基于梁格法的空心板梁桥受力状态分析

基于梁格法的空心板梁桥受力状态分析
【摘要】本文以某空心板梁桥为工程背景，采用梁格法对该桥进行分析，得出了该桥在设计荷载下单片梁（板）的最大内力情况，然后按照等效荷载发方式对其进行加载，测试了该桥在汽车荷载作用下各梁（板）关键截面的应变和位移。

试验表明，采用梁格法能够简便准确的计算出空心板（梁）桥结构的受力状态，为类似的桥梁结构检测提供参考和依据。

【关键词】梁格法;空心板;受力状态;检测
1.工程概况
东莞市某工程工程K0+721.855中桥全长105.04m，桥梁中心线与河道中心线间夹角为60°。

全桥5跨，共1联，桥跨组合为(20.02+3×20+20.02)m。

桥面横向布置为1.2m(人行道)+15.5m(车行道)+2.8m(人行道)。

该桥上部结构采用先张法预应力混凝土空心板，梁高0.95m，采用C50混凝土，每跨共19片梁，梁间距1.0m。

该桥设计荷载：城-A级。

该桥总体布置图见图1。

图1 总体布置图
2.计算模型
在进行计算时，用空间梁单元模拟主桥，并仅对试验跨进行计算。

各梁段离散为梁单元，全桥（试验跨）共划分为844个梁单元，593个节点。

其中，主梁截面按设计截面的跨中截面选取。

对于横向联系，截面取为“工”字形截面，腹板厚度取为1㎝，底板厚度按空心板底板厚取值，板宽取为主梁单元划分长度，底板厚度按空心板底板厚度取值，宽度通过多次试算，直至使“工”字形截面的形心高度与空心板形状心高度相同。

图2 计算模型图
为简化计算，模型中边界条件按平面梁单元处理。

因为是全预应力结构，本次计算假设全截面参与工作，并不考虑钢筋。

按照C50混凝土的弹性模量取值计算。

3.计算结果
通过计算得知，在设计使用荷载作用下，该桥受力最大的3#梁，跨中截面弯矩值为522 kN·m，
图3 设计最大正弯矩图
4.现场测试
静载试验中布置4辆汽车（每辆车的总重为400 kN，其中前轴重约70 kN，后轴重约330 kN）作为试验荷载。

在此实际荷载作用下，3#梁跨中的最大弯矩为528 kN·m。

选取19片梁的跨中位置为挠度测点，共有19个挠度测点，并在试验跨的控制截面处布置应变测点。

5.测试结果分析
现场测试了结构的跨中挠度和跨中截面的应变。

以下为测试结果与理论计算结果的对比。

表1挠度测试结果
图4 实测挠度横向分布与理论值对比图
表2 应变测试结果
图5 实测应变横向分布与理论值对比图
6.结论
通过现场测试结果和理论计算的对比可知，无论是挠度的横向分布曲线还是应变（梁底），均与理论计算曲线吻合较好，表明按照梁格法分析空心板（梁）桥结构的受力状态简便准确，计算结果可靠。

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【参考文献】
［１］宋一凡．公路桥梁荷载试验与结构评定．北京：人民交通出版社，2002,4．
［２］E.C.汉勃利．桥梁上部构造性能．
［３］刘沐宇．桥梁无损检测技术的研究现状与发展．中外公路，2002，06．
［４］陈强．先简支后连续结构体系研究．浙江大学,2002,05.
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。