变截面异形连续梁桥多软件静力计算比较
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同的角度显示桥梁 的受力特性 ， 其 中三维实体模 型对 结构受 力的 表达 最清晰 ， 但无 法直 接得 到规 范 中验算 的结果 ， 单 梁模 型无 法 得 到结构在横 向尺寸上 的应 力分布 ， 但 可根据 规范直 接验算 承载 力， 梁格模 型是 把原 结构 离 散 为纵 向与横 向刚度 近 似地 与该 处
单梁模型
一２ ５
梁格模型
—２ ５
＝维槿
—２ ３ ． ６
第二跨 跨中 第三跨跨 中
主 梁 悬 臂 端
一 ９ １
一４ ６
— １ ２ ２
—６ ７
— ９ ． ８ ２ ． ５
—５ ５ ． ７
体单元和杆单 元 之 间通 过节 点耦 合 传 力 ， 全 桥共 ２ ｌ万 个 节 点 ， ３ ． ２ 预应 力荷 载 下的计 算 结果 如表 ３所示为预应力作用下不 同模 型 的支座反力 汇总 ， 表 中 中的容许 值进行 比较 ， 判 断桥梁是 否满足规 范 ２号 ～ ４号墩反力与两者差异很大 ， 但反力 方 向相 同 ； 如 表 ４所 示 对模型进行静力分 析后 ， 提取最不 利关键截 面和 节点 的应力 显示 ， 单梁模 型和梁格模 型 下各墩 处反 力相差 不大 ， 但 实体 模型 和挠度 ， 与规 范
分 析对 比， 结果表明 ： 不 同模 型都可以准确表达桥梁 的纵 向受力特性 ， 实际 工程 中可 根据研究重点 的侧重选 用不 同模 型。 关 键词 ： 变截 面 ， 连续梁 ， 多软件 ， 建 模 比较
中图分类号 ： Ｕ ４ ４ １ 文献标识码 ： Ａ
０ 引言
桥梁结构受力分析验算 模型根据研究 重点 的不 同， 可 以有单
梯度温度效应 和车辆活载效应 。
牛腿 起台
挂孔段 支座 中心线 道路设计 中线
同模型下应力验算 点 的正应力 ， 拉 应力 为正值 ， 可见不 同模 型求
得的关键点的正应力相差不大 ， 除 ４号 点 （ ２号墩支座 下缘 ） 应力 差别相对明显外 ， 三者吻合较好。
表１ 自重 下 不 同 模 型 的 支座 反 力
变 截 面 异 形 连 续 梁 桥 多 软 件 静 力 计 算 比 较
张 四 国 闰
摘
旭
３ ０ ０ ０ ５ １ ）
（ 天津市市政工程设计研究院 ， 天津
要： 分 别利用桥梁博士 、 Ｍｉ ｄ ａ ｓ 和Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ软件建立 了某 变截 面异形连续梁桥 的单梁模型 、 梁格模型和三维 实体模型 ， 通过静 力
如表 １所示为 自重作用下不 同模 型 的支 座反 力汇总 ， 表 １中
１ 工 程背 景
如图 １ 所示为设计桥梁 的平面外形示 意 图 ， 桥梁 采用变 截面
Ｔ构结构 ， 跨 径布置为 ３×４ ０ ｍ＋ ９ ０ ｍ＋３× ４ ０ ｍ， 全长 ３ ３ ０ ｍ， 中 显示 ， 不 同模 型下的支座反力 相差不 大 ， ４号 墩为 Ｔ构 处 ， 该 处 承 跨９ ０ ｍ中间设置 ２ ０ ｍ跨径挂孔 以释放温度 力 ， 混凝 土强度 等级 担 了桥梁 ６ ０ ％ 以上 的重量 ； 如表 ２ 所示 为 自重作用下不 同模 型的
型中点 １ ～点 １ ０为应力验 算点 。在 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ中， 采用 Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ４ ５实体 单元模 拟 主桥混 凝土 ， 采用 Ｌ ｉ ｎ ｋ ｌ ０单 元模 拟预应 力钢 束 ＇ ， 实
７ １万 个 单 元 。
模型
第 一跨 跨 中
表２ 自重下不同模型参考点 的位移
第４ １ 卷 第２ ０期 ２ ０ １ ５年 ７ 月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏ １ ． ４１ Ｎｏ． ２ ０
Fra Baidu bibliotek
Ｊ ｕ １ ． ２ ０ １ ５
・１ ５ ９ ・
文章编号 ： １ ０ ０ ９ — ６ ８ ２ ５（ ２ ０ １ ５） ２ ０ — ０ １ ５ ９ — ０ ３
模型
１号 墩 ２号 墩 ３号 墩
ｋ Ｎ
＝雒樽
１ ２ ９ ０ ９ ３ ４ ｌ ６ ４ ２ ２ ７ ８ ８ ｌ ｌ ８ ３ ５ ０
单梁模型
１ ２ ２ ０ ｏ ３ ４ ６ ０ ｏ ２ ３ ７ ｏ ｏ ｌ １ ７ Ｏ ０ ０
梁格模型
纵、 横梁所代 表局部 范围 内板 的刚度 相 同的等 效梁格 代表 ， 是对
原结 构的一种人 为离散 ， 其 物理 意义 是 ： 假 定 把 分 散 在 桥 梁 上 部
结构 的每一部分 的弯曲与扭 转刚度集 中到与其相 邻 的梁格 内 ， 确 保 等效后 的梁格 与实 际桥梁 在相 同 的荷载作 用下 恒具 有相 同 的 挠度， 且任 一梁格 内弯矩 、 剪力 和扭 矩应 等于该 梁格 所代 表 的实
际结 构部分 的内力 ， 本质上为梁模型 ， 纵横向梁格分别显示桥梁纵
横向受力特性 ， 建模相对简单 ， 验算 方法明确… 。本 文将分别对 同
一
图 ２ 单梁模 型、 梁格模型和实体模型
结构 的不 同模型进行建模 和比较 ， 对 比出不 同方法的优缺点 。
３ 单 － Ｔ况计算 结 果
３ ． １ 自重作 用 下计算 结果
Ｃ ５ ０ ， 挂孔 采用牌号为 Ｑ ３ ４ ５钢材 。结 构 验算 时考虑 结构 自重 、 预 位移汇总 ， 下挠 为负值 ， 表 中显示 不 同模型 求得 的各跨 跨 中位 移 应力和温度荷 载 ， 升温按 ２ ０℃ 考虑 ， 降温 按 一２ ０℃考 虑 ， 不 考虑 相差不大 ， 但 主梁悬臂 端 的竖 向挠 度相 差很 大 ； 如 图 ３所示 为不
并乘以挠度长期增长 系数所得 的长期挠度值 ， 在 消除结 构 自重 产
生的长期挠度后 ， 梁 式 桥 主 梁 的最 大 挠 度 处 不 应 超 过 计 算 跨 径 的 １ ／ ６ ０ ０ ， 主 梁 悬 臂 端 不 应 超 过 悬臂 长 度 的 １ ／ ３ ０ ０ 。
９ ２
．
梁模 型 、 梁格模 型和三 维实 体有 限元模 型 ， 不 同模 型都可 以从 不
ｌ ３ １ ２ ７ ３ ５ ０ ２ ４ ２ ３ ０ ５ ６ Ｉ ｌ ７ ２ ６ ７
图 １ 桥 梁 外 形 平 面 图
４号 墩
２ 验 算原 则
如图 ２所示分别 为在 桥梁 博士 中建 立 的单 梁模 型 、 在 Ｍｉ ｄ ａ ｓ 中建立的梁格模 型和 在 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ中建 立 的实 体有 限元 模 型 ， 梁模
单梁模型
一２ ５
梁格模型
—２ ５
＝维槿
—２ ３ ． ６
第二跨 跨中 第三跨跨 中
主 梁 悬 臂 端
一 ９ １
一４ ６
— １ ２ ２
—６ ７
— ９ ． ８ ２ ． ５
—５ ５ ． ７
体单元和杆单 元 之 间通 过节 点耦 合 传 力 ， 全 桥共 ２ ｌ万 个 节 点 ， ３ ． ２ 预应 力荷 载 下的计 算 结果 如表 ３所示为预应力作用下不 同模 型 的支座反力 汇总 ， 表 中 中的容许 值进行 比较 ， 判 断桥梁是 否满足规 范 ２号 ～ ４号墩反力与两者差异很大 ， 但反力 方 向相 同 ； 如 表 ４所 示 对模型进行静力分 析后 ， 提取最不 利关键截 面和 节点 的应力 显示 ， 单梁模 型和梁格模 型 下各墩 处反 力相差 不大 ， 但 实体 模型 和挠度 ， 与规 范
分 析对 比， 结果表明 ： 不 同模 型都可以准确表达桥梁 的纵 向受力特性 ， 实际 工程 中可 根据研究重点 的侧重选 用不 同模 型。 关 键词 ： 变截 面 ， 连续梁 ， 多软件 ， 建 模 比较
中图分类号 ： Ｕ ４ ４ １ 文献标识码 ： Ａ
０ 引言
桥梁结构受力分析验算 模型根据研究 重点 的不 同， 可 以有单
梯度温度效应 和车辆活载效应 。
牛腿 起台
挂孔段 支座 中心线 道路设计 中线
同模型下应力验算 点 的正应力 ， 拉 应力 为正值 ， 可见不 同模 型求
得的关键点的正应力相差不大 ， 除 ４号 点 （ ２号墩支座 下缘 ） 应力 差别相对明显外 ， 三者吻合较好。
表１ 自重 下 不 同 模 型 的 支座 反 力
变 截 面 异 形 连 续 梁 桥 多 软 件 静 力 计 算 比 较
张 四 国 闰
摘
旭
３ ０ ０ ０ ５ １ ）
（ 天津市市政工程设计研究院 ， 天津
要： 分 别利用桥梁博士 、 Ｍｉ ｄ ａ ｓ 和Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ软件建立 了某 变截 面异形连续梁桥 的单梁模型 、 梁格模型和三维 实体模型 ， 通过静 力
如表 １所示为 自重作用下不 同模 型 的支 座反 力汇总 ， 表 １中
１ 工 程背 景
如图 １ 所示为设计桥梁 的平面外形示 意 图 ， 桥梁 采用变 截面
Ｔ构结构 ， 跨 径布置为 ３×４ ０ ｍ＋ ９ ０ ｍ＋３× ４ ０ ｍ， 全长 ３ ３ ０ ｍ， 中 显示 ， 不 同模 型下的支座反力 相差不 大 ， ４号 墩为 Ｔ构 处 ， 该 处 承 跨９ ０ ｍ中间设置 ２ ０ ｍ跨径挂孔 以释放温度 力 ， 混凝 土强度 等级 担 了桥梁 ６ ０ ％ 以上 的重量 ； 如表 ２ 所示 为 自重作用下不 同模 型的
型中点 １ ～点 １ ０为应力验 算点 。在 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ中， 采用 Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ４ ５实体 单元模 拟 主桥混 凝土 ， 采用 Ｌ ｉ ｎ ｋ ｌ ０单 元模 拟预应 力钢 束 ＇ ， 实
７ １万 个 单 元 。
模型
第 一跨 跨 中
表２ 自重下不同模型参考点 的位移
第４ １ 卷 第２ ０期 ２ ０ １ ５年 ７ 月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏ １ ． ４１ Ｎｏ． ２ ０
Fra Baidu bibliotek
Ｊ ｕ １ ． ２ ０ １ ５
・１ ５ ９ ・
文章编号 ： １ ０ ０ ９ — ６ ８ ２ ５（ ２ ０ １ ５） ２ ０ — ０ １ ５ ９ — ０ ３
模型
１号 墩 ２号 墩 ３号 墩
ｋ Ｎ
＝雒樽
１ ２ ９ ０ ９ ３ ４ ｌ ６ ４ ２ ２ ７ ８ ８ ｌ ｌ ８ ３ ５ ０
单梁模型
１ ２ ２ ０ ｏ ３ ４ ６ ０ ｏ ２ ３ ７ ｏ ｏ ｌ １ ７ Ｏ ０ ０
梁格模型
纵、 横梁所代 表局部 范围 内板 的刚度 相 同的等 效梁格 代表 ， 是对
原结 构的一种人 为离散 ， 其 物理 意义 是 ： 假 定 把 分 散 在 桥 梁 上 部
结构 的每一部分 的弯曲与扭 转刚度集 中到与其相 邻 的梁格 内 ， 确 保 等效后 的梁格 与实 际桥梁 在相 同 的荷载作 用下 恒具 有相 同 的 挠度， 且任 一梁格 内弯矩 、 剪力 和扭 矩应 等于该 梁格 所代 表 的实
际结 构部分 的内力 ， 本质上为梁模型 ， 纵横向梁格分别显示桥梁纵
横向受力特性 ， 建模相对简单 ， 验算 方法明确… 。本 文将分别对 同
一
图 ２ 单梁模 型、 梁格模型和实体模型
结构 的不 同模型进行建模 和比较 ， 对 比出不 同方法的优缺点 。
３ 单 － Ｔ况计算 结 果
３ ． １ 自重作 用 下计算 结果
Ｃ ５ ０ ， 挂孔 采用牌号为 Ｑ ３ ４ ５钢材 。结 构 验算 时考虑 结构 自重 、 预 位移汇总 ， 下挠 为负值 ， 表 中显示 不 同模型 求得 的各跨 跨 中位 移 应力和温度荷 载 ， 升温按 ２ ０℃ 考虑 ， 降温 按 一２ ０℃考 虑 ， 不 考虑 相差不大 ， 但 主梁悬臂 端 的竖 向挠 度相 差很 大 ； 如 图 ３所示 为不
并乘以挠度长期增长 系数所得 的长期挠度值 ， 在 消除结 构 自重 产
生的长期挠度后 ， 梁 式 桥 主 梁 的最 大 挠 度 处 不 应 超 过 计 算 跨 径 的 １ ／ ６ ０ ０ ， 主 梁 悬 臂 端 不 应 超 过 悬臂 长 度 的 １ ／ ３ ０ ０ 。
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梁模 型 、 梁格模 型和三 维实 体有 限元模 型 ， 不 同模 型都可 以从 不
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图 １ 桥 梁 外 形 平 面 图
４号 墩
２ 验 算原 则
如图 ２所示分别 为在 桥梁 博士 中建 立 的单 梁模 型 、 在 Ｍｉ ｄ ａ ｓ 中建立的梁格模 型和 在 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ中建 立 的实 体有 限元 模 型 ， 梁模