斜支承彎梁橋的力學(xué)性能分析.pdf

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1、50橋梁檢測(cè)與加固2012年第1期斜支承彎梁橋的力學(xué)性能分析付小平(武漢鐵路橋梁學(xué)校橋梁科，湖北武漢430052)摘要：為了解斜支承彎梁橋的受力性能，應(yīng)用結(jié)構(gòu)有限元分析軟件ANSYS建立斜支承單跨彎梁模型，詳細(xì)分析斜度、彎扭剛度比、荷載類型等對(duì)斜支承彎梁內(nèi)力的影響，繪2基本假定及計(jì)算模型制的大量曲線清晰顯示了各項(xiàng)因素對(duì)斜支承彎梁內(nèi)力的影為便于分析斜支承彎梁橋的力學(xué)性能，將其縱響規(guī)律。研究結(jié)果表明：集中荷載P作用于跨中時(shí)，當(dāng)斜度向抗彎剛度及抗扭剛度均集中于結(jié)構(gòu)軸線處，即采a一0。、90。，一O。時(shí)，斜支承彎梁的內(nèi)力不再隨彎扭剛度比用1根彎梁計(jì)算模型。假定彎梁為位于水平面內(nèi)的變化，但對(duì)于一般斜度的

2、斜支承彎梁(如斜度小于90。)，跨中彎矩隨彎扭剛度比k的增大而增大，扭矩則隨的增大而具有等曲率、等截面的平面彎梁，在進(jìn)行分析時(shí)忽略減?。患泻奢dP作用于梁時(shí)，當(dāng)彎扭剛度比增大到一定范了約束扭轉(zhuǎn)及截面畸變的影響，近似地認(rèn)為截面形圍時(shí)跨中截面彎矩不變，彎扭剛度比越大，扭矩越小，扭矩曲心與扭轉(zhuǎn)中心相重合，并應(yīng)用結(jié)構(gòu)有限元分析軟件線越接近坐標(biāo)軸。ANSYs的Beam4梁單元對(duì)斜支承彎梁建模。關(guān)鍵詞：彎梁橋；斜交橋；斜度；力學(xué)特性；有限元法無論是設(shè)置柔性橫隔板還是設(shè)置端橫梁的斜支承彎梁橋，根據(jù)其實(shí)際構(gòu)造特點(diǎn)，均可認(rèn)為結(jié)構(gòu)沿斜支承方向具有很大的剛度，對(duì)于任意單跨斜支承彎1引言梁，梁端繞支承線垂線方向的轉(zhuǎn)動(dòng)

3、約束可用沿支承在現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程尤其是橋梁工程中，彎梁橋的線布置的2個(gè)支點(diǎn)加以描述。計(jì)算示意如圖1所應(yīng)用已相當(dāng)廣泛。彎梁橋是具有獨(dú)特流線型的結(jié)示，A、B兩端的斜度分別用a、來表示，對(duì)于由徑向構(gòu)，線條流暢、明快、生動(dòng)，能夠給人以美的享受。這逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)至支承線方向所形成的斜度，規(guī)定為負(fù)，樣設(shè)計(jì)的橋梁結(jié)構(gòu)使建筑本身和周圍的環(huán)境協(xié)調(diào)一反之為正。圖1所示斜度、均為負(fù)。致，符合人們的審美要求，但對(duì)于彎梁橋的設(shè)置，有時(shí)要適應(yīng)地形、地物限制，會(huì)采取一些復(fù)雜形式的橋梁結(jié)構(gòu)，如斜支承彎梁橋。對(duì)彎梁橋的計(jì)算理論和設(shè)計(jì)方法，國內(nèi)、外各大專院校、科研、設(shè)計(jì)單位都已進(jìn)行了一些探索，并取圖1斜支承彎梁計(jì)算示意得了一定的研究成果

4、EI~6j，可供內(nèi)力分析或配筋設(shè)計(jì)之用。對(duì)于彎梁橋的動(dòng)力分析方面，國內(nèi)學(xué)者也3斜支承彎梁橋的受力性能分析已著手研究，并取得了可喜的成果[7]，為廣大橋梁工作者學(xué)習(xí)曲線梁的基本力學(xué)性能方面創(chuàng)造了條件。為了研究斜支承彎梁橋的受力性能，選取圓心但是，斜支承彎梁橋的研究相對(duì)來說比較少。文獻(xiàn)角一30。、曲率半徑R===76．394m的斜支承彎梁[8]、[9]對(duì)非徑向支承彎梁橋的計(jì)算方法和荷載橫橋進(jìn)行分析?？紤]到外荷載為滿跨豎向均布荷載q向分布的簡化計(jì)算進(jìn)行了研究。文獻(xiàn)Elo]建立各種和跨中豎向集中荷載P兩種形式。借助結(jié)構(gòu)有限偏心支承情況下曲線梁橋的有限元模型，提出了一元分析軟件ANSYS建立彎梁模型，對(duì)

5、模型每0．5種“點(diǎn)單元”來統(tǒng)一模擬彈性支座和剛性支座，使得Il1．劃分1個(gè)單元，共80個(gè)單元。分析斜度、荷載類軟件的實(shí)現(xiàn)十分方便。本文以某斜支承彎梁橋?yàn)樾汀澟偠缺葘?duì)斜支承彎梁受力性能的影響規(guī)律。例，對(duì)其力學(xué)性能進(jìn)行分析。圖2、圖3分別示出集中荷載P作用下，彎扭剛收稿日期：2Ol2o卜一05作者簡介：付小平(1981一)，男，助理講師，2004年畢業(yè)于蘭州工業(yè)大學(xué)建筑工程專業(yè)，工學(xué)學(xué)士，2009年畢業(yè)于蘭州交通大學(xué)橋梁與隧道‘程專業(yè)學(xué)碩土總第8期斜支承彎梁橋的力學(xué)性能分析51吡．委＼輯度比走一1，斜度a一00、45。、90。，—O。時(shí)斜支承單跨同樣的規(guī)律，但扭矩峰值分別出現(xiàn)在6O。和8O。，

6、這黜姍咖啪姍。姍㈣瑚∞3∞2∞0∞∞∞∞彎梁的彎矩和扭矩。由圖2可知，當(dāng)梁的兩端支承說明彎扭剛度比越大扭矩峰值出現(xiàn)時(shí)的斜度越大。均為正交支承(a—一0。)時(shí)，兩端的彎矩均為零；當(dāng)梁的B端斜度一O。時(shí)，不論A端斜度如何變化，梁的B端彎矩都等于零，A端彎矩隨斜度a的增大而增大。由圖3可以看出，當(dāng)兩端斜度a——O。和一90。，p=o。時(shí)的兩條曲線有1個(gè)交點(diǎn)，這表明在這2種支承下梁的扭矩在梁長約17．5m處相等。圖4P作用下跨中截面彎矩隨斜度變化曲線目●Z05101520253O354O荷載位置／m—◆一a=口=0?！?a=45。，口=O?！猘=90。，．B=0。圖2集中荷載P作用下梁的彎矩圖5P作

7、用下跨中截面扭矩隨斜度變化曲線圖6、圖7示出了集中荷載P作用于梁時(shí)，在彎扭剛度比志一1時(shí)相應(yīng)各斜度跨中截面的內(nèi)力變化曲線。從圖6可以看出，當(dāng)集中荷載P作用于跨中時(shí)，跨中截面彎矩達(dá)到最大值；當(dāng)集中荷載P作用于梁兩端時(shí)，跨中截面彎矩為零，且隨著斜度的增大051O152O253O3540跨中彎矩減小。從圖7可以看出，扭矩隨荷載位置荷載位置／m—-●一a=盧=O?！?_-a=45。，口=O?！?a=90