正交异性钢桥面板有效宽度简化计算方法探讨
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本 文 以某 特 大 桥 主 桥 典 型 桥 面 试 验 为 背 景 ，通 过 模 型 试 验及 空间板 壳 法 （简称 ｓＰ法 ）分 析 ，结 合 《日本 道 桥示 方 书》，对 ｓＦ法进行 了验证 。
的一 个 节 段 （包 括 下 弦 杆 、纵 肋 、横 梁 、横 肋 及 桥 面板 等 ）进 行 研究 ，测试各工况下 整体钢 桥面 的力学 性能 ，并 以此 为基础 验证 ＳＦ法简化计算 的合理性 。静 载模 型试验 的主要 设计要 求及细节 与实桥相 同。
【关键词 】 正 交异性整体钢桥 面板 ； 模 型试验 ； 空间杆 系法 ； 规 范验证
【中图分 类号 】 Ｕ４４３．３１
【文献标 志码 】 Ａ
近年来 ，随着 中国铁路 的快速 发展 ，正 交异性 整体 钢桥 面得到 了越来越多 的应用 。 目前 ，整体钢桥 面 的计算 主要包 括空 间杆 系法 （简称 ｓＦ法 ）、空 间板梁法 （简称 ＳＰＢ法 ）及空 间板壳法 （简称 ｓＰ法 ）。
图 １ 榕 江特 大桥 主 桥 １／２主 桁 三 维 图
静 载 试 验 考 虑 以下 工 况 ： 工 况 １：第 一 体 系下 弦轴 力 模 拟 ； 工况 ２：双线列 车活 载模拟 （加载位—— 横梁／肋上 ）； 工况 ３：单线列车活 载模拟 （加载位—— 横梁／肋上 ）； 工况 ４：双线列车活 载模拟 （加载位—— 横梁／肋 间）； 工况 ５：单线列车活载模拟 （加载位—— 横梁／肋 间）。 １．２ 测 点布 置 综合考虑各工况下主要受力构件参 与受力 的力学性 能 ， 应 力 测 试 截 面 和 位 移 测 试 截 面 布 置 见 图 ２、图 ３所 示 。 １．３ 实测 结 果 与 有 限元 结 果 对 比 １．３．１ 实测 与 ＳＰ模 型 对 比 仅以工况 ３为例 ，通 过实测数 据与 ｓＰ模型 的分析结 果 对 比，说 明 ｓＰ法 分析结 果 的合 理性 （图 ４～图 ７）。通 过 ｓＰ 法 和 ＳＦ法 分 析 结 果 的 对 比 ，间接 证 明 ＳＦ法 的合 理 性 。 从 图 ４一图 ７可 见 ，桥 面纵 、横 向 实 测 位 移 与 ＳＰ法 分 析 得到的结果基本一 致 ，相互 验证 了实测结 果 的可靠 性 与 ｓＰ 法 的 有 效 性 。 １．３．２ ＳＰ法 分 析 结 果 与 ｓＦ法 结 果 对 比 由于实测数据 测 点 较少 ，且 实测 数 据具 有 一定 的离 散 性 ，在 ｓＰ法与实测能够较好 吻合 的情况 下 ，对 比 ｓＰ法 与 ｓＦ
１ 模型 试验
１．１ 试 验概 述 某连续钢桁梁柔性拱桥 ，其模 型示 意见 图 １所示 。为 了
能更真实 的反映桥面系统 的工作状态 ，本试 验取实桥钢桁 梁
［定 稿 日期］２０１６—０３—０２ ［作者 简介 ］左宪章 （１９８１～），男，工 学硕士 ，工程 师 ，主 要 从 事 桥 梁 施 工 技 术 。
四川Ｉ建筑 第 ３６卷 ２期 ２０１６．来自百度文库
ｌ６９
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ｌ４９７ ５ １６８７ ７Ｉ １３７５ ５ 。 １３７５ ５ Ｉ １３７５ ５ Ｉ６８７ ７Ｉ １４９７ ５
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１９９７年 ，郑凯锋教授提 出建立 与实现大跨钢桥全桥全壳 单 元 模 型 的方 法 ，同 时分 析指 出 这 一 结 构 分 析 计 算 新 方 法 所 具有 的通用性 … 。１９９９年 ，王应 良等 采用 梯形 纵 向加劲 肋 的钢桥面板第二体系应力计算 的等效 格子梁法 ，推导 了等效 分配梁的刚度 ，编写 了正交异 性板 钢桥 面 的结 构分析 程序 ， 分析 了正交异性板 的第二体 系的应力 Ｊ。为 了分析方便 ，何 畏等将钢桥划分为 以下三个结 构体 系 进 行研 究 ，即 ：在 轴 力作用下 ，桥面板参 与主梁轴 向受力 并通过剪 力引起横 梁面 外弯 曲的第一体系 ；在竖 向荷 载作 用下 ，作 为纵 、横梁 承担弯 矩的上翼缘部 分 的第 二体 系 ；作 为 弹性支 承 的各 向同性 薄 板 ，在纵 、横梁 位 移 下 引 起 薄膜 应 力 的第 三 体 系 。２００４ 年 ，陈玉骥通过下 承式板 桁结 合梁模 型试 验 ，对 主桁 和纵 梁 的挠 度 ，横梁 的竖 向、水平 位移 ，纵 、横梁 、主桁 各 杆 的应力 ， 混凝 土板 上的应力 、裂缝 分布及 宽度 进行 了分 析 ，研 究 了混 凝 土板与 主桁 结 点是 否 直 接 相 连 以及 制 动 撑对 结 构 的 影 响 Ｊ。２００８年 ，韩衍 群等 采用 有 限元法 对该 类 型桥 面结 构 中桥 面荷 载的传递情况进行分析计算 和试 验研究 ，分析 了影 响传力 比（路径传递 的荷 载与一 个节 间总荷载 的 比）的主要 因素 Ｊ。２０１０年 ，张敏 等采用空 间有 限单元法 和模 型试验 ， 研究南京 大胜关长江大桥三 主桁 （拱 ）密布 横梁体 系钢正 交 异性板整 体桥 面结构 的受力行 为 Ｊ。罗如登提 出了正交 异 性整体 钢 桥 面 系 杆 平 面 梁 简 化 计 算 方 法 ，并 给 出 了计 算 参 数 。
鹰 每 皤漕搬
正交异性钢桥 面板有效宽 度简化计算方法探讨
左 宪 章
（中铁 大桥 局集 团第 八工 程有 限公 司 ，重 庆 ４０００６４）
【摘 要 】 空间杆 系法（简称 ｓＦ法）是一种针 对整体 正 交异 性钢桥 面板 的简化计 算方 法，具 有概 念 清 晰 、计算效率 高等优点。文章 以某正 交异性钢桥 面桥 梁为背景 ，通过模 型试验及 空间板 壳法（简称 ｓＰ法）分 析 ，结合《日本道桥 示方 书》，对 ｓＦ法进行 了验证 ，并建议在进 行 ｓＦ法分析 时，对桥面板有效 宽度取值 可直接 依《日本道桥 示方书》之规定 。
的一 个 节 段 （包 括 下 弦 杆 、纵 肋 、横 梁 、横 肋 及 桥 面板 等 ）进 行 研究 ，测试各工况下 整体钢 桥面 的力学 性能 ，并 以此 为基础 验证 ＳＦ法简化计算 的合理性 。静 载模 型试验 的主要 设计要 求及细节 与实桥相 同。
【关键词 】 正 交异性整体钢桥 面板 ； 模 型试验 ； 空间杆 系法 ； 规 范验证
【中图分 类号 】 Ｕ４４３．３１
【文献标 志码 】 Ａ
近年来 ，随着 中国铁路 的快速 发展 ，正 交异性 整体 钢桥 面得到 了越来越多 的应用 。 目前 ，整体钢桥 面 的计算 主要包 括空 间杆 系法 （简称 ｓＦ法 ）、空 间板梁法 （简称 ＳＰＢ法 ）及空 间板壳法 （简称 ｓＰ法 ）。
图 １ 榕 江特 大桥 主 桥 １／２主 桁 三 维 图
静 载 试 验 考 虑 以下 工 况 ： 工 况 １：第 一 体 系下 弦轴 力 模 拟 ； 工况 ２：双线列 车活 载模拟 （加载位—— 横梁／肋上 ）； 工况 ３：单线列车活 载模拟 （加载位—— 横梁／肋上 ）； 工况 ４：双线列车活 载模拟 （加载位—— 横梁／肋 间）； 工况 ５：单线列车活载模拟 （加载位—— 横梁／肋 间）。 １．２ 测 点布 置 综合考虑各工况下主要受力构件参 与受力 的力学性 能 ， 应 力 测 试 截 面 和 位 移 测 试 截 面 布 置 见 图 ２、图 ３所 示 。 １．３ 实测 结 果 与 有 限元 结 果 对 比 １．３．１ 实测 与 ＳＰ模 型 对 比 仅以工况 ３为例 ，通 过实测数 据与 ｓＰ模型 的分析结 果 对 比，说 明 ｓＰ法 分析结 果 的合 理性 （图 ４～图 ７）。通 过 ｓＰ 法 和 ＳＦ法 分 析 结 果 的 对 比 ，间接 证 明 ＳＦ法 的合 理 性 。 从 图 ４一图 ７可 见 ，桥 面纵 、横 向 实 测 位 移 与 ＳＰ法 分 析 得到的结果基本一 致 ，相互 验证 了实测结 果 的可靠 性 与 ｓＰ 法 的 有 效 性 。 １．３．２ ＳＰ法 分 析 结 果 与 ｓＦ法 结 果 对 比 由于实测数据 测 点 较少 ，且 实测 数 据具 有 一定 的离 散 性 ，在 ｓＰ法与实测能够较好 吻合 的情况 下 ，对 比 ｓＰ法 与 ｓＦ
１ 模型 试验
１．１ 试 验概 述 某连续钢桁梁柔性拱桥 ，其模 型示 意见 图 １所示 。为 了
能更真实 的反映桥面系统 的工作状态 ，本试 验取实桥钢桁 梁
［定 稿 日期］２０１６—０３—０２ ［作者 简介 ］左宪章 （１９８１～），男，工 学硕士 ，工程 师 ，主 要 从 事 桥 梁 施 工 技 术 。
四川Ｉ建筑 第 ３６卷 ２期 ２０１６．来自百度文库
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ｌ４９７ ５ １６８７ ７Ｉ １３７５ ５ 。 １３７５ ５ Ｉ １３７５ ５ Ｉ６８７ ７Ｉ １４９７ ５
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１９９７年 ，郑凯锋教授提 出建立 与实现大跨钢桥全桥全壳 单 元 模 型 的方 法 ，同 时分 析指 出 这 一 结 构 分 析 计 算 新 方 法 所 具有 的通用性 … 。１９９９年 ，王应 良等 采用 梯形 纵 向加劲 肋 的钢桥面板第二体系应力计算 的等效 格子梁法 ，推导 了等效 分配梁的刚度 ，编写 了正交异 性板 钢桥 面 的结 构分析 程序 ， 分析 了正交异性板 的第二体 系的应力 Ｊ。为 了分析方便 ，何 畏等将钢桥划分为 以下三个结 构体 系 进 行研 究 ，即 ：在 轴 力作用下 ，桥面板参 与主梁轴 向受力 并通过剪 力引起横 梁面 外弯 曲的第一体系 ；在竖 向荷 载作 用下 ，作 为纵 、横梁 承担弯 矩的上翼缘部 分 的第 二体 系 ；作 为 弹性支 承 的各 向同性 薄 板 ，在纵 、横梁 位 移 下 引 起 薄膜 应 力 的第 三 体 系 。２００４ 年 ，陈玉骥通过下 承式板 桁结 合梁模 型试 验 ，对 主桁 和纵 梁 的挠 度 ，横梁 的竖 向、水平 位移 ，纵 、横梁 、主桁 各 杆 的应力 ， 混凝 土板 上的应力 、裂缝 分布及 宽度 进行 了分 析 ，研 究 了混 凝 土板与 主桁 结 点是 否 直 接 相 连 以及 制 动 撑对 结 构 的 影 响 Ｊ。２００８年 ，韩衍 群等 采用 有 限元法 对该 类 型桥 面结 构 中桥 面荷 载的传递情况进行分析计算 和试 验研究 ，分析 了影 响传力 比（路径传递 的荷 载与一 个节 间总荷载 的 比）的主要 因素 Ｊ。２０１０年 ，张敏 等采用空 间有 限单元法 和模 型试验 ， 研究南京 大胜关长江大桥三 主桁 （拱 ）密布 横梁体 系钢正 交 异性板整 体桥 面结构 的受力行 为 Ｊ。罗如登提 出了正交 异 性整体 钢 桥 面 系 杆 平 面 梁 简 化 计 算 方 法 ，并 给 出 了计 算 参 数 。
鹰 每 皤漕搬
正交异性钢桥 面板有效宽 度简化计算方法探讨
左 宪 章
（中铁 大桥 局集 团第 八工 程有 限公 司 ，重 庆 ４０００６４）
【摘 要 】 空间杆 系法（简称 ｓＦ法）是一种针 对整体 正 交异 性钢桥 面板 的简化计 算方 法，具 有概 念 清 晰 、计算效率 高等优点。文章 以某正 交异性钢桥 面桥 梁为背景 ，通过模 型试验及 空间板 壳法（简称 ｓＰ法）分 析 ，结合《日本道桥 示方 书》，对 ｓＦ法进行 了验证 ，并建议在进 行 ｓＦ法分析 时，对桥面板有效 宽度取值 可直接 依《日本道桥 示方书》之规定 。