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        單梁模型在寬箱梁計算中的缺陷

        2020-06-11 10:37:52
        黑龍江交通科技 2020年5期
        關(guān)鍵詞:梁格單梁腹板

        楊 淵

        (貴州智恒工程勘察設(shè)計咨詢有限公司,貴州 貴陽 550000)

        1 單梁模型的特點

        對寬箱梁進行設(shè)計時,采用單梁模型的設(shè)計思路一般是將整個箱梁的荷載效應(yīng)進行均分,直接認為箱梁的每道腹板承擔相同的荷載,忽略了荷載在箱梁橫向分配的問題。

        2 梁格模型解決的問題

        對于較寬的現(xiàn)澆箱梁,容易忽視結(jié)構(gòu)橫向存在的不均勻彎曲,導致箱梁某些部位結(jié)果失真,存在承載能力不足的安全隱患。梁格模型能夠解決寬箱梁橫向彎曲不均勻的問題,并能夠反應(yīng)荷載作用下引起的剪力滯效應(yīng)和偏載作用下各道腹板的荷載橫向分配問題,為較準確的分析結(jié)構(gòu)提供了一種有效的方法。

        2.1 兩種模型的計算

        現(xiàn)分別對梁格模型及單梁模型進行荷載效應(yīng)分析,選用跨徑為45 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁結(jié)構(gòu)進行計算。結(jié)構(gòu)參數(shù)選取為:箱梁高為2.5 m,箱梁全寬15.5 m,截面采用單箱三室,共計四道腹板,其中兩道邊腹板及兩道中腹板,腹板厚度均采用50 cm。荷載參數(shù)選取為:汽車荷載采用公路Ⅰ級,考慮偏載;人群荷載采用3.0 KN/m2。

        (1)梁格模型計算

        箱梁結(jié)構(gòu)尺寸及材料類別與實際箱梁一致。其模型按照梁格法的要求對箱梁的縱、橫向進行單元劃分,其中截面橫向采用稀疏劃分,劃分截面寬度由B1、B2、B3、B4組成如圖1。

        圖1 采用稀疏劃分的箱梁截面

        現(xiàn)通過有限元計算軟件對箱梁建立梁格模型進行分析,箱梁縱、橫向剛度均按實際直接采用或換算后采用。箱梁在恒載及活荷載作用下,其彎矩效應(yīng)圖2所示。

        根據(jù)計算結(jié)果可以得出,在荷載橫向分配下,橫向劃分的每道腹板承受的彎矩效應(yīng)是不同的。在承載能力基本組合下,箱梁最不利位置為邊腹板跨中截面處,其邊腹板最大彎矩設(shè)計值為γmmax=41 692.4 KN·m,構(gòu)件承載能力設(shè)計值為R=53 941.1 KN·m,邊腹板的最小抗彎安全系數(shù)為:1.29。箱梁中腹板跨中截面最大彎矩設(shè)計值為γmmax=32 781.5 KN·m,構(gòu)件承載能力設(shè)計值為R=51 273.3 KN·m。中腹板的最小抗彎安全系數(shù)為:1.56。

        (2)單梁模型計算

        在與梁格模型同等荷載條件下,不對箱梁截面橫向劃分,僅對箱梁的縱向進行有限元劃分單元,采用單梁模型對結(jié)構(gòu)進行荷載效應(yīng)分析,其彎矩效應(yīng)如圖3所示。

        圖3 縱梁彎矩效應(yīng)圖

        在承載能力基本組合下,箱梁最不利位置跨中最大彎矩設(shè)計值為γmmax=155 385.3 KN·m,構(gòu)件

        承載能力設(shè)計值為R=219 061.2 KN·m。結(jié)構(gòu)的最小抗彎安全系數(shù)為:1.41。

        2.2 不同計算模型的結(jié)果對比

        根據(jù)梁格模型與單梁模型在同等荷載條件下的荷載效應(yīng)得出,單梁模型的安全儲備較梁格模型邊腹板偏高,較中腹板偏低。其計算結(jié)果對比如圖4所示。

        圖4 安全系數(shù)對比圖

        3 結(jié) 論

        在計算較寬現(xiàn)澆箱梁時,由于荷載在箱梁橫向分配的不均勻性,使箱梁沿橫向的彎矩效應(yīng)在不同的位置會有差異。簡單按照單梁模型進行計算,會造成箱梁的邊腹板位置可能存在承載力不足,也可能在中腹板位置承載力過高,不能如實體現(xiàn)彎矩效應(yīng),導致結(jié)果失真。故采用梁格的方法建模比單梁模型更接近寬箱梁的實際受力情況。

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