正交异性板桥面结构的受力特点简析及结构设计优化

念 比用 有 限元计 算 软件 的计算 清 晰 。适 用 于桥 面 结 构构 件 的 初 步 选 取 ， 可 作 为钢 箱 梁 结 构 设 计 和 结 构优 化 的参考 。
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图 ３ 桥 面纵 向 Ｕ型 加 劲 肋 结 构 形 式
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１ 钢箱梁结构形式简介
荷 的作 用 。显 然 ， 桥 面结 构 的 变 形 与桥 面 结 构 的
图２ Ｕ型 加 劲 肋 详 图
刚性有 关 ， 即与桥 面 板 厚 度 、 Ｕ型 肋 的大 小及 横 隔
作者简介 ：范国政（ １ ９ ６ ５ ． ０ ３一 ） ， 男， 工学学士 ， 高级工程师 ， Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ２ ７ ６ ５ ９ １ ２ ２ ４ ９ ＠ｑ ｑ ． ＠ ｏ ｍ。
越大。
载 重车 的 后 轴 主要 有 三 种 类 型 ： 一轴 、 两轴 、 三轴 ， 通 常是 载重 量 越 大 ， 轴 数 越 多 。本 文 以三 后 轴 的 车 型 进 行 分 析 。 轮 印 作 用 于 桥 面 的 不 同 部
为 了 了解桥 面结 构 在 轮 印 载荷 作 用 下 的受 力 特性 ， 把 结 构 的 内力 看 作 是 由轮 印 载 荷 作 用 下 所 引起 的内力 （ 不考 虑 Ｕ 型肋 间的相 对变 形 ） 和 Ｕ型 肋 问 的相 对 变 形 所 引 起 的结 构 内力 两 部 分 组 成 。 其 中， Ｕ 型肋 间 的 相 对 变 形 量 可 由单 根 Ｕ 型 肋 在
图１ ～图 ４示 意 了扁 平 闭 合 流线 型钢 箱 梁 的
结 构形式 ， 纵 向加 强 筋采 用 倒梯 形 闭合 结 构 ， 习惯 上 称作 Ｕ型加 劲肋 ， 厚 度一般 为 ８ ａ ｒ ｍ， 桥 面板 厚 度
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般为 １ ２—１ ６ ａ ｒ ｍ。Ｕ型肋 与 桥 面板 焊 接 连 接 ， 要
受力特点 ， 可作为钢箱梁结构设计和结构优化 的参考 。
关键 词 ：悬 索桥 ；钢 箱 梁 ； 钢 桥 面板 设 计 中图分类号 ： Ｕ ４３ ． ３ ２ 文献 标 识 码 ： Ｂ
０ 引言
本 文通 过对 正交 异 性 钢箱 梁 桥 面 结 构作 适 当 简化 ， 用 平 面刚架 结 构 分析 了桥 面 板 的受 力 ， 揭 示 了桥 面结 构 的 受 力 特 点 。 就 精 度 而 言 ， 不 如 用 有 限元计 算软 件 的计 算 精 确 ， 但 在 受 力特 点 方 面 ， 概
范 国政 ，涂 常 卫
（ １ ． 广 东 省 公 路 建 设 有 限 公 司 虎 门二 桥 分 公 司 ， Ｆ － ￣ ＇ Ｈ ５ １ １ ４ ４ ７ ； ２ ． 广东省公路建设有限公司 ， 广州 ５ １ ０ ６ ２ ３ ）
摘要 ： 通过对正交异性钢箱梁桥 面结构作适 当简 化 ， 用 平面 刚架结构 分析 了桥面板 的受力 ， 揭示 了桥面 结构 的
个 典 型位 置 （ 图６ ） ： （ １ ） 轮 印中 心位 于 ｕ型肋 的对
称轴一 工 况 １ ； （ ２ ） 轮 印 中心位 于 ｕ型肋 腹 板 一工 况２ ； （ ３ ） 轮 印 中心 位 于 两 Ｕ型 肋 间 的 中 间位 置一
工况 ３ 。
为考察 纵 向 ｕ肋 的 受 力 情 况 ， 截 取 ６个 横 隔 壁 之 间 的一 根 ｕ 肋作 为考 察 对 象 ， 把 纵 向 ｕ肋 看 作 简支 于横 隔壁 的连续 梁 ， 端 部 简 化 为 固定 端 ， 计 算 中忽 略剪 力 的影 响 。对 于后 轴 具 有 ３根 轴 的 车
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３ ４－
２ ０ １ ４年 第 ５期
范 国政 ， 等
正交 异性 板桥 面结 构 的受力 特点 简析 及结 构设 计优 化
集 中载荷 作用 下 的连续 梁求 得 。
总第 １ ３ ４期
板 的间距 有 Βιβλιοθήκη 。桥 面 结 构 的 刚 性 越 小 ， 变 形 会 越
大， 影 响面 积 也 就 越 大 。变 形 会 在 构 件 内 部 产 生 相应 的变形 内力 ， 变形越大， 变 形 引起 的 内力 也 就
位， 桥 面结 构 会 有 不 同 的响 应 。从 顺 桥 向 （ 纵 向）
看， 轮 印相对 于结 构 构 件 的位 置 ， 有 两 个 典 型位 置
（ 图５ ） ： 最 后轴位 于横 隔壁 位 置 、 后 中轴 位 于横 隔
壁 之 间的跨 中 。
图 ５ 车 轴相 对 于 横 隔 壁 的 位 置
从 横 桥 向看 ， 轮 印相 对 于 Ｕ型 肋 的位 置 ， 有 三
本 文参 照 规 范 和 目前 常 用 的 结 构 构 件 规 格 ， 对 结构 受力 进行估 算 。取 桥 面板 厚 度 ｔ ＝１ ４ ｍｍ， Ｕ 型肋规 格取 为 Ｕ ８×２ ８ ０×３ ０ ０ ／ ２ ０ ０（ × ｈ×ｗ ／ ｖ ） ， 横 隔壁 间距 取 为 Ｌ＝ ４ ０ ０ ０ ｍ ｍ 和 Ｌ＝３ ２ ０ ０ ｍｍ。 ２ ． ２ 纵 向 Ｕ肋 的受 力情 况
２ ０ １ ４年第 ５期
广 东 公 路 交 通 Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ Ｄ ｏ ｎ ｇ Ｇ ｏ ｎ ｇ Ｌ ｕ Ｊ ｉ ａ ｏ Ｔ ｏ ｎ ｇ
总第 １ ３ ４期
文章 编号 ： １ ６ ７ １ — ７ ６ １ ９ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ５— ０ ０ ３ ４— ０ ５
正 交 异 性 板 桥 面 结 构 的 受 力 特 点 简 析 及 结 构 设 计 优 化
轮 印
求７ ５ ％ 以上 的熔 透率 。
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图 ４ 部 分 桥 面 平 面 图 图 １ 扁 平 钢 箱 梁 横 隔 板 处 结 构 形 式
２ 受力分析 （ 应力估算）
２ ． １ 计 算简 图的选 取
汽 车在 桥 面 上 行 驶 ， 其 对 桥 面产 生 的 载 荷 通 过 车轮 （ 轮 印） 作用 于 桥 面 。在 轮 印 载 荷 作 用 下 ， 桥 面结 构会 对载荷 作 出反应 ， 产 生 变形 ， 起 分 散 载