張家源

摘 要：根據(jù)剛接梁法及鉸接板理論和結(jié)構(gòu)力學(xué)基本原理，建立了基本體系的載荷一般方程且算法簡單、易懂，而且計算精度很高，利用這些方程可以方便進行不同板梁數(shù)量以及不同截面形式的橋梁設(shè)計驗算，使得接梁法及鉸接板理論更加完整。

關(guān)鍵詞：橋梁工程；剛接梁法；鉸接梁法；結(jié)構(gòu)；驗算分析

中圖分類號：TB

文獻標識碼：A

doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2016.23.124

1 概述

梁橋上部結(jié)構(gòu)一般由橋面、縱梁、橫梁、主梁組成。實際的橋面、橫梁都有連續(xù)性，而且根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，也有與主梁剛性連接、具有抗扭剛度的情況。因而，對于成橋階段的梁橋而言，在諸如汽車、掛車或人群等活載作用下，具有各片主梁共同受力的特點。至于這些荷載，每片主梁分別承擔(dān)多少，因為橋梁結(jié)構(gòu)解析實際是空間解析，亦即需要研究沿縱、橫向分布荷載的效應(yīng)計算。梁橋結(jié)構(gòu)解析主要任務(wù)就是進行結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移計算是梁橋設(shè)計的重點和難點內(nèi)容。在驗算分析之前必須匯集必要的基本資料，在結(jié)構(gòu)的解析過程中，還要借助于一些必要的假設(shè)條件。

2 剛接梁法

對于橋面系設(shè)有多片內(nèi)橫隔梁的且沒有經(jīng)過構(gòu)造處理或相鄰兩片主梁的連接處可以承受彎矩的或橋面板澆筑成一塊整體板的箱形截面橋或是T形截面的橋跨結(jié)構(gòu)，都可看作是剛接梁系，在設(shè)計驗算荷載橫向分布時均可采用剛接梁法進行。

剛接梁法分析時，將空間問題嚴格按照任意兩根梁所分配到的荷載的比值與撓度的比值以及截面內(nèi)力的比值都相同并借助于橫向撓度分布規(guī)律的設(shè)計原理來處理，但實際集中作用的輪載以及其他分布力均不滿足這一要求。因此，剛性連接的橋面板剛接梁法的推導(dǎo)過程中，將用半波正弦荷載來替代集中荷載在縱向切口處的贅余力在半波正弦分布的峰值的分布荷載作用下按照正弦分布。這些贅余力共有五個：（1）由于扭轉(zhuǎn)中心不在橋面上而引起鄰梁對它的阻力；（2）彎矩；（3）橋面板內(nèi)縱向剪力流；（4）由于相鄰主梁彎曲后不同曲率引起的橫向扭矩；（5）豎向剪力。在豎向荷載作用下荷載橫向分布的影響很小，通過精確分析可以忽略不計，故在設(shè)計中只考慮贅余力即可，建立以贅余力的力法方程并利用切口處位移協(xié)調(diào)條件解方程后，確定各片主梁的荷載分布影響線坐標。求解贅余力素的一般正則力法方程式，用矩陣形式可表示為：

以四梁式的簡支梁橋為例，主梁翼緣板之間為剛接由于其各主梁的剛度及截面均相等，因此運用力法求解。把翼緣板的連接處切開，切縫處有超靜定內(nèi)力，在單位正弦荷載作用下，六個超靜定內(nèi)力的峰值相應(yīng)地有六個變形協(xié)調(diào)條件，從而就有六個力法方程。分別求出力法方程中的系數(shù)項和荷載項，代入方程，經(jīng)過變換并引入?yún)?shù)結(jié)果得出下面的用矩陣表示的力法方程式為：

3 鉸接板法

鉸接梁橋與剛接梁法不同的是，主梁之間視為鉸接，即只傳遞剪力而不傳遞彎矩。故用力法求解時，每個切口上只有贅余力gi，所以力法方程就大大簡化，以四梁式的橋面為例，力法方程中僅有三個未知力g1、g2、g3。鉸接板法主要適用于有伸出的交叉鋼筋連接的無中橫隔梁的裝配式梁橋，及僅在翼板處用焊接鋼板連接的無中橫隔梁的裝配式梁橋或現(xiàn)澆混凝土縱向企口縫連接的裝配式板橋，包括T形、箱形截面。對于肋板式梁橋有時又稱作多脊梁橋，除了可用力法求解外，也可將這類結(jié)構(gòu)理想化為鉸接板進行求解。原因在于，多脊梁橋的橫向抗彎剛度和抗扭剛度分別與它們的縱向抗彎剛度和抗扭剛度相比，通常是很小的，這一點可以通過有限樣條法分析比較后得到。特性參數(shù)γ一般比β大，故在不影響計算精度的前提下，可令特性參數(shù)p=0。這樣，鉸接梁橋的實用計算將和鉸接板是一樣的。在實用計算時考慮到β的影響，可以對表列值進行修正，設(shè)ηkk和ηki為修正后的坐標值，則有：

4 結(jié)束語

剛接梁法及鉸接板梁結(jié)構(gòu)是橋梁結(jié)構(gòu)的重要結(jié)構(gòu)形式建立板梁之間的橫向聯(lián)系的裝配式結(jié)構(gòu)利用板梁之間用現(xiàn)澆混凝土灌注企口縫的一種設(shè)計及施工方法，設(shè)計計算上常常采用鉸接板理論進行結(jié)構(gòu)的橫向影響計算和設(shè)計這種聯(lián)系使得主板梁在受力時，周圍構(gòu)件能夠分擔(dān)一部分荷載，大大簡化了橋梁結(jié)果計算從而把一個空間問題轉(zhuǎn)化成為梁的問題，探討橫截面形式以及尺寸關(guān)系對橋梁強度的影響對于新設(shè)計的梁的橫截面形式和尺寸都極為方便。

參考文獻

[1]任全明.支承剛度法分析彈性地基鉸接梁[J].水運工程，1981，（01）：39-43.

[2]李運光，宋娃麗，范廉明.廣義剛接梁法計算彎橋荷載橫向分布[J].河北工學(xué)院學(xué)報，1993，（03）：26-38.

[3]黃平明，姚代祿.廣義剛接梁（板）法及對斜梁橋荷載橫向分布的研究[J].中國公路學(xué)報，1996，（04）：57-64.

[4]羅多.多跨鉸接梁的立柱計算與分析[J].鋼結(jié)構(gòu)，2005，（04）：58-61.

[5]郭毓，蔡明儀，蔡杰民.受均布荷載作用五等跨等截面鉸接梁內(nèi)力和撓度方程及其計算系數(shù)表[J].現(xiàn)代機械，2007，（02）：31-33，35.

[6]李金榮.1.2m鉸接梁在懸掛水平楔孔處老化原因分析[J].礦山機械，2008，（11）：104-105.

[7]巴新華，聶福全，徐舸.壓路機鉸接梁鑄改焊結(jié)構(gòu)改進及制造工藝[J].機械制造，2009，（03）：42-43.

[8]齊巖，周希平，許忠勇.橋梁工程鉸接梁法的矩陣分析與程序計算[J].山西建筑，2009，（30）：306-308.

[9]項貽強，何余良，陳勇彪等.多梁式組合小箱梁橋荷載橫向分布計算的修正剛接梁法[C].第二十屆全國橋梁學(xué)術(shù)會議論文集（上冊），中國土木工程學(xué)會橋梁及結(jié)構(gòu)工程分會，2012，（6）.

[10]蔣沛伶.鉸接梁端混凝土樓板開裂性能的研究[D].杭州：浙江工業(yè)大學(xué)，2013.

[11]趙滇生，蔣沛伶.鉸接梁端混凝土樓板開裂性能的有限元分析[J].浙江建筑，2013，（11）：13-16，20.

[12]肖會闖.索力振動法測量的試驗研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2015.

[13]許燕飛.旋轉(zhuǎn)柔性鉸接梁建模及振動主動控制研究[D].廣州：華南理工大學(xué)，2015.

[14]張軍，茍明康，林鑄明等.移動集中荷載作用下鉸接梁式浮橋的動力學(xué)模型[C].中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會海洋鋼結(jié)構(gòu)分會學(xué)術(shù)論文集，中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會海洋鋼結(jié)構(gòu)分會、中國造船工程學(xué)會船舶力學(xué)學(xué)術(shù)委員會結(jié)構(gòu)強度學(xué)組、中國造船工程學(xué)會船舶力學(xué)學(xué)術(shù)委員會載荷和響應(yīng)學(xué)組，2015，（9）.

[15]何偉南，周懷治，王銀輝.多室寬箱梁橋橫向分布計算的剛接梁法[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2016，（01）：212-216.

[16]邱志成，許燕飛.基于自適應(yīng)RBF模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的旋轉(zhuǎn)柔性鉸接梁的振動控制[J].振動與沖擊，2016，（07）：89-95.