預(yù)應(yīng)力混凝土槽形簡(jiǎn)支梁內(nèi)力分析方法研究

1、預(yù)應(yīng)力混凝土槽形簡(jiǎn)支梁內(nèi)力分析方法研究摘要:首先采用傳統(tǒng)的計(jì)算理論對(duì)某輕軌高架橋槽形簡(jiǎn)支梁的內(nèi)力進(jìn)展了手算.同時(shí),還采用idasivil橋梁專用設(shè)計(jì)軟件對(duì)槽形梁進(jìn)展了電算,在對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)展比擬的根底上,對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理論的可靠性進(jìn)展了剖析和評(píng)價(jià),并對(duì)實(shí)際的工程設(shè)計(jì)提出合理化的建議.關(guān)鍵詞:預(yù)應(yīng)力混凝土;槽形梁;內(nèi)力計(jì)算1工程簡(jiǎn)介某輕軌高架橋,設(shè)計(jì)區(qū)間總長(zhǎng)為90,雙線、線路中心線間距為3.6.車輛采用電力牽引、第三軌受力,設(shè)計(jì)最高行車速度為80k/h,軌距1425,軸重14t.采用60kg/鋼軌、鋼筋混凝土軌枕式整體道床,軌道建筑高度為55.擬采用330預(yù)制裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋,采用等高度雙線

2、整體式預(yù)應(yīng)力混凝土槽形梁截面.橋墩采用T形墩,根底采用鉆孔灌注樁.槽形梁是一種下承式受力構(gòu)件,其傳力途徑為列車輪載作用于槽形梁底板,底板將荷載橫向傳至兩側(cè)縱向主梁.主梁內(nèi)配有高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼筋,抵抗橋跨構(gòu)造由外荷載產(chǎn)生的彎矩.槽形梁具有增加橋下凈空、減少建筑高度、兩側(cè)主梁可提供隔音屏作用、縮短施工工期及降低使用期內(nèi)的費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn).槽形梁的詳細(xì)尺寸見(jiàn)圖1.2一般計(jì)算方法2.1主梁內(nèi)力計(jì)算對(duì)于主梁內(nèi)力的計(jì)算,傳統(tǒng)的方法是將主梁簡(jiǎn)化為一般的簡(jiǎn)支受力體系,采用構(gòu)造力學(xué)的方法進(jìn)展計(jì)算.(1)恒載內(nèi)力:包括一期恒載(槽形梁自重)及二期恒載(65kN/)作用下的內(nèi)力.計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2所示.(2)活載內(nèi)力:列車活載按

3、6節(jié)車輛編組計(jì)算,重車和空車軸重分別為140kN和70kN.考慮到該輕軌為雙線,根據(jù)?地鐵設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?(GB501572022)1,雙線時(shí)應(yīng)按各線列車活載總和計(jì)算.故最不利加載情況為雙線同時(shí)有重車通過(guò).圖3為跨中最大彎矩的計(jì)算圖式,限于篇幅,其他不一一列出.主梁內(nèi)力計(jì)算結(jié)果匯總于表1.2.2道床板內(nèi)力計(jì)算道床板按單向板進(jìn)展計(jì)算2-3,計(jì)算跨度B取兩主梁腹板中線與道床板中面交點(diǎn)間的間隔 ,取1寬的板條進(jìn)展計(jì)算.計(jì)算結(jié)果列于表2.轉(zhuǎn)貼于論文聯(lián)盟.ll.3電算分析方法以上計(jì)算主梁內(nèi)力的傳統(tǒng)方法,采用了相應(yīng)的簡(jiǎn)化假設(shè),實(shí)際上是在忽略主梁截面尺寸影響的前提下進(jìn)展的.但實(shí)際上槽形梁是一個(gè)空間的構(gòu)造,主梁截面

4、的不同局部之間有著互相的影響.而近年來(lái)得到廣泛使用的idasivil設(shè)計(jì)軟件,正是將主梁作為空間整體分析,可以充分反響橋梁構(gòu)造的空間效應(yīng).為了做一比擬,同時(shí)檢驗(yàn)傳統(tǒng)計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性,筆者采用idas設(shè)計(jì)軟件對(duì)主梁內(nèi)力進(jìn)展了相應(yīng)的計(jì)算.3.1槽形梁模型化由于槽形梁的主梁翼緣、腹板及道床板的厚度與梁體的外表尺寸相比小得多,可近似地將槽形梁視為空間折板的薄殼構(gòu)造.為便于構(gòu)造的模型化,首先根據(jù)以下原那么對(duì)截面進(jìn)展換算:截面的主要外形尺寸及板厚均保持不變;主梁局部的中和軸位置根本不變;主梁腹板的截面面積及腹板中面的傾斜角保持不變;主梁上、下翼緣板的截面面積根本不變;主梁截面沿X和Y方向的慣性矩Ix和Iy

5、根本不變.據(jù)此,可將槽形梁在idas中建立有限元分析模型,其縱向劃分15個(gè)單元,橫向劃分20個(gè)單元.為了保證模型符合實(shí)際構(gòu)造,在兩端還增加了端橫梁?jiǎn)卧?槽形梁采用四點(diǎn)支撐4,在模型中參加約束條件并定義荷載之后,即可進(jìn)展內(nèi)力分析.荷載的種類和大小與手算時(shí)一樣,特別地,二期恒載按g2=65/8.98=7.24kN/2換算為面荷載進(jìn)展加載.3.2電算結(jié)果分析由于荷載及構(gòu)造的對(duì)稱性,各種荷載作用下板單元的橫向彎矩值可只取構(gòu)造的一半進(jìn)展觀察.表3所列為荷載組合作用下各單元的橫向彎矩值,圖4為橫向彎矩沿縱向的分布圖.其它荷載情況未一一列出.4分析與比擬從電算的結(jié)果可看出,各板單元在豎向荷載作用下不僅會(huì)發(fā)生

6、雙向彎曲和改變,而且由于共同工作還引起拉伸變形.而腹板處的板單元那么受法向應(yīng)力、剪切和扭、彎共同作用,總的來(lái)說(shuō)槽形梁比一般上承式梁的工作狀態(tài)要復(fù)雜的多.對(duì)兩種方法的計(jì)算結(jié)果比照分析后發(fā)現(xiàn),它們之間存在一定的差異.無(wú)論哪種荷載情況,手算結(jié)果均比電算結(jié)果大,各種荷載作用下橫向彎矩值沿梁長(zhǎng)方向的變化趨勢(shì)也不一樣.總體而言,利用手算的結(jié)果進(jìn)展配筋計(jì)算,是偏平安的處理方法.差異的主要原因在于以下幾個(gè)方面:(1)在電算分析中,將構(gòu)造作為一個(gè)整體,其結(jié)果是由共同作用產(chǎn)生的;而手算時(shí)那么不能很好地表達(dá)這種共同作用,故導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果偏大.(2)在電算分析中,構(gòu)造跨中局部的板單元受到的是相鄰板單元的約束,而端部的板

7、單元受到的是支座與端橫梁的約束,兩種約束條件不同.這就使得荷載作用下,單元的彎矩值沿梁長(zhǎng)的變化趨勢(shì)在跨中與端部并不一樣.(3)由于槽形梁實(shí)際上是一種梁、板組合的空間整體構(gòu)造,而角隅局部又是梁、板的連接處,構(gòu)造復(fù)雜.但由于軟件本身的特點(diǎn),使得電算對(duì)構(gòu)造在角隅處的分析結(jié)果并不是太理想,從而也導(dǎo)致兩種方法在角隅處的計(jì)算結(jié)果有出入.為保證電算中角隅局部的計(jì)算精度,應(yīng)將角隅局部單獨(dú)取出,作進(jìn)一步的細(xì)局部析計(jì)算.5結(jié)論總結(jié)上述的分析結(jié)果可知,兩種計(jì)算方法各有自己的優(yōu)缺點(diǎn).電算的關(guān)鍵在于建立一個(gè)與實(shí)際較為接近的模型;同時(shí)應(yīng)采用多種軟件進(jìn)展計(jì)算分析和比擬.而手算的關(guān)鍵在于所根據(jù)的理論是否可靠,采用的設(shè)計(jì)計(jì)算方

8、法是否正確可行.由于槽形梁構(gòu)造復(fù)雜,理論研究還不夠成熟,而目前已建成的實(shí)例也較少.根據(jù)以上分析研究,給出以下幾點(diǎn)建議:(1)手算所得主梁內(nèi)力均偏大,應(yīng)適當(dāng)結(jié)合電算方法綜合確定.(2)手算道床板內(nèi)力時(shí),沿梁全長(zhǎng)均采用單位板寬的計(jì)算值,偏于平安,浪費(fèi)材料.應(yīng)該根據(jù)力的變化趨勢(shì)進(jìn)展配筋計(jì)算,從而到達(dá)減少鋼材用量,降低本錢的目的.(3)今后,應(yīng)在試驗(yàn)及理論方面加強(qiáng)對(duì)槽形梁角隅局部的研究.同時(shí)在設(shè)計(jì)計(jì)算中應(yīng)加強(qiáng)角隅局部的設(shè)計(jì),并進(jìn)展相關(guān)的驗(yàn)算.參考文獻(xiàn):1GB501572022,地鐵設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)S.北京:中國(guó)鐵道出版社,2022.2TB10002.399,鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)S.北京:中國(guó)鐵道出版社,1999.3黃劍源,謝旭.城市高架橋的構(gòu)造理論與計(jì)算方法.北京:科學(xué)出版社,2001.4朱一凡,劉海鳳.支座轉(zhuǎn)動(dòng)約束對(duì)連續(xù)梁內(nèi)力的影響及顯式表示J.青島建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào),1998,19(3)