桥梁单箱多室梁格分析专题.pdf

1、单 箱 多 室 梁 格 分 析 专 题北京迈达斯技术有限公司技术中心：郑伟PPT模板下载： 录实用精细化分析简介1折面梁格的基本原理2PPT模板下载： 什 么 要 做 精 细 化 分 析？PPT模板下载： 什 么 要 做 精 细 化 分 析？PPT模板下载： 什 么 要 做 精 细 化 分 析？PPT模板下载： 什 么 要 做 精 细 化 分 析？PPT模板下载： 梁 的 受 力 状 态a）纵向弯曲b）刚性扭转c）畸变d）横向弯曲当截面作用一荷载P，且作用线的位置与主梁质心存在一定偏心时，箱梁除发生纵、横向弯曲变形外，在偏心距产生的扭矩作用下，还会发生刚性扭转以及畸变等。箱梁四种的受力状态项目

2、位移正应力剪应力纵向弯曲挠度纵向正应力M弯曲剪应力M刚性扭转自由扭转扭转角K=0自由扭转剪应力K约束扭转约束扭转翘曲正应力W约束扭转剪应力W畸变畸变角畸变翘曲正应力dW、横向弯曲正应力dt畸变剪应力dW横向挠曲横向框架的挠度横向弯曲正应力c板厚方向剪应力MWdWMKWdW scdt横截面上的正应力与剪应力纵截面上的弯曲应力.实用精细化分析PPT模板下载： 梁 的 受 力 状 态PPT模板下载： 内 应 力面 外 应 力xyxyxyxy.实用精细化分析箱 梁 结 构 的 完 整 应 力PPT模板下载： 梁 结 构 的 完 整 应 力.实用精细化分析构件受力方向应力特征与传统关注应力比照箱梁顶板纵

3、向面外上缘一维应力整体截面上缘应力横向面外上缘一维应力另外进行桥面板局部计算横向面外下缘一维应力另外进行桥面板局部计算中间层面内二维应力常被遗漏箱梁底板纵向面外下缘一维应力整体截面下缘应力横向面外上缘一维应力主要为计算底板钢束外崩力，简化计算方法仍不完善横向面外下缘一维应力中间层面内二维应力常被遗漏箱梁腹板中间层面内二维应力腹板主应力箱梁的完整验算应力PPT模板下载： 梁 结 构 的 完 整 应 力.实用精细化分析新增PPT模板下载： 凝 土 箱 梁 的 精 细 化 分 析.实用精细化分析PPT模板下载： 箱梁各片腹板空间受力分布B 箱梁的薄壁效应C 箱梁的剪力滞效应混 凝 土 箱 梁 的 精

4、 细 化 分 析PPT模板下载： 用 精 细 化 分 析 7 自 由 度.实用精细化分析 特点：各个截面翘曲相同，不同截面上相应点的轴向位移相同，纵向纤维长度不变，杆件不发生弯曲变形因此没有正应力，只有剪应力。自由扭转又称为均匀扭转或者纯扭转 扭转率（单位长度扭转角）是常数，(x)线性的 如果开口薄壁构件的支撑条件或者荷载条件使截面的翘曲受到约束时，则杆件再受到扭转的同时，还会受到弯曲，这种现象称为约束扭转 扭转角(x)是非线性的自由扭转约束扭转自由扭转约束扭转当其自由端承受外扭矩M作用时，此外扭矩M表现为两方面效应，一个是纯扭矩Mt，另一个是约束扭矩MwPPT模板下载： 2FIdF18 混

5、规 的 精 细 化 分 析 模 型.实用精细化分析PPT模板下载： 相对于整体截面中性轴的E=2+2=2+剪切刚度 腹板的横截面面积=3+333+3+3 单位宽度抗扭刚度=2 2+2=22+=2 2+2=22+折面梁格平面梁格稀疏划分致密划分18 混 规 的 精 细 化 分 析 模 型.实用精细化分析PPT模板下载： 混 规 的 精 细 化 分 析 模 型将箱梁结构离散成多块元段，每个元段内部离散成正交梁格，将箱梁刚度集中到内部交叉的纵横梁，此时整个箱梁结构就被划分为多个等效元段的网格。腹板不划分腹板划分轴向面积剪切面积抗弯惯性矩抗扭惯性矩 Axbh yzAAbh 331212yzbhb hI

6、,I 4yzTyzI IIII.实用精细化分析PPT模板下载： 用 精 细 化 分 析 折 面 梁 格.梁格基本原理折面梁格模型将主梁截面进行竖向分割采用稀疏划分的宽箱梁截面（可能还需要考虑剪力滞效应）采用致密划分的宽箱梁截面（剪力滞效应无需单独考虑）PPT模板下载： 用 精 细 化 分 析 折 面 梁 格.梁格基本原理致密划分折面梁格可近似解决剪力滞效应问题PPT模板下载： 用 精 细 化 分 析 折 面 梁 格.梁格基本原理采用折面梁格模型，可以得到宽箱梁桥各道腹板的横向分布横向分布系数计算方法的局限简支条件所有腹板下均有支座PPT模板下载： 用 精 细 化 分 析 折 面 梁 格.梁格基

7、本原理注意：折面梁格模型主要用于解决腹板的受力分配问题以及剪力滞效应问题。考虑剪力滞效应需进行致密划分。折面梁格不能用于抗扭验算。PPT模板下载： 用 精 细 化 分 析 折 面 梁 格.梁格基本原理假设把上部结构在腹板间纵向切开许多工字梁，其中保证各纵梁与总体截面中性轴一致，即需要进行强制移轴，而后对纵、横梁抗弯与抗扭惯性矩调整。1）剪力-柔性梁格（汉勃利）PPT模板下载： 用 精 细 化 分 析 折 面 梁 格.梁格基本原理剪力-柔性梁格模型（汉勃利）折面梁格模型PPT模板下载： 箱 多 室 混 凝 土 箱 梁 案 例.梁格建模助手工程概况：某高架主线为(330)m三跨预应力混凝土连续梁桥

8、；主梁为单箱6室结构，梁高2m，梁宽27.2m，横向6支座。按折面梁格进行分析验算。PPT模板下载： 箱 多 室 混 凝 土 箱 梁 案 例该选项卡填写主梁的的整体参数，主要包括：材料、跨度、支座刚度。a）主梁材料：选择初始模型中的C50；b）跨度信息：填写梁端的间距，根据本案例跨度布置，这里填为29950,30000,29950 mm；对于斜桥，输入斜交角度，即主梁的垂直线与横梁的夹角；对于弯桥，输入弯曲半径，即主梁中心线到弯曲中心的距离；对于曲线桥，可以勾选多曲线弯桥来输入。本案例为直桥，上述情况不输入；c）边界条件：选择整体型，考虑建立桥台与桥墩单元；支座型，考虑桥台桥墩位置建立支座，不

9、建立桥台桥墩单元；混合型，桥台位置处建立支座，并建立桥墩单元；临时支座，用于生成施工阶段中体系转化前的临时支承。.梁格建模助手PPT模板下载： 箱 多 室 混 凝 土 箱 梁 案 例Db2：悬臂端与支座中心线的距离，本案例该值填600 mm；Db1：支座中心线到内箱室边缘线的距离，本案例填为1000mm；De1：内箱室边缘线到支座中心线的距离，本案例填为1250mm；虚拟横梁间距是人为确定的，一般按照L/15L/10进行划分，如果是弯桥则划分稍密些，本案例的数据填为900,41800,42100,21800,32000,1000 mm；.梁格建模助手PPT模板下载： 箱 多 室 混 凝 土 箱

10、 梁 案 例序号参考位置（x）截面1桥台（开始）0支点截面2桥台（开始）6100支点截面3桥台（开始）9700跨中截面4桥墩（1）-11850跨中截面5桥墩（1）-8250支点截面6桥墩（1）0支点截面.梁格建模助手PPT模板下载： 箱 多 室 混 凝 土 箱 梁 案 例该选项卡为建模助手的核心功能，建模助手按照梁格模型理论或网格模型理论对主梁截面进行自动划分，建模助手根据划分位置，自动计算每片纵梁、横梁的截面特性，也可以手动修改划分位置，让程序按照指定位置来划分，本案例按照程序自动划分。a）生成虚拟边横梁：生成两侧翼缘对应的虚拟边横梁，保证移动荷载偏载工况最外侧车道荷载通过此横梁传递到整体结

11、构上，否则信息窗口会提示主梁与车道线没有交叉线的报错；b）划分方式：为折面梁格的两种划分方式，其中稀疏划分与平面梁格一致；c）分割选项：梁格理论中一般认为分割线是基于腹板进行划分的，即顶底板的分割线为同一条线，这样得到的主梁断面更整齐，因此分割选项这里默认选为基于腹板；d）形心轴一致：勾选为平面梁格，不勾选为折面梁格。.梁格建模助手PPT模板下载： 箱 多 室 混 凝 土 箱 梁 案 例该选项卡填写横桥向信息，包括：附属设置的宽度分布、支座的横向间距。a）桥宽布置：填写这些数据是为了便于后面生成相应的栏杆荷载、人行道板荷载、中央分隔带荷载；若填写了改数据，则需要保证填写后的总宽度要和截面宽度保

12、持一致，否则无法生成模型；如果是变宽箱梁，则不建议填写。b）支座布置：按照支座的实际位置来填写间距，本案例共4个支座；D：主梁中心线到最左侧支座的间距，本案例填10000 mm；间距：从最左侧支座开始，本案例填写45000 mm。.梁格建模助手PPT模板下载： 箱 多 室 混 凝 土 箱 梁 案 例活荷载：布置左偏、中载、右偏工况的车道线，实现直接生成相应的移动荷载工况；定义车道：按照公路工程技术标准JTG B01-2014定义公路-I级荷载；定义车辆：按照图示中的参考位置进行填写左偏载和中载，数值为参考线到车道中心线的距离；左偏载6车道，分别为：1900,5000,8100,11200,14

13、300,17400 mm；中载6车道，分别为：-7750,-4650,-1550,1550,4650,7750 mm（参考线为中线）。.梁格建模助手PPT模板下载： 箱 多 室 混 凝 土 箱 梁 案 例a）纵向钢筋：对于全预应力结构，CDN抗弯验算中不考虑纵向钢筋的贡献，建模时可以不考虑，将其作为安全储备；b）抗剪钢筋：按照支点区域加密段和跨中段分别输入：跨度起点处箍筋布置：d14、双肢箍、间距86100；跨度终点处箍筋布置：d14、双肢箍、间距86100；跨中箍筋布置：d14、单肢箍、间距150mm（布置长度助手会反算得到）。输完跨度1的抗剪钢筋数据后，点击复制当前钢筋数据给其它跨，实现另

14、外两跨的钢筋输入。边腹板中腹板.梁格建模助手PPT模板下载： 种 建 模 助 手 的 区 别两个建模助手的区别梁格建模助手1）跨径采用计算跨径2）端横梁单元位于梁端位置3）单位为N/mm时，注意容重数值4）整体升降温有问题，梁格模型不能用整体升降温，需要改为单元温度仅对主梁单元施加混凝土箱梁快速建模助手1）跨径按梁端来输入2）可以建立悬臂端构件3）为避免横梁考虑收缩徐变，会自动将主梁和横梁的C50区分4）自动生成移动荷载工况5）边梁存在横向偏心！.梁格建模助手PPT模板下载： 全 钢 束 信 息.完善梁格模型注意事项：1）先定义钢材材料和钢束特性值2）建议修改自动生成的跨径线，将跨径线指定到梁

15、端位置，后续输入钢束坐标便于指定跨径线3）梁格钢束不考虑平弯4）不考虑边梁的斜腹板钢束倾斜角度5）支持定义不同的张拉方式6）若标准钢束无法满足实际钢束输入，则需要采用详细布置，输入横向偏心7）建立一次成桥的施工阶段（建模助手支持生成满堂支架，个人觉得节点太多）PPT模板下载： 格 验 算 的 重 点 问 题.梁格基本原理注意预应力的横向偏心对截面应力的影响梁格模型钢束输入忽略平弯数据采用二维设计，忽略横向弯矩Mz因截面被切开，扭矩也无需考虑PPT模板下载： 格 验 算 的 重 点 问 题.梁格基本原理梁格分析重点查看内容：支反力、内力（抗弯承载能力）、应力（正截面抗裂）PPT模板下载： 谢微信公众号视频中心