預(yù)應(yīng)力混凝土槽形簡支梁內(nèi)力分析方法研究

1、預(yù)應(yīng)力混凝土槽形簡支梁內(nèi)力分析方法研究摘要:首先采用傳統(tǒng)的計算理論對某輕軌高架橋槽形簡支梁的內(nèi)力進展了手算.同時,還采用idasivil橋梁專用設(shè)計軟件對槽形梁進展了電算,在對計算結(jié)果進展比擬的根底上,對傳統(tǒng)設(shè)計理論的可靠性進展了剖析和評價,并對實際的工程設(shè)計提出合理化的建議.關(guān)鍵詞:預(yù)應(yīng)力混凝土;槽形梁;內(nèi)力計算1工程簡介某輕軌高架橋,設(shè)計區(qū)間總長為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)的費用等優(yōu)點.槽形梁的詳細尺寸見圖1.2一般計算方法2.1主梁內(nèi)力計算對于主梁內(nèi)力的計算,傳統(tǒng)的方法是將主梁簡化為一般的簡支受力體系,采用構(gòu)造力學(xué)的方法進展計算.(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.計算簡圖如圖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)計標準?(GB501572022)1,雙線時應(yīng)按各線列車活載總和計算.故最不利加載情況為雙線同時有重車通過.圖3為跨中最大彎矩的計算圖式,限于篇幅,其他不一一列出.主梁內(nèi)力計算結(jié)果匯總于表1.2.2道床板內(nèi)力計算道床板按單向板進展計算2-3,計算跨度B取兩主梁腹板中線與道床板中面交點間的間隔 ,取1寬的板條進展計算.計算結(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算主梁內(nèi)力的傳統(tǒng)方法,采用了相應(yīng)的簡化假設(shè),實際上是在忽略主梁截面尺寸影響的前提下進展的.但實際上槽形梁是一個空間的構(gòu)造,主梁截面

4、的不同局部之間有著互相的影響.而近年來得到廣泛使用的idasivil設(shè)計軟件,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,同時檢驗傳統(tǒng)計算結(jié)果的準確性,筆者采用idas設(shè)計軟件對主梁內(nèi)力進展了相應(yīng)的計算.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)以下原那么對截面進展換算: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個單元,橫向劃分20個單元.為了保證模型符合實際構(gòu)造,在兩端還增加了端橫梁單元.槽形梁采用四點支撐4,在模型中參加約束條件并定義荷載之后,即可進展內(nèi)力分析.荷載的種類和大小與手算時一樣,特別地,二期恒載按g2=65/8.98=7.24kN/2換算為面荷載進展加載.3.2電算結(jié)果分析由于荷載及構(gòu)造的對稱性,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,總的來說槽形梁比一般上承式梁的工作狀態(tài)要復(fù)雜的多.對兩種方法的計算結(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方向的變化趨勢也不一樣.總體而言,利用手算的結(jié)果進展配筋計算,是偏平安的處理方法.差異的主要原因在于以下幾個方面:(1)在電算分析中,將構(gòu)造作為一個整體,其結(jié)果是由共同作用產(chǎn)生的;而手算時那么不能很好地表達這種共同作用,故導(dǎo)致計算結(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的變化趨勢在跨中與端部并不一樣.(3)由于槽形梁實際上是一種梁、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,使得電算對構(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算結(jié)果有出入.為保證電算中角隅局部的計算精度,應(yīng)將角隅局部單獨取出,作進一步的細局部析計算.5結(jié)論總結(jié)上述的分析結(jié)果可知,兩種計算方法各有自己的優(yōu)缺點.電算的關(guān)鍵在于建立一個與實際較為接近的模型;同時應(yīng)采用多種軟件進展計算分析和比擬.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)計計算方

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,而目前已建成的實例也較少.根據(jù)以上分析研究,給出以下幾點建議:(1)手算所得主梁內(nèi)力均偏大,應(yīng)適當結(jié)合電算方法綜合確定.(2)手算道床板內(nèi)力時,沿梁全長均采用單位板寬的計算值,偏于平安,浪費材料.應(yīng)該根據(jù)力的變化趨勢進展配筋計算,從而到達減少鋼材用量,降低本錢的目的.(3)今后,應(yīng)在試驗及理論方面加強對槽形梁角隅局部的研究.同時在設(shè)計計算中應(yīng)加強角隅局部的設(shè)計,并進展相關(guān)的驗算.參考文獻:1GB501572022,地鐵設(shè)計標準S.北京:中國鐵道出版社,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)計標準S.北京:中國鐵道出版社,1999.3黃劍源,謝旭.城市高架橋的構(gòu)造理論與計算方法.北京:科學(xué)出版社,2001.4朱一凡,劉海鳳.支座轉(zhuǎn)動約束對連續(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,1998,19(3)