T梁桥破坏性试验中荷载横向分布系数研究_张志

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简支梁桥实测荷载横向分布系数研究

简支梁桥实测荷载横向分布系数研究

文章编号:1009-6825(2011)18-0176-03简支梁桥实测荷载横向分布系数研究收稿日期:2011-02-28作者简介:代少敏(1984-),男,助理工程师,广东交通集团检测中心,广东广州 510550代少敏摘 要:针对多梁式简支梁桥,探讨了基于实测挠度计算荷载横向分布系数的方法,提出了相应的计算公式,结合某小桥的静载试验,给出了相关算例,证明了该计算方法的可行性。

关键词:桥梁工程,静载试验,实测挠度,横向分布系数中图分类号:U 448.217文献标识码:A桥梁静载试验是评定桥梁承载能力和工作性能的重要方法,荷载横向分布系数是评价桥梁横向传力性能的主要依据。

在 公路桥梁承载能力检测评定规程 (送审稿)的评定指标体系中,首次引用实测荷载横向分布系数,并给出了计算公式,但该公式没有考虑横向布载车辆数的影响,实际计算结果是特定荷载模式下各片梁所分担的荷载比例系数,并不是荷载横向分布系数[1],文献[1]针对该特点提出了修正后的计算公式,使基于实测挠度的荷载横向分布系数计算方法得到了完善。

但该公式假设桥梁的各片主梁为等截面梁,即抗弯刚度E I 均相等,然而,对于部分多梁式桥梁,边梁与中梁截面形式往往存在差异,其抗弯刚度也不等,配料单以质量比进行配料。

配料系统每半年标定一次。

为保证称量、配料系统的精度,现场每一周要校核一次。

2)混凝土拌和与浇筑。

混凝土拌合站采用电子计量系统自动计量原材料。

总搅拌时间不少于2m i n ,但也不宜超过3m i n 。

混凝土出厂前,要对混凝土坍落度、含气量等检测,各项指标检验合格才能出场。

混凝土浇筑应有2个~3个浇筑作业面,采用分层连续推移方式进行,分层厚度不超过30c m 。

采用插入式振捣棒振捣,振捣棒距离模板不小于10cm ,振捣密实标准具体以混凝土不再沉陷、气泡均匀、表面泛浆为度。

3)混凝土养护。

当混凝土采用带模养护时,应保证模板接缝处混凝土不失水干燥。

混凝土终凝后即浇水养生,拆模后的养生采用塑料薄膜覆盖养生。

简支T梁横向荷载性能分析与优化设计

简支T梁横向荷载性能分析与优化设计

简支T梁横向荷载性能分析与优化设计梁是建筑结构中最常用的构件之一,而横向荷载性能分析与优化设计则是在梁的设计和施工中非常重要的环节。

本文将对简支T梁的横向荷载性能进行分析,并提出一些优化设计的方法。

首先,我们需要了解简支T梁的结构特点。

简支T梁是指在两个端部支座上自由转动,并在梁的顶部设置横向荷载作用的梁结构。

由于其结构的特殊性,横向荷载会对梁产生不同的影响,因此需要对其性能进行分析。

在横向荷载性能分析中,我们可以采用有限元方法进行计算。

有限元方法是一种数值计算方法,通过将结构离散化为有限个简单的单元,来模拟结构的力学行为。

可以利用有限元软件来完成对简支T梁的力学性能分析。

在进行有限元分析之前,我们首先需要确定梁的材料参数和几何尺寸。

根据设计要求,我们可以确定T梁的截面尺寸、材料的弹性模量和抗弯容许应力等参数。

然后,将这些参数输入到有限元软件中,并进行计算。

有限元分析可以得到梁的受力分布、挠度、应力等信息,从而可以评估梁的横向荷载性能。

分析完梁的横向荷载性能之后,我们可以根据结果进行优化设计。

在优化设计中,我们的目标是在满足设计要求的前提下,尽可能减小梁的材料消耗或提高其结构的安全性。

以下是几种常用的优化设计方法。

首先,可以改变梁的截面形状。

通过采用曲率连续的截面形状,可以减小梁的受力集中现象,提高其承载能力。

另外,可以采用变截面的设计,即在梁的跨度或荷载位置变化的地方调整截面形状,以提高梁的性能。

其次,可以采用预应力设计。

预应力设计是在梁上施加一定的拉力,以改善其抗弯性能。

通过预应力设计,可以有效减小梁的挠度和应力,提高其承载能力。

预应力设计需要考虑拉力的施加方向和大小,并合理确定拉力的位置和长度。

第三,可以采用纤维增强复合材料进行加固。

纤维增强复合材料具有高强度和高刚度的特点,可以显著提高梁的承载能力。

可以通过粘贴纤维增强复合材料片段或在梁的截面上布置纤维增强材料层,以增加梁的截面抗弯能力。

简支T梁桥的荷载横向分布系数的计算方法分析

简支T梁桥的荷载横向分布系数的计算方法分析
第 1 4卷 第 4期
2 01 4住
中 国


VoI .1 4 Apr i I
No. 4 2 O1 4
4月
Oh i n a Wa ter Tr an sp or t
简支 T梁桥的荷 载横 向分布 系数的计算方法分析
胡 绍 萍
( 广 西壮 族 自治 区林 业 勘 测 设 计 院 ,广 西 南 宁 5 3 0 0 1 1)
5 . 横 向铰 接 板 法
桥 宽和 跨径 的比值为宽跨 比 ,比值越大 ,说 明桥 梁的抗
扭 性 越 强 。 当 宽 跨 比在 0 . 5 以 下 ,即桥 身 较 窄 时 ,为 提 高 桥
在 没有设置横 隔梁 的组合式桥梁 ,或没 有设 置横 隔梁的
装 配 式 桥 中 ,可 使 用 此 方 法 。在 计 算 中 难 免 出 现 误 差 ,为 将 误 差 值 降 至 最 低 ,应 利 用 正 弦 荷 载 取 代 集 中 荷 载 。 因 此 ,在
梁 的横 向刚度 ,常会在两端 、跨中增设横 隔梁 。此时 ,车辆 对主梁 纵向施加 的荷载较大 ,而横 隔梁承受 的荷载 较低 ,变 形不 明显 。可通过偏心压力法计算荷载横 向分布影 响线 ,即 :
{ k
H ki = ±
假定 竖向荷载作 用时 ,经 常会将横 向弯矩 、竖向剪力和法向 力 等因素忽 略。通过 半波正弦荷载可计 算出正弦分布的竖 向
度 分 配 系 数 。 因桥 梁 设 计 为 4车 道 ,则 其 荷 载 分 布 系 数 为 车 道 4x最 大横 向 分 布 系 数 0 . 1 8 2x折 减 6 7 % 。最 终 计 算 出 了
荷 载的分布系数 。因实体值与 刚接板法 的计算值 相接近 ,衡 梁 的作 用有所忽视 ,致使分布系数偏大 。

桥梁工程实验-T型梁桥荷载横向分布系数试验(教学)

桥梁工程实验-T型梁桥荷载横向分布系数试验(教学)

• 六、实验报告要求 1、对实验中测得的各工况原始的挠度数据 进行整理; 2、将各工况荷载作用下的各梁实测挠度值 列表; 3、根据实测数据绘制每种工况下每级荷载 下T梁的挠度横向分布曲线; 4、将实测结果与教材所讲几种横向分布系 数理论计算结果进行比较分析。
• 2、测试内容 测试在集中荷载作用下各种横向连接 形式的T梁桥模型各梁跨中截面及L/4截面 的挠度变形变化规律。
• 3、测点布置 由于本模型是架设在刚度很大的钢梁 上,实验施加荷载又较小,所以支座变位 可以忽略不计。因此挠度测点布置在跨中 断面及L/4截面上,测点布置如图所示。
• 4、实验步骤 (1)检查模型和实验装置,安装百分表; (2)首先进行预加载,检查仪表是否工作 正常,如发现异常及时排除; (3)正式试验,用加载设备缓慢加载,加 载到最大荷载后持荷5分钟后采集各测点读 数; (4) 加载读数完毕以后缓慢卸载,卸载完 毕后采集各测点残余值;接着完成其余两 个工况测试。
• 5、注意事项 (1)实验前注意检查百分表是否接触牢靠、 垂直; (2)正式加载前需采用全部荷载的40%进行 预加载; (3)在每一工况测试前需进行平衡清零且初 读,在数据都基本归零的情况下再加载;
(4)在每一工况荷载卸载完以后还需采样读 取结构的残余数据,因为结构的弹性变位 (应变)是加载稳定后测量值与卸载稳定 后的测量值的差值; (5)只能在加(卸)载完成5分钟之后再开 始采样读数,确保结构弹性变形完全; (6)每次采样读数需采集组数据,每组间隔 至少10秒,每组数据之间应差别不大才能 结束本次采样;分析处理时采用三组数据 的平均值。
桥梁工程实验
T型梁桥荷载横向分布系数实实验目的 • 在桥梁工程中,梁桥的荷载横向分布 效应是一个复杂的理论问题。为了增强学 生对荷载横向分布系数计算理论的理解, 验证桥梁荷载横向分布系数的计算方法, 加深对课堂所学理论知识的掌握,培养试验 研究动手能力及结构分析能力,本实验室 安排了此次实验。

简支T梁桥横向连接状态评价理论与试验研究

简支T梁桥横向连接状态评价理论与试验研究

t . Th fe to it i to a t r f t i s a e to r e o t ke t a e of t e y e de l c i n d s rbu i n f c o s o he m d— p n s c i n a e us d t a he plc h l d t a v r a it i to a t s ofe c e m. The t a ve s lc nne to a a d t c i n oa r ns e s 1d s rbu i n f c or a h b a r ns r a o c i n d m ge e e to me ho a e n BP ne r lne wo k i s a i h d,whih t ke n t e l c i n d s rbu i n f c t d b s d o u a t r Se t bl e s c a si he d fe to i ti to a —
算 法
3 1 神 经 网 络 算 法 的 基 本 原 理 .
B P神经 网络 是一种 单 向传播 的多层 前 向 网络 。 网络 除输入 、 出节点 外 , 有一层 或 多层 的隐层 节 输 还 点, 然后 传 出到输 出节 点 , 一层 节点 的输 出 只影响 每 下一层 节 点 的输 入 。在 人 工 神 经 网络 的 实 际 应 用 中 ,0 一9 的人工 神经 网络模 型采 用 B 8 O P网络 。 由 k l g rv定 理可 知 , 意一 个连续 函数 都 omo oo 任 可 以精 确地 利用 一 个 三 层 前 向 网络 来 实 现 。 因此 ,
A b ta t: sr c The t a v r a c ne ton da a e s ne c m m on ki d f i pl— pp t d r ns e s l on c i m g i o o n o sm y S a or e T— e m ba da a e Exa tgr s ft a s e s lc nne to s t e ke e s r m e o e s r he brd e s f — m g. c a p o r n v r a o c i n i h y m a u e ntt n u e t i g a e

刚性横梁法计算桥梁荷载横向分布系数

刚性横梁法计算桥梁荷载横向分布系数


二、计算原理 图2-4-24所示为一座由四片主梁组成的梁桥跨中截面。各 片主梁的抗弯刚度Ii,主梁的间距ai都个不相等,集中荷载 P作用在离截面扭转中心o的距离为e处,
下面分析荷载P在各片主梁上的横向分布情况。 由于假定横梁是刚体,所以可以按刚体力学关于力的平移 的原理将荷载P移到o点,用一个作用在扭转中心o上的竖 向力P和一个作用于刚体上的偏心力矩M=Pe代替(图2-424)。偏心荷载P的作用应为P和M作用的叠加。 1.在竖向荷载P的作用下,由于作用力通过扭转中心,而 且假定横梁是刚性的,因此横梁只作平行下挠,各片梁的 挠度相等,即:
刚性横梁法计算桥梁荷载横向分布系数
一.概述: 1.此法是梁格法的一个特例。即把梁桥视作由主梁和横梁组成 的梁格系,荷载通过横梁由一片主梁传到其它主梁上去;反 之,主梁对横梁起弹性支承的作用。 2.适用范围:具有可靠横向联结的桥上,且在桥的宽跨比B/l 小于或接近于0.5的情况时(一般称为窄桥)。 3.假定:横梁刚度很大,车辆荷载作用下中间横梁的弹性挠曲 变形与主梁的相比微不足道。也就是说,中间横梁像一片刚 度无穷大的刚性梁一样保持直线形状(见图2-4-23)。 4.按计算中是否考虑主梁的抗扭刚度,又可分为“刚性横梁法” 和“考虑主梁抗扭刚度的修正刚性横梁法”两种。 5.刚性横梁法也称偏心受压法。
i 1 i 1
式(10)是在不等间距不等刚度的结构中推导出来的,但大多 数的梁桥还是做成等间距等刚度的,从式(10)中很容易得到 这种梁桥的主梁荷载分配表达式:
Ri P Pe ai 11) Ri Ri ( n n ai 2
i 1

图2-4-25表示等间距b1布置的主梁,刚度相等,用“刚性” 横梁连成整体。当P作用在左侧边梁,即e=2.5b1时,求分 配给各片主梁的荷载。

实测荷载横向分布系数在桥梁检测中的应用

实测荷载横向分布系数在桥梁检测中的应用

实测荷载横向分布系数在桥梁检测中的应用收稿日期:2009 03 28作者简介:李仕涛(1978 ),男,工程师,临沂市公路工程监理设计咨询公司,山东临沂 276000王成军(1979 ),男,工程师,山东省交通规划设计院,山东济南 250031韦 伟(1981 ),男,山东科技大学,山东青岛 266510李仕涛 王成军 韦 伟摘 要:结合 公路桥梁承载能力检测评定规程 ,在介绍了实测荷载横向分布系数概念的基础上,对某桥进行了静载试验并对试验数据结果进行了分析,探讨了基于实测挠度的实测荷载横向分布系数在桥梁检测中的应用,以简便快速判断桥梁损伤状况。

关键词:桥梁,静载试验,分布系数,挠度中图分类号:U 446文献标识码:A在 公路桥梁承载能力检测评定规程 (送审稿)[1]的评定指标体系中,首次引用实测荷载横向分布系数,通过实测值与理论值的对比,可在一定程度上评定桥梁结构的整体受力性能。

鉴于现行规程,本文结合山东某中桥静载试验检测数据,详细分析了实测荷载横向分布系数在桥梁评定中的应用,可供桥梁检测技术人员使用。

1 实测荷载横向分布系数概念在 公路桥梁承载能力检测评定规程 (送审稿)中,提出了利用挠度计算横向分布系数的公式,即可根据量测截面实测的各主梁或拱肋的测点挠度,按式(1)进行计算:m i =f i /ni=1f i(1)其中,m i 为试验荷载作用下,某一量测截面第i 片主梁或拱肋的荷载横向分布系数;f i 为试验荷载作用下,某一量测截面第i 片主梁或拱肋的测点挠度;n 为主梁或拱肋的根数。

2 桥梁静载试验省道S201线上某中桥全长97m,桥梁分左右两幅,老桥为双铰平板拱桥,新桥部分为简支板桥。

新桥原设计荷载等级为汽!20级、挂车!100。

新桥上部结构为8孔标准跨径10.7m 的钢筋混凝土空心板桥。

该桥经过十几年的运营,出现了一系列病害:桥面铺装出现多条纵向裂缝;形成坑槽,伸缩缝破损严重;空心板底出现不同程度的渗水泛白现象。

铰缝破损状态下的装配式T梁桥荷载横向分布分析

铰缝破损状态下的装配式T梁桥荷载横向分布分析

铰缝破损状态下的装配式T梁桥荷载横向分布分析摘要:本文针对一座部分铰缝破损的装配式t梁桥,应用铰(刚)接梁(板)法,对其横向分布进行了分析计算,并结合桥梁荷载试验进行了对比分析。

结果表明,应用适当的横向分布分析模型、合理修正破损的横向联系是评价铰缝破损状态下的装配式t梁桥承载能力的关键,对装配式简支t梁桥的检测加固具有一定指导意义。

关键字:装配式t梁桥;铰(刚)接梁(板)法;荷载横向分布;铰缝破损中图分类号:u448文献标识码: a 文章编号:0 前言装配式t梁桥,由于具有良好的经济技术指标和施工快捷的优点,而广泛用于中小跨径的桥梁。

早期建造的部分装配式t梁桥,在横隔板采用钢板连接,铰缝用砂浆填缝,由于受车辆动荷载的长期作用,尤其是重车荷载的影响,极易导致连接钢板扭曲失效、铰缝破损,直接影响到结构的横向受力分布,降低桥梁的承载能力。

对于这一通病,目前新设计的装配式t梁桥,已将横向联系改进为湿接缝连接。

但仍存在一定数量的老桥带病通车。

对于这些桥梁,采用怎样的计算分析模型、如何合理修正破损的横向联系是评价桥梁承载能力的关键。

1 工程背景为了分析铰缝破损对装配式t梁桥横向分布的影响,本文选取一座配跨19×20m的简支钢筋混凝土t梁桥。

本桥建成于1991年,桥梁断面见图1-1,桥面系由7片t梁组成,计算跨径19.5米。

主梁在1/2、1/4跨共设置3块横隔板,横隔板采用钢板连接、砂浆填缝。

桥面铺装为7cm的250#混凝土,铰缝混凝土与铺装一同浇筑。

图1-1 桥梁断面图(单位:cm)桥梁建成20年来交通量不断增大,超限超载逐渐增多,在车辆荷载和外界不利环境的影响下,横隔板连接和铰缝的破损等病害逐渐显现,且病害发展迅速,桥梁横向联系严重削弱。

本文选取典型的6#跨作为分析对象。

其病害主要为3#~4#t梁间、5#~6#t梁间的横隔板连接钢板扭曲失效、填充砂浆脱落,铰缝严重破损。

2 分析方法对于装配式t梁桥的荷载横向分布计算,应用刚接梁法计算可以达到较大的精度。

对受损T梁桥荷载横向分布力学论文

对受损T梁桥荷载横向分布力学论文

对受损T梁桥荷载横向分布的力学分析摘要:现役桥梁的荷载横向分布状态是评价桥梁状态的重要手段。

通过力学分析对桥梁损伤进行合理的假设与简化,建立了有限元单元模型并进行了大量计算,找出了横隔梁的破坏规律,可为受损桥梁的承载力评估和加固提供参考。

关键词:横向分布桥梁工程t梁桥横向连接有限元法1绪论大部分桥梁在服役多年以后不可避免地出现了各种结构损伤,导致承载能力下降,危桥逐渐增多。

调查发现,这些结构损伤包括桥面铺装层破损、结构开裂、钢筋锈蚀、混凝土侵蚀和老化、横向连接破坏、支座损坏、墩台及基础承载力不足等,存在一定的安全事故隐患。

2横隔梁纵向和横向受损时的受力分析本论文以郑州西绕城公路贾鲁河桥为背景依托,开展城市既有受损桥梁荷载横向分布研究。

郑州贾鲁河大桥位于郑州市西绕城公路的310国道与107国道的连接线上k36+707.5处,始建于1995年,1997年建成通车,为3×50m预应力混凝土简支t梁桥,桥面铺装连续,计算跨径49m。

主梁和桥的横截面布置图如下图1:figue 1 the whole arrangement of the bridge每跨主梁有横隔梁连接,横隔梁沿纵向相距7m,每跨设有横隔梁共8根。

每一连接处有上下各两块共四块钢板焊接。

用ansys建立三维实体有限元模型。

全桥采用单元solid95模拟,弹性模量e=34.5gpa,两端简支。

整个模型节点共179664个,单元共36456个。

为了分析其中横隔梁的受力状况,只需把车辆荷载布置在第4或第5根横梁上即可,本例计算放在第4根横梁上。

对于荷载的定义为方便起见,我们将轴重定义为100kn,那么轮重为50kn,对有限元模型进行加载。

桥梁力学模型如下图:figure 2 entity finite element model经计算,其中横隔梁横向应力云图如下figure 3 transverse diaphragm stress cloud of no 4为方便观察该桥受弯和受剪情况,我们采用sap2000杆系单元建模,布载情况和上面相同,分析仅计入活载,在建模计算中将恒载乘以系数1,对于超出横隔梁的车辆荷载可采用等效荷载替代。

简支梁桥荷载试验横向分布系数分析方法

简支梁桥荷载试验横向分布系数分析方法

Ef 一fM_dt 十 十 : I一 『 ( _ [ zz ) d
系数 C, C 由边界 条件确 定 . 由此 可导 出受集 中荷 载 P的 简支梁 的挠度 方程
图 2 单梁受一 集 中力计 算简 图
收 稿 日期 : 0 7— 4一l ; 订 日期 :0 7— 4—2 20 0 1修 20 0 7
Jn ,0 7 u e 2 0
文章 编 号 :0 17 4 ( 0 7 0 — 1 30 10 —4 52 0 )20 8 —3
简 支 梁桥 荷 载试 验 横 向分布 系数 分 析 方 法
韦 立林 , 王文 宁 , 建 军 王
( 西 大 学 土 木建 筑 工 程 学 院 . 西 南 宁 5 0 0 ) 广 广 3 0 4
中 图分 类 号 : 4 . U4 1 2 文献 标 识 码 : A
对 于 粱式 板桥 或 多 片 主梁 组 成 的 梁桥 , 当桥 上
作用 荷 载P 时 , 由于结构 的横 向刚性使 荷载 在 和Y 方 向 内 同时发 生传 布 , 使 所 有 主梁 都 不 同程 度 参 并
与受 力. 图 1 如果 结 构 某点 截 面 的 内力 影响 面用 如 ,
图 1 计 算简 图
个 单值 函数 的乘积 7( 。 )・ . , 7 ( ) 因此 , y 对于某 根 主梁某 一 截面 的 内力值 就可 表示 为
S— P ・ ( ,, ≈ P ‘7 ( j) l ) ・7 ( 2 )
上 式 中 ( 为单梁 结构 某一 截 面的纵 向内力影 响线 . 为对 于 某梁 的荷 载横 向分 布影 响线 , ) 7( ) 对 应各 梁位 置 的坐标 值 即为该 梁的 横 向分 布 系数. 在 桥梁设 计进 行 内力 分 析时计 算 桥梁 横 向分 布系 数 的方法 有 多 种 , 主要 有 杠杆 法 、 性 横梁 法 、 刚 横 向铰接 板法 、 接板 ( ) 刚 梁 法等 Ⅲ. 么 , 那 在桥 梁 成桥 荷 载试 验 中, 过试 验 分 析桥 梁 的横 向分 布 系数 , 通 以 进一 步研 究桥 梁成桥状 态 下各 梁之 间横 向连接 刚度 情况 非常 重要 . 文 以简支 空心 梁桥 荷 载试验 为 例 , 本

装配式简支T形梁桥横向分布系数的研究

装配式简支T形梁桥横向分布系数的研究
3 1 荷 载 工 况 .

性模 量 , G为材料剪切模量 ) 是 由材料 的弹性 模量 和剪 切模 , 量 决定 的, 于一般 的桥 梁 , 对 剪切变形 相对较 小 , 可以忽 略. 因此 可 以认 为 模 型 是 能 够 进 行 模 拟 的 , 得 的数 据 足 够 测 精确 .
性结构相似分析时有相似条件 s/ J s )=1 其 中 S 为 ( ・ s ( ,
荷载相似常数 , ,=F / ys S m F ; 为弹性模量相 似常数 , = S E / )但 在小 变形 线性 结构 中 , 力 、 E , 应 位移 都是 与荷 载成
横 顶板之 间用环氧树脂 连接. 线性变化的, S/ S S ) 1 因此 ( ・ ; = 没有必要满足. 本实验是 环氧树脂胶模拟 , 隔板 与腹板 、
2 m. 0 采用 12 :0的 比例建立模 型 , 型一 模拟横 向铰 接 的无 模 中横隔梁 的装配式简支 T梁 , 置 2道端 横隔梁 ; 型二模 设 模 拟横 向刚性连接 的装配式 简支 T梁 , 桥面板 做成 整体式 , 横
的设计和施工 , 以便设计 出受 力更加 合理 的桥梁. 主要 研究 方法是对在役 的, 并且具有不 同的横 向连接方式桥 梁按照文 献[] 1 的规定进行实际布载 , 通过对测得的数据进行 分析 , 得 出在不同横向连接方式下的最接近实 际的设 计计算方 法. 如
本文 主要通过模 型试验 , 得到装配式简支 T梁 桥横 向连接 方 式对横 向分布 系数 的影 响.
15 7
图 1 模型纵断面图 ( 单位 : m) m

。 1 7
1 模 型相似 理 论
综合考虑实验条件和模型制作难度 , 本实验决定采 用 1 : 2 O的比例缩小. 根据 文献 [ , ] 几何 相似 比为模 型与 原 型 56 , 的几何尺寸之 比, 即为 S f=| / =12 . 于大变形 非线 s S /0 对 图 2 模 型横 断面图 ( 单位 : m) m 考虑到模型 制造 方 面 的因素 , 板 与顶 板选 择 相 同厚 腹 度. 腹板与顶板之 间用氯仿 连接. 型一翼 缘之 间的铰 接用 模

装配式T梁桥横向分布参数敏感性研究

装配式T梁桥横向分布参数敏感性研究
建模, 各梁间采用虚拟横梁连接, 虚拟横梁厚度
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第 36 卷
粉煤灰综合利用
2022 年
道桥技术
统一取翼板厚度, 在两端支座处和跨中 L / 2 处设
置横隔板, 定义自重和各梁跨中集中力 P = 100 kN
研究表明: 随着主梁数量和跨径的增加, 荷载横向分布越趋于均匀; 横隔梁数量对于横向分布作用明显, 而铺
装层厚度对于横向分布的贡献较小。
关键词: 桥梁工程; 有限元; 梁格法; 横向分布
中图分类号: U443 3 文献标志码: A 文章编号: 1005-8249 (2022) 01-0116-06
基于国内外横向
量、 桥面铺装层厚度为控制参数, 采用梁格法进
分布计算公式中不同参数下的计算结果, 得出各
行建模计算分析, 研究各因素变化情况下, 桥梁
类桥梁的计算效率; 张晓光等
[4]
利用有限元软件
的横向分布规律及受力特征。
采用梁格法建模研究分析的桥梁横向分布的特征,
2 横向分布及建模原理分析
个方法的适用范围; 王仕实等
Keywords: bridge engineering; finite element; grillage method; lateral distribution
∗基金项目: 陕西省教育厅一般专项科学研究计划项目 (20JK0501); 陕西工业职业技术学院院级科研基金资助项目 (2021YKYB-069)。
有相当大的比重。 针对这类桥型的受力特点, 对
括横隔梁设置和铺装层都会对横向整体刚度有影
其横向分布进行研究很有必要
[1]

干接改湿接简支T梁桥荷载横向分布系数试验研究

干接改湿接简支T梁桥荷载横向分布系数试验研究

干接改湿接简支T梁桥荷载横向分布系数试验研究摘要:采用刚接板梁法、刚性横梁法、有限元梁格模型分析法对天津市团泊大桥简支T梁桥的荷载横向分布系数进行计算,通过与实测横向分布系数的对比分析,提出了适用干接改湿接简支T梁桥荷载横向分布系数的计算方法——刚接板梁加权平均值法。

关键词:干接改湿接T梁桥,横向分布系数,刚接板梁法,刚性横梁法,有限元梁格模型分析法Research on Load Transverse Distribution of Simply-Support T Shape Beam Bridge Joining by Dry to Wet JointYUAN Yi-kun(Shandong PingAn Engineering of Quality Inspection Co.Ltd, Yantai 265500, China) Abstract: TianJin TuanBo bridge is simply-support T beam bridge joining by dry to wet joint. Calculate it’s load tran sverse distribution by different methods, such as method of rigid-joint slab, rigid cross beam method and the finite element method of beam grid. Then put forward the applicable method of simply-support T beam bridge load transverse distribution-the weighted average method of rigid connection, through comparing with the results of field test.Keywords: simply-support T beam bridge joining by dry to wet joint, load transverse distribution, method of rigid-joint slab, rigid cross beam method, the finite element method of beam grid1引言荷载横向分布系数计算是公路桥梁设计、检测中的一个重要内容,利用内力或荷载的横向分布系数分析桥梁结构,实质上是在一定的误差范围内寻求一个近似的影响线来代替精确的影响面,把一个复杂的空间问题转化成较为简单的平面问题来求解。

影响荷载横向分布系数的几个因素分析

影响荷载横向分布系数的几个因素分析

基金项目:内蒙古交通厅科技项目(NJ_2012_12) 作者简介:闫古龙(1989—),男,汉族,山西古交人,硕士。

研究方向:桥梁结构设计理论。

通讯作者:贾艳敏*(1962—),女,汉族,内蒙古牙克石人,博士,现任教授、博士生导师、中国公路学影响荷载横向分布系数的几个因素分析闫古龙,贾艳敏*,马云龙(东北林业大学土木工程学院 哈尔滨 150040)摘要:以预应力混凝土T 型简支梁桥为例,采用比拟正交异性板法计算桥梁横向分布系数,分析桥梁翼缘板宽度对横向分布系数的影响,得出主梁宽度与横向分布系数的关系。

同时基于公路上普遍运行的3种重载汽车轮距布置最不利荷载,分析汽车轮距对横向分布系数的影响,得出汽车轮距与横向分布系数的关系。

结果表明:在布载车道数相同条件下,主梁宽度增大,荷载横向分布系数逐渐增大。

在主梁宽度一定时,作用在桥梁上的汽车轮距增大,荷载横向分布系数在减小。

梁宽和轮距对边梁的横向分布系数影响较大,对中梁影响很小。

关键词:比拟正交异性板板法,横向分布系数,主梁宽度,汽车轮距在我国公路桥梁建设中,对于由多片主梁通过现浇湿接成整体的简支T 型梁桥来说,桥梁因具有纵向和横向刚度,作用在桥梁上的汽车荷载沿桥梁纵向和横向均发生传递,使得各片主梁均承受到大小不等的荷载效应。

桥梁结构的受力和变形属于空间计算理论问题,由于空间计算问题的复杂性,借助横向分布系数将其近似的转化为平面问题有利于简化桥梁结构的受力分析[1] 。

而且随着横向连接的增强,各主梁共同受力性能越好,横向分布系数随着横向刚度的增强而变小[2]。

关于T 型梁桥横向分布系数的研究大多是在强调计算方法[3] [4],而关于桥梁截面几何尺寸的变化对横向分布系数的影响方面还缺乏相应的参考资料,此外,由于交通运输业的发展必然带动了汽车制造业的发展和革新,许多重载汽车类型应运而生,现在公路上运行的重载汽车车型轮距不仅限于我国公路桥梁设计规范规定的轮距和轴距[5],这种规范规定以外的车型运行到公路桥梁上,轮距的变化必然导致汽车荷载布置不同于基于规范的设计布置,桥梁实际运营阶段的荷载效应与设计期的荷载效应是不一致的[6],而公路桥梁汽车荷载标准的适应性应基于全国范围内的汽车荷载数据研究才能得出适用的结论,所以关于汽车荷载标准与实际汽车荷载的适应程度还需大量的统计数据。

大宽跨比连续T梁桥荷载横向分布系数试验研究_张永强

大宽跨比连续T梁桥荷载横向分布系数试验研究_张永强

试验工况编号 1 2 3 4
图 2 有限元模型
表 1 试验工况及加载内容
加载内容 边跨最大挠度中载 边跨最大挠度偏载 次边跨最大挠度中载 次边跨最大挠度偏载
加载车辆布置形式 3 排3 列 3 排3 列 3 排3 列 3 排3 列
试验效率 /% 98 98 94 94
图 3 车辆偏、中载横向布置
2015 年 第 4 期
76
公路交通技术
2015 年
主梁跨中横截面布置如图 1 所示。
2 有限元模型 采用桥梁专用有限元程序 MIDAS Civil 2006 建
立该桥有限元模型[2 - 4],如图 2 所示。主梁和横隔 板均采用三维梁单元进行模拟,主梁之间采用虚拟 横梁进行模拟,虚拟横梁按照每 m 1 道设置且不考 虑自重,并根据实际情况对全桥进行约束。全桥共 划分 1 932 个节点,3 624 个单元。
ZHANG Yongqiang
Abstract: This paper introduces contents and methods of test for lateral distribution factors of load on some continuous T - beam bridge at large and wide span ratio,establishes the finite element model of the bridge by means of beam grid method,comparatively analyzes the measured and calculated values of lateral distribution factors of deflection of all girders,and concludes influences of different number of lateral diaphragms on lateral distribution factors of large and wide span ratio beams. The test results show that curves of the calculated and measured values of lateral distribution factors of all girders show reasonable agreement. The results of research can provide a reference for design and test of the similar bridges. Key words: large and wide span ratio; lateral distribution; continuous T beam; beam grid method

横向分布系数和偏载系数

横向分布系数和偏载系数

一、 横向分布如图3—2—1a所示,梁桥的上部结构由承重结构(①~④号主梁)及传力结构(横隔梁、行车道板)两大部分组成,各片主梁靠横隔梁和行车道板连成空间整体结构,当桥上作用荷载(桥面板上作用2个车轴,前轴轴重为P1,后轴轴重为P2)时,各片主梁共同参与工作,形成了各片主梁之间的内力分布。

在计算恒载时,除主梁的自重外,一般将桥面铺装、人行道、栏杆等的重量近似平均分配给各片主梁,即计算出桥面铺装、人行道、栏杆等的总重量除以梁的片数(本例4片梁),得到每片主梁承担的桥面铺装、人行道、栏杆的重量。

由于人行道、栏杆等构件一般位于边梁上(①、④号主梁),精确计算时,也可考虑它们的重量在各梁间的分布,即中梁(②、③号主梁)也分担一部分人行道、栏杆的重量。

在计算活载时,需要考虑活载在各片主梁间的分布。

《标准》规定,车道荷载的横向分布系数应按设计车道数布置车辆荷载进行计算。

车辆荷载的横向布置如图3—2—1c所示。

对于车道荷载,最外车轮距人行道缘石之距不得小于0.5m,车道荷载的横向轮距为1.8m,两列车道荷载车轮的横向间距不得小于1.3m。

如图3—2—1b所示,在车道荷载的作用下,①号边梁所分担的荷载,也就是说,①号边梁所分担的荷载R1为轴重P1的。

若将第i号梁所承担的力R i表示为系数m i与轴重P的乘积(R i=m i×P),则m i称为第i号梁的荷载横向分布系数。

由此,1号梁的横向分布系数。

荷载所引起的各片主梁的内力大小(横向分布)与桥梁的构造特点、荷载的作用位置有关,因此求解荷载作用下各主梁的内力是一个空间问题,目前广泛采用的方法是将复杂的空间问题转化为平面问题。

本节将着重介绍几种横向分布系数的计算方法。

二、杠杆法基本原理:杠杆法忽略了主梁之间横向结构的联系作用,即假设桥面板在主梁上断开,把桥面板看作沿横向支承在主梁上的简支梁或悬臂梁。

如图3—2—1b所示,由于杠杆法忽略了主梁之间横向结构的联系作用,当桥上作用车道荷载时,左边的轮重P1/2仅传递给1号和2号梁,右边的轮重P1/2传递给2号梁和3号梁。

横隔梁道数变化对桥上荷载横向分配的影响浅析

横隔梁道数变化对桥上荷载横向分配的影响浅析

横隔梁道数变化对桥上荷载横向分配的影响浅析彭 霞3王行耐3 3摘 要 对“T ”梁桥的大量计算结果进行统计分析, 总结出当横隔梁的道数发生变化时, 主梁荷载横向分配产生的变 化规律, 并在此基础上讨论在桥梁设计中, 横隔梁道数的合理确定。

关键词 横隔梁 T 梁桥 荷载横向分配 桥梁设计分类号 U 443. 32横隔梁的作用一方面加强桥梁结构的横向联系, 增 强桥梁结构的整体稳定性; 另一方面桥上荷载横向分布 的规律与横隔梁有着密切的联系。

通常认为在不考虑是 否增加桥梁自重的前提下, 为使各主梁负担趋于均匀, 设置的横隔梁道数越多越好, 情况果真如此吗? 本文通 过大量的数据统计分析得出一个结论: 横隔梁的道数增 加到一定的程度时, 荷载的横向分布不再发生变化, 因 而即使单纯从受力方面考虑, 也没有必要设置过多的横 隔梁, 此结论可供桥梁设计时参考。

各片主梁在横桥向分配到的汽车或挂车荷载大小 (41. 2 - 11/2) 2 + 18 × 1303 /12 + 130 × (130/2 - 41. 2) 2 6 626 × 103 (cm 4 ) I x /b = 6 626 × 103 /160 41 410 (cm 4 /cm )18 × = J x == 可以用荷载横向分布系数 m 来表示, 荷载横向分布系 数 m 的物理意义就是: 表示某根主梁所承担的最大荷 载是各个车辆轴重的倍数。

下文便在相同的计算跨径、相同的主梁横截面型 式、横截面尺寸, 以及在相同等级的汽车或挂车荷载作 用下, 来讨论横隔梁的道数变化对荷载横向分布系数的 影响。

具体的作法是: 计算出给定横隔梁道数时各片主 梁所分配到的荷载大小, 然后绘制出横隔梁道数 v 与荷 载横向分布系数 m 的变化关系曲线, 从中寻找出二者 的内在变化规律。

图 1 主梁、横隔梁截面横隔梁的抗弯惯短 I y 及单宽抗弯惯矩 J yc /L = 235/640 = 0. 368给定横梁道数, 求解荷载横向分布系数 m以 5 道横梁为例: 一座主梁片数为 5 的装配式钢筋 混凝土简支梁桥, 主梁和横隔梁截面见图 1, 计算跨径L 0 = 19. 5m , 主梁翼缘板刚性连结。

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5
0. 0 - 1. 3 - 4. 3 - 5. 8 - 7. 4 - 7. 6 - 7. 8 - 8. 5 - 9. 4 - 11. 5 - 13. 1 - 13. 3 - 13. 4
式中: mi 为试验荷载作用下,测量截面第 i 片主梁的 荷载横向分布系数; fi 为试验荷载作用下,测量截面 第 i 片主梁的测点挠度; n 为主梁片数,本项目中 为 5。
此外,数值模拟计算时无法精确模拟这些初始损 伤,导致实测值与理论值之间存在明显差异,但当 T 梁进入塑性阶段后,荷载横向分布系数则可以定性分 析各 T 梁所处的受力阶段。
5 结论
本文结合左家堡大桥实桥破坏性试验,通过分析 试验过程中挠度、裂缝宽度、荷载横向分布系数的变 化,并与计算结果对比分析主要得出以下结论:
桥梁静载试验是评定桥梁承载能力和工作性能的 重要方法,荷载横向分布系数是评价桥梁横向传力性 能的主要依据,横向分布系数的测定也是静载试验的 重要内容。国内外已有很多学者对实桥常规静载试验
中的横向分布系数进行了研究,但由于代价高昂,对 实桥破坏性试验中的荷载横向分布系数的研究却很 少。本文针对常用的普通钢筋混凝土 T 梁桥,结合左 家堡桥的实桥破坏性试验,对实桥破坏性试验中的荷 载横向分布系数的变化趋势、原因和结果进行了分 析,为今后该类桥梁的设计、检测和承载力评定提供 了参考。
[2] 李松辉,李冲,闫明. 在役桥梁实测荷载横向分布系数研究与应 用. 山东科技大学学报( 自然科学版) ,2009( 5) : 27 - 34.
[3] 姚玲森. 桥梁工程( 第二版) . 北京: 人民交通出版社,2008
2013 年 1 期( 总第 97 期) 149
图 3 加载铁块
图 4 加载装置
为了解在破坏性试验过程中各梁的荷载横向分布 的变化,记录加载过程中各工况跨中截面各梁梁底位 移值 ( 见表 1) 。
依据 《公路桥梁承载能力检测评定规程》 ( 送审 稿) 给出的利用实测挠度计算荷载横向分布系数的 简式
mi =
fi
n
( 1)
∑ fi
i =1
表 1 分级加载 T 梁跨中变形表
荷载横向分布法是一种简化的计算方法,常用一 个表征荷载分布程度的系数 m0 与轴重的乘积来表示 某道梁的荷载值。当把活载按横向最不利位置布置在 荷载横向影响线上,求得各片主梁分配到的横向荷载 的最大值为 m0 ·P,此 m0 表示主梁在横向分配到的 最大荷载比例,即称为荷载横向分布系数。
目前常用的横向分布系数计算方法主要有: 刚性 横梁法、修正的刚性横梁法、铰接板法和比拟正交异 性板法 ( G - M 法) 。但上 述 方 法 ( 杠 杆 原 理 法 除 外) 的理论根据都是以主梁挠度横向分布规律来确 定荷载横向分布。由于作了一些理想的假设,各计算 结果与实际值之间存在着误差。
由图 6 ~ 图 8 的结果可知: 荷载低于 234t 时,前 3 片梁的跨中挠度基本呈线性增长,腹板原裂缝宽度 和荷载横向分布系数基本不变; 在 234t 后 1、2 和 3 号梁的腹板原裂缝宽度相继开始变化,与此同时各梁 的荷载横向分布系数也开始变化,特别是加载到约 280t 后,1 号梁跨中挠度曲线发生突变,1 和 2 号梁 的荷载横向分布系数同时发生明显变化; 当加载到 420t 后,1 和 2 号梁相继发生屈服,相应原腹板裂缝 宽度和挠度也开始快速变化,此时荷载横向分布系数 已失真。
图 10 荷载横向分配系数计算值
148 2013 年 1 期( 总第 97 期)
由图 5 和图 10 的结果可知,跨中荷载横向分配 系数的理论值与试验值有以下区别:
( 1) 荷载横向分布系数实测值在荷载低于 234t 时基本不变,当荷载大于 234t 时才开始变化; 分布 系数的计算值随荷载的增加逐步变化。
( 2) 随着荷载的增加,1、3 号梁的荷载横向 分布系数实测值在 234t 后逐步增大,同时 2#梁的 实测值逐步变小; 而 1# ~ 3# T 梁的分布系数计算 值逐渐增加,而 4# ~ 5# T 梁的分布系数计算值逐 渐降低。
( 3) 计算结果表明当 T 梁进入塑性阶段时,由 于其荷载 - 位移关系进入非线性状态,所以 1# ~ 2# T 梁的荷载横向分布系数迅速增大,而 3# T 梁分布系 数变化较小,4# ~ 5# T 梁分配系数速降低。
2 工程背景
左家堡 大 桥 位 于 山 西 省 晋 中 地 区 平 遥 县, 跨 径 20m,桥面净宽 7m,由 5 片预制 T 梁拼接而成。桥面 为 6cm 厚 250 号混凝土铺装层和 2cm 厚沥青混凝土。 下部结构为现浇混凝土盖梁,圆形双柱桥墩,钻孔灌 注桩基础。设计荷载为汽 - 20、挂 - 100。桥梁现状 如图 1 所示,横断面见图 2。
桥隧工程
T 梁桥破坏性试验中荷载横向分布系数研究
张 志,赵 乐
( 北京公科固桥技术有限公司,北京 100088)
摘 要: 荷载横向分布系数实测值是评定桥梁横向传力性能的主要依据。本文结合左家堡大桥实桥破坏性试验,基于
试验中跨中挠度、裂缝宽度和荷载横向分布系数的实测结果,分析了荷载横向分布系数与其他二者的联系与变化原
用于结构处在弹性状态时,当结构进入塑性状态时,该式的计算结果将出现较大误差,但其仍能定性反映出各梁的受
力阶段。
关键词: 简支 T 梁桥; 荷载横向分布系数; 实桥破坏试验; 有限元分析
中图分类号: U446. 1
文献标识码: B
1 荷载横向分布系数
由于结构受力简单,施工快速、成熟,空心板、 T 梁和小箱梁等预制混凝土梁桥在中小跨径桥梁中得 到了广泛应用。目前在役的上述梁桥大部分均为分片 预制、吊装,通过设置横隔梁或现浇整体桥面板将若 干片梁连接成整体共同工作,荷载在横、纵桥向同时 传递,所有主梁都不同的程度参与工作。结构内力的 求解属于空间理论问题,精确计算仍难实现,因此在 分析时引入了荷载横向分布系数将空间问题转化成平 面问题。
( 1) 结构具有初始损伤,当荷载低于 234t 时结 构刚度基本不变,荷载横向分布系数基本不变,随荷 载增加新的病害不断产生并发展,结构刚度逐步下 降,横向分布系数发生变化。
( 2) 梁体的裂缝宽度、跨中挠度和荷载横向分 布系数是紧密联系的,随裂缝的不断产生发展和横隔 板连接失效,梁体刚度下降,又导致梁体间内力重分 布,从而导致荷载横向分布系数的变化。
( 3) 规范 ( 送审稿) 建议的荷载横向分布系数 计算方法只适用于各梁体受力处于弹性阶段的情形, 一旦梁体进入塑性阶段,其荷载与挠度关系由线性转 变为非线性状态,继续使用该式会高估进入非线性状 态的梁体承载能力而低估仍保持弹性的梁体承载能 力。但其仍能定性反映出各梁的受力阶段。
参考文献:
[1] 郭诗惠,张铟,蔡春声. FRP 桥面板梁式桥的荷载横向分布系数分 析. 中外公路,2011,31( 3) : 104 - 108.
按照公式 ( 1) 对各工况的荷载横向分布系数进 行了计算分析,并绘制了各梁的荷载横向分布系数变 化曲线 ( 如图 5) ,以此来分析加载过程中各梁的横 向分布系数发展变化。
由图 5 可知: 在荷载低于 234t 时,随着荷载的 增加,各主梁横向分布系数规律变化不大; 当荷载大 于 234t 时,随着荷载的继续增加,在偏载作用下 1 # 和 2#主梁逐步开裂并导致刚度逐步退化,因此其荷 载横向分布系数逐步降低,其中以 2#主梁降低的最 多; 3#和 4#主梁随着荷载的增加其横向分布系数逐 步增大,即当 1#和 2 #主梁逐步进入塑性状态时,3 # 和 4#主梁开始承担更大的载荷; 而 5#主梁即使在载
图 5 试验过程中各梁跨中荷载横向分布系数变化曲线
荷很小时其横向分布系数就很小,而随着荷载的增 大,其横向分布系数逐步降低,从而进一步证明了 4 #和 5#梁之间的横向联系破坏严重。
为便于分析试验中桥梁跨中挠度横向分布系数的 变化原因,将各梁的挠度、原裂缝宽度和横向分布系 数随荷载的变化曲线绘制于同一图中,并将各荷载效 应进行无量纲化处理 ( 将实测值除以各效应中相应最 大值) ,1、2、3 号梁的荷载效应变化曲线如图 6 ~ 图 8。
梁号
荷载 /t 0. 0 30. 0 92. 9 140. 2 179. 8 197. 0 213. 0 234. 0 265. 2 295. 5 356. 6 371. 7 382. 8 403. 2 439. 1
1
0. 0 - 2. 7 - 8. 7 - 13. 7 - 19. 3 - 19. 4 - 22. 4 - 24. 7 - 29. 5 - 40. 1 - 58. 8 - 60. 7 - 63. 7 - 73. 9 - 110. 2
由上面的结果可知,梁体的裂缝宽度、跨中挠度 和荷载横向分布系数是紧密联系的,随裂缝的不断产 生发展和横隔板连接失效,梁体刚度下降,部分梁体 刚度下降又导致梁体间内力重分布,从而导致荷载横 向分布系数的变化。
4 理论计算分析
应用 ABAQUS 建立全桥空间理论计算模型,基
图 9 全桥有限元模型
由于在破坏试验之前桥梁存在着裂缝和横隔板破 损等初始损伤,为保证模拟结果更接近实际情况,结 合工程经验和试算结果采取以下措施: 考虑到混凝土 开裂,对结构刚度进行折减为原来的 90% ; 横隔板 失效,主要考虑第 4#主梁和第 5#主梁之间的横隔板 完全开 裂。计 入 了 6cm 厚 桥 面 混 凝 土 铺 装 层 参 与 受力。
因。并建立了左家堡大桥的空间实体有限元模型,对试验过程进行了非线性有限元分析,结果表明: 梁体的裂缝宽
度、跨中挠度和荷载横向分布系数是紧密联系的; 具有初始损伤的梁体,当荷载超过维持原状态的最大荷载时,结构
荷载横向分布系数才发生变化; 公路桥梁承载能力检测评定规程 ( 送审稿) 建议的实测荷载横向分布系数计算公式适
2
0. 0 - 3. 2 - 11. 0 - 15. 4 - 21. 5 - 22. 6 - 24. 07 - 25. 8 - 27. 8 - 29. 3 - 32. 6 - 34. 7 - 37. 3 - 42. 4 - 74. 4
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