装配式城市宽桥横向分布系数取值研究

2021-10-25 01:18李萌
科技信息·学术版 2021年18期
关键词:有限元桥梁工程

摘要:预制装配式小箱梁由于其承载力高、制作标准化、架设方便等优势广泛应用于城市桥梁,城市桥梁宽度较宽,且非机动车道较宽,多片预制小箱梁的横向分布系数研究尤为重要,本文通过空间有限元模型及理论算法,验证了其计算方法的精确性,并给出了不同荷載下的横向分配系数,便于指导工程。

关键词:桥梁工程;横向分配系数,有限元

中图分类号:U441+.2 文献标志码:A

引言

随着国民经济的不断发展,城市发展越发迅速,桥梁建设要求安全、适用、经济、施工便捷等,预制小箱梁可有效满足这些要求,越来越受到设计师们的广泛使用。通过快速架设多片预制小箱梁,再浇筑横向湿接缝以及现浇层从而形成整体,设计计算时,常用方法是采用横向分配系数,将空间结构转化为单梁模型,从而大大提高计算效率。本文通过空间有限元模型计算横向分配系数与理论方法进行比较,最终给出恒、活载作用下的横向分配系数建议取值。

1.工程概况

本文分析采用的工程为1x35m河涌桥。道路等级为城市次干路,道路红线宽30m,双向4车道,设计速度为40 km/h。桥梁横断面布置为4.5m(人行道)+2.75m(非机动车道)+11.25m(机动车道)+11.25m(机动车道)+2.75m(非机动车道)+4.5m(人行道)=37m。全桥共12片小箱梁,梁高1.8m,湿接缝70cm,斜交角54°。

2.横向分布系数计算

2.1 梁格模型计算

采用midas有限元软件建立空间梁格模型,截面按实际输入计算其截面特性,纵向分为10个单元,横向采用虚拟梁建立横梁,横梁宽度3m,高度0.18m,湿接缝换算为重量施加于主梁上,边界采用弹性连接模拟板式橡胶支座,并输入预应力,

为求出各片梁横向影响线坐标,在各片梁跨中分别施加1kN的集中力,得到各片主梁的挠度,进而的到每片主梁的影响线数值,再将车辆荷载按照规范进行布置,进而得到活载横向分布系数。

恒载分配系数则是在不同主梁上施加1kN的集中力,得到其他主梁的跨中挠度,进而得到恒载的横向分配系数。

2.2 理论方法计算

根据各种梁式桥不同的宽度、横向连接构造和截面位置建立模型,有以下集中荷载横向分配系数的计算方法:

1)杠杆法—忽略主梁之间横向结构的连接作用,假定桥面板在主梁梁肋处断开,沿横向支撑在主梁上的简支梁或悬臂梁来考虑。

2)修正偏心压力法—中间横隔梁为刚度无限大的刚性梁,荷载作用下,中横梁只发生刚体位移;计入主梁抗扭刚度对活载的影响

3)刚接板梁法—各主梁之间横向连接即可以传递弯矩也可以传递剪力;(2)集中力采用正弦变化的均布荷载进行等代

4)铰接板梁法—同刚接板梁法,只是横向连接之间不能传递弯矩,只传递剪力。

3.结果与讨论

3.1 活载横向分配系数对比

将梁格法计算结果与各理论方法计算的跨中横向分配系数进行对比,计算结果如表1所示:

由上表可见,偏心压力法与梁格法计算结果相差较大,误差达到15%~39%;而铰接板梁法和刚接板梁法与梁格法误差在2%~9%,因此建议该类桥梁可按该两种办法进行简便计算。

3.2 恒载横向分配系数对比

在边梁位置施加相等均布恒载,得到不同主梁的跨中位移,进而得到各主梁的挠度比,分析其恒载分担比,计算结果如表2所示:

由表2可见,恒载仍可按刚(铰)接板梁法进行计算,考虑到安全富裕,可适当提高10%。

4 结论

横向分配系数计算方法有其适用性,对于本文研究的装配式城市宽桥采用刚(铰)接板梁法计算更为合理,同时计算时应该考虑恒载以及活载共同分配计算;恒载分配可按照影响边梁分配0.5,次边梁0.3,中梁0.2进行分配,希望通过本文的研究可以对装配式城市宽桥的设计有指导性意见。

参考文献:

[1].徐光辉,胡明义,公路桥涵设计手册梁桥(上册)[M].北京:人民交通出版社, 1996: 47-50.

[2].赵兴中,预制装配式小箱梁桥横向分布计算方法的研究分析[D].长安大学,2007:57.

[3].郭晓光,魏俊杰.宽幅装配式箱梁桥荷载横向分布系数计算[J] .建(自然科版), 2020,36(1) :76-85.

[4].张永强.大宽跨比连续T梁桥荷载横向分布系数试验研究[J] .公路交通技术, 2015 (4) : 75-79.

作者简介:李萌(1994-),男,汉族,陕西凤翔人,工学硕士,任职于广东省建筑设计研究院有限公司助理工程师,研究方向:市政桥梁工程设计。

猜你喜欢
有限元桥梁工程
市政道路桥梁工程的常见病害与施工处理技术探讨
有限元基础与应用课程专业赋能改革与实践
基于有限元的Q345E钢补焊焊接残余应力的数值模拟
关于市政道路桥梁工程伸缩缝施工技术的浅述
公路桥梁工程中桥涵软土地基的施工处理研究
将有限元分析引入材料力学组合变形的教学探索
大型压滤机主梁的弹性力学计算及有限元分析设计
大型压滤机主梁的弹性力学计算及有限元分析设计
基于BIM的桥梁工程设计与施工优化分析
起重机吊臂振动模态的有限元分析