梁格法在异形钢箱梁桥计算分析中的应用.pdf

荡潜颧舀星 一一一 ⑧ 梁格法在异形钢箱梁桥计算分析 中的应用 陈海滨 上海市政工程设计研究总院道桥 院 摘要 采用梁格法模 型对一异型钢结构连续梁进行 了计算分析 ,分析研究表 明 梁格法作为一种介 于平面 和实体有 限元方法 之 间 的结构计算方法 ,计算 简便 、高效 ,是工程设计 的一种实用方法 。 关键词 梁格 异 型钢箱梁 空 间分析 前言 在城市桥梁 、高速公路及交通枢纽立交建设 中 , 由 于道路线型 限制 ,出现 了很多小半径弯梁桥及异型桥 , 且结构形式 多 以箱形截面为主 。运用常规 的平面和空 间单梁有 限元模 型难 以反 映结构 的横 向受力状态 , 因 此 ,需要对此类结构进行三维有 限元受力分析 。 梁格法计算理论 目前桥梁结构计 算 常用 的 内力分 析方法有平 面 单元 法 , 空 间 梁 单 元 法 , 梁 格 法 和 板 壳 实 体 有 限 元 法 。 平 面和空 间梁单元 法无 法计算结 构 的横 向受 力 状 态 ,仅适 用 于 宽跨 比较 小 的结构 板 壳 实体 有 限元 不需要事 先计 算 截 面特性 ,能 自动考 虑有 效 分 布 宽 度 、截面 的畸变 、翘 曲 ,能精 确地 反 映结 构 各 个 部 分 的应力状态 ,但建模 计算过程较 为繁琐 ,对计 算 时 间 图 梁格 法 的离散 和简 化 和计算机性 能有 较 高要 求 梁 格 法 用 等 效 梁 格 来 替 代桥 梁上 部 结 构 ,计 算 精 度 介 于单 梁 单 元 和 板 壳 实 梁格法 的关键之处在于等效梁格与原结构 的等效 体有 限元之 间 ,建模 和提 取结果较 为方 便 ,是 一种 比 性 , 即在相 同荷 载作 用 下 ,两 者 的 内力 和变 形 是 否 相 较 有效 和 实 用 的空 间分 析方 法 ,在 工 程 设 计 中获 得 同 ,所 以梁格 的划分就很重要 。梁格模 型梁格 的划 分 了广 泛 应 用 。 应综合考虑 以下 因素 梁格理论采用一个等效梁格来代表结构相应 的部 为 了得到每条腹板各个截 面 的设计 弯矩 和设 分 ,将分散在板式或箱梁 每一 区段 内的弯 曲刚度 和抗 计剪力 ,在每条腹板处设置纵 向单元 。 扭 刚度集 中于最邻 近 的等效梁格 内 ,实 际结构 的纵 向 梁格 的纵 向杆件形 心高度位 置 应尽量 与箱梁 刚度集 中于纵 向梁格构件 内 ,而横 向刚度 则集 中于横 截面 的形心高度相一致 ,纵横杆件 的 中心与原结构梁 向梁格构件 内 ,每个梁格单元 的 内力就 是它所代表 的 肋 的中心线相重合 ,使腹板剪力直接 由所 在位置 的梁 格构件承受 。 那部分梁体应力 的积分 当梁格节 点与结构相重合承 受 同样 的挠度 和转角时 , 由构件 刚度产生 的 内力 ,局部 在满足精度 的前提下 ,设置数量合适 的横 向单 等效于结构 内力 。计算此等效梁格 的变形和 内力来反 元 ,横 向单元 的间距 直接 决定 了荷载在纵 向单元 之 间 映原 型结构 的变形 和 内力 如 图 。 的传递 。间距过大 ,会使等效梁格 的纵 向刚度失真 间 距太密 ,则会增加不必要 的工作量 。 收 稿 日期 一 一 上吟么味 鲁一 一一 纵梁抗扭 刚度按 实 际梁格截 面 的抗扭 刚度计 算 ,使一个断面纵 向梁格 的抗扭 刚度之和等于按整体 箱形断面计算 的 自由扭转 刚度 。 虹桥枢 纽工程实例应用 工程背景 虹桥综合