橋梁深受彎構(gòu)件探討

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1、橋梁深受彎構(gòu)件探討摘要：探討橋梁深受彎構(gòu)件與一般梁在內(nèi)力計(jì)算中的并異，并指出深受彎構(gòu)件在內(nèi)力計(jì)算時(shí)要注意的問(wèn)題，同吋總結(jié)了深受彎構(gòu)件強(qiáng)度驗(yàn)算相對(duì)兩個(gè)規(guī)范之間的差異，應(yīng)用于橋梁中深受彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：深受彎構(gòu)件，短梁，深梁，彎矩，剪力，配筋在大跨連續(xù)梁橋以及斜拉橋設(shè)計(jì)中，在中墩橫梁、橋塔下橫梁位置，橫梁截面高度比較高，如果支座間距比較小，就會(huì)有其長(zhǎng)細(xì)比（亦稱跨高比）一計(jì)算跨度與截而高度Z比比較小的情況，當(dāng)簡(jiǎn)支梁，連續(xù)梁時(shí)，稱為“短梁S當(dāng)簡(jiǎn)支梁，連續(xù)梁時(shí)，稱為“深梁"（原橋梁規(guī)范）。水工部門和建筑部門將“短梁聞“深梁"統(tǒng)稱為深受彎構(gòu)件。木文將重點(diǎn)討論橋梁設(shè)計(jì)中深

2、受彎構(gòu)件的計(jì)算過(guò)程及和應(yīng)計(jì)算結(jié)果的比較。短梁、深梁、常規(guī)梁的內(nèi)力計(jì)算比較簡(jiǎn)支深受彎構(gòu)件與常規(guī)梁的內(nèi)力計(jì)算方法一致，木條將討論短梁、深梁、曲規(guī)梁為連續(xù)梁情況下的內(nèi)力計(jì)算。通過(guò)試驗(yàn)分析確定的具有不同跨高比的均質(zhì)彈性簡(jiǎn)支梁（開(kāi)裂前）在承受均布荷載w時(shí)，其跨中水平彎曲盈利的分布情況叮以看出：深梁的正截而應(yīng)變分布不再符合平截而假定，而且跨高比越小，這種現(xiàn)象就越明顯。這是由于深梁的尺寸比例與普通鋼筋混凝土淺梁不同，故其性能與其說(shuō)屬于一維構(gòu)件，不如說(shuō)是二維構(gòu)件，且為雙向受力。因此，受彎前為平面的截面，受彎后不再保持平面，應(yīng)力分布也不能再看作是線性的。而在普通梁中被略去不及的剪

3、切變形，現(xiàn)在深梁中要比純彎矩所產(chǎn)生的變形大的多。因此受壓區(qū)的應(yīng)力分布，即使還在彈性階段，已經(jīng)屬于非線性性質(zhì)；在極限荷載階段，混凝土屮的壓應(yīng)力分布不像普通梁那樣成拋物形卅線分布，應(yīng)力值也不相同。此外,這種梁開(kāi)裂厚將引起內(nèi)力重新分布，從而使梁的破壞特征和承載力也與普通鋼筋混凝土梁不同，隨著跨高比的減小，這些差異會(huì)更加明顯。為了驗(yàn)證這一結(jié)論,采用有限單元計(jì)算方法，通過(guò)實(shí)體單元與梁?jiǎn)卧獌煞N模型，計(jì)算梁截面內(nèi)力的差異。（驗(yàn)證所釆用的軟件為MIDAS）（1）、長(zhǎng)細(xì)比時(shí)的內(nèi)力情況（短梁）圖一短梁構(gòu)件立面、斷面示意圖由上圖知:加載方式按總重240000kN,其中實(shí)體單元按上表面

4、的面荷載加載q=2500kN/m2；梁?jiǎn)卧淳己奢dq=10000kN/m計(jì)。由于深受彎構(gòu)件受剪切變形影響，實(shí)休單元?jiǎng)澐值木戎苯佑绊懹?jì)算結(jié)果,經(jīng)過(guò)試算,當(dāng)實(shí)體單元按0.25mx0.25mx0.25m劃分時(shí)，計(jì)算結(jié)果就和對(duì)穩(wěn)定，精度對(duì)計(jì)算結(jié)果影響不大，因此，實(shí)體模型按0.25mx0.25mx0.25m劃分單元，相應(yīng)梁?jiǎn)卧Ｐ桶?.25m一個(gè)單元?jiǎng)澐帧Ｗ罱K計(jì)算結(jié)果只考慮外荷載作用，沒(méi)有考慮自重影響。表1兩種模型短梁剪力比較表表2兩種模型短梁彎矩比較表由以上兩個(gè)表格可以看出，梁?jiǎn)卧Ｐ团c實(shí)體單元模型索的內(nèi)力值是有茅異的，剪力相差10%?20%（不計(jì)入懸臂段），跨中正

5、彎矩實(shí)體單元模型大于梁?jiǎn)卧Ｐ?0%?50%左右，支點(diǎn)處負(fù)彎矩實(shí)體單元模型小于梁?jiǎn)卧Ｐ?0%?95%左右，因此，在短梁設(shè)計(jì)中，剪力與一般梁?jiǎn)卧牟町惒⒉缓芏?，但彎矩的差異就比較明顯，并且正彎矩與負(fù)彎矩的差異比例以及大小關(guān)系都是有區(qū)別的，所以要特別注意到這些問(wèn)題，避免在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中出現(xiàn)誤差和錯(cuò)誤。（2）、長(zhǎng)細(xì)比時(shí)的內(nèi)力情況（深梁）圖二深梁構(gòu)件立面、斷面示意圖由上圖知：加載方式同第（1）條。最終計(jì)算結(jié)果只考慮外荷載作用，沒(méi)有考慮自重影響。表3兩種模型深梁剪力比較表表4兩種模型深梁彎矩比較表注：（彎矩單位：kN.m）從計(jì)算結(jié)果看，深梁的剪力值兩種計(jì)算模型相差不大于

6、10%,彎矩值相差在30%?238%之間，彎矩差異比較明顯。由以上短梁、深梁與一般連續(xù)梁的計(jì)算結(jié)果比較得出，連續(xù)深梁的彎矩和剪力與一般連續(xù)梁不同，其跨中正彎矩比一般連續(xù)梁偏高，支座負(fù)彎矩偏小丁一般連續(xù)梁，并隨跨數(shù)與跨高比的不同而不同。在實(shí)際工程的具體設(shè)計(jì)中，鋼筋混凝土連續(xù)深梁的內(nèi)力暫不考慮塑性內(nèi)力重分布，按彈性理論的方法計(jì)算，具體的內(nèi)力計(jì)算方法可采用彈性有限元法。當(dāng)連續(xù)深梁N5跨吋，中間跨的內(nèi)力與無(wú)限跨數(shù)的中間跨內(nèi)力基木相同，所以多于5跨的連續(xù)深梁，可近似取5跨計(jì)算，連續(xù)深梁V5跨時(shí)，按實(shí)際跨數(shù)予以計(jì)算。深梁支座對(duì)內(nèi)力的影響因素在橋梁設(shè)計(jì)屮，連續(xù)梁考慮支座寬度對(duì)

7、負(fù)彎矩折減的影響，折減后的負(fù)彎矩不小于未經(jīng)折減的彎矩的0.9倍，那么連續(xù)深梁是否也需要考慮支座寬度對(duì)負(fù)彎矩的折減效應(yīng)，折減的比例如何確定，在此，以第1條屮深梁的計(jì)算模型為基礎(chǔ)，考慮支座寬度（設(shè)支座平面尺寸為lmxlm），比較模擬支座對(duì)負(fù)彎矩值的變化。并且支座豎向剛度對(duì)支座截血負(fù)彎矩的影響也是需要考慮的。表5支座模擬方式不同的彎矩值比較表將支座實(shí)際尺寸模擬在模型當(dāng)中，并考慮支座豎向彈性系數(shù)的影響，得到的彎矩值小于單支點(diǎn)模擬支座的實(shí)體模型，相當(dāng)于支點(diǎn)處負(fù)彎矩進(jìn)行削峰，其計(jì)算所得彎矩值更接近實(shí)際梁所承受彎矩值，實(shí)際設(shè)計(jì)當(dāng)屮應(yīng)以此作為內(nèi)力控制值，來(lái)作為強(qiáng)度驗(yàn)算的標(biāo)準(zhǔn)。在

8、此需要計(jì)算支座的彈性系數(shù)