取为0，模型采用3 车道偏心布载，车道宽度为车轮宽度。

3 梁格法(释放梁端约束)计算

MIDAS CIVIL2011 中单元在节点处默认为固结，而桥梁湿接缝是在T 梁已架设到位后，为增加T 梁间的横向联系而浇筑的，和预制的T 梁并非完全是固结效果。结构的力学模型是根据单元的自由度和端部约束条件建立的.利用单元端部释放功能就可以建立单元的约束条件.可以利用单元端部释放功能的有粱单元和板单元。两个节点的所有自由度方向上都可以进行单元端部释放，利用PARTIAL FIXITY 系数可以形成部分连接结构形式。如果在梁单元的两节点上释放所有的旋转自由度，结构将形成桁架单元结构形式。《梁格法建模注意事项》中介绍虚拟的横向联系梁之间尽量要设为铰接(可将纵梁之间的虚拟横梁分割为两个单元，将其中一个释放梁端约束。依据T 型梁桥的特点，在横隔板单元中间(湿接缝处)设置节点，在此节点处释放梁端约束My:在相应端释放绕单元局部坐标系y 轴方向的弯距及Mz:在相应端释放绕单元局部坐标系z 轴方向的弯距，依据经验判断取残余的约束能力50%。模型节点数760，单元数1 219。在正常使用状态下汽车荷载作用下的边跨最不利截面最大正弯矩车辆加载见图2，相应的荷载效率达到0.99。

4 简化计算

简化计算即加强了湿接缝的连接作用，视为T 梁间为固结，不在湿接缝处释放相应的梁端约束，这样模型节点数700，单元数1 159，节点和单元数都有所减少，且省去了在湿接缝处释放相应梁端约束的步骤，也节省了程序计算时间。

5 结果对比及结论

取边跨最不利截面处的5 片梁相应的单元或节点，编号从偏载侧由1 至5，分别以桥梁固有频率、内力、应力和挠度值和进行对比，见表1 ～表4。

表1 桥梁固有频率对比

表2 内力值对比

表3 应力值对比

表4 挠度值对比

由表1 ～表4 可以看出，简化计算同梁格法(释放梁端约束)相比，从一阶固有频率、内力、应力及挠度值比较，相对误差很小(不足1%)，此外，笔者还进行了支点最大负弯矩工况以及中跨最大正弯矩工况下相应截面处内力、应力以及挠度值得比较，发现释放梁端约束的模型和简化模型相比，相对误差同样很小，说明简化模型计算可行。

梁格法的简化计算方法建模简单，节点和单元数较少，节省了程序计算时间，并且数据结果与梁格法相比误差非常小，在直线T 梁桥上可以使用简化计算方法。

［1］E.C.汉勃利，郭文辉 译，钱祖辉 校.桥梁上部构造性能. 人民交通出版社.

［2］戴公连，李德建.桥梁结构空间分析设计方法与应用. 人民交通出版社.