梁格法在多室宽箱梁桥中的研究与应用

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随着经济的高速发展,我国交通的现代化建设也如日中天,桥梁建设技术也得到了不断的发展,进而涌现出了一大批新型的桥梁结构形式,桥梁的横向宽度也在不断增加,因此,对工程设计提出了更高的要求。大悬臂的单箱多室宽箱梁截面是目前桥梁中广泛采用的一种截面形式,尤其是在城市快速主干道等公路桥梁中。它具有优良的结构受力性能,但这种桥梁具有腹板间距大、横向翼缘宽、箱壁薄等特点,在对其进行结构设计时,薄壁箱梁结构的受力性能通常较为复杂,截面除了产生剪力之外,还伴随着产生扭转翘曲、畸变等作用。鉴于单箱多室宽箱梁的特殊性,现有的单箱单室箱梁理论已无法对其进行有效计算,因此有必要进一步研究,找到一种合适单箱多室宽箱梁的使用计算方法。对分析宽箱梁、斜交桥和弯桥等桥梁结构,梁格法是目前设计和科研中常采用的一种颇为有效的桥梁结构空间分析方法,其特点是容易掌握,且对设计能够保证足够的精度,其中采用比较多的方法是剪力—柔性梁格法。其通过建立的等效梁格体系来模拟桥梁上部结构,具有适用条件广、计算效率高、精度合理以及输出合乎现行公路桥涵设计规范等优点,在今后实际工程中将得到更为广泛的应用。本文首先简述了宽箱梁桥的国内外发展,以及针对宽箱梁的研究方法,讨论了各自的适用范围和优缺点,阐明了梁格法是分析宽箱梁的一种颇为有效的桥梁结构空间分析方法的思想;然后介绍了空间梁格的有限元单元分析法,空间梁单元的每个结点考虑6个自由度;又着重探讨用梁格法对多室宽箱梁结构进行网格化分的基本方法和梁格刚度的取值问题,以及对梁格法的几个关键问题进行了研究对比,同时也探讨一种截面纵向划分的计算方法;最后以一座实际的混凝土连续宽箱梁桥静载试验为工程背景,用有限元软件Midas/Civil对其建立了梁格法模型,并用Midas/FEA建立的实体单元模型验证了梁格法模型的刚度取值合理性,最后比较分析各静载试验工况数据与梁格模型分析数据结果。通过分析发现,梁格法模型在一定程度上可以反映实际桥梁结构的受力特点,体现了梁格法概念清晰、便于计算的显著特点,是分析宽箱梁桥的一种有效方法,具有工程实际意义,也为进一步完善箱梁桥结构分析程序奠定了基础。
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