箱梁翼缘板的半无限板效应分析

箱梁翼缘板的半无限板效应分析 箱梁翼缘板的半无限板效应分析 238科技研究城市道桥与防洪2011年6月第6期 箱梁翼缘板的半无限板效应分析 杨立坤,黄思勇 (天津市市政 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 研究院,天津市300457) 摘要:箱梁悬臂板的常用分析 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 是按根部固结的无限宽悬臂板来计算,没有考虑到在箱梁端部附近翼缘板的半无限效 应,这样会使箱梁端部附近翼缘横向板配筋不足,从而造成危险.通过全箱梁模型和悬臂板模型进行分析,得出了当荷载作用 在箱梁自由端附近时翼缘板的根部弯矩,以及翼缘板根部弯矩集中的范围,对大悬臂箱梁的配筋设计有参考作用. 关键词:箱梁;翼缘板;大悬臂;半无限 中图分类号:U441文献标识码:A文章编号:1009—7716(2011)06,0238—04 0前言 随着我国桥梁建设事业的快速发展,大跨度 混凝土箱梁使用得越来越多,悬臂长度超过3m 的大悬臂混凝土箱梁也在大跨度连续梁,连续刚 构桥中广泛应用.但一直以来,箱梁悬臂板的计算 都是按无限长悬臂板进行计算的.《公路钢筋混凝 土及预应力混凝土桥涵设计规范}(JTGD62—2004) 中也是把箱梁悬臂板按无限宽等厚悬臂板在悬臂 端部作用一集中荷载的受力状态进行分析,没有 考虑到当车辆荷载作用到箱梁端部悬臂上悬臂板 的半无限效应.半无限长悬臂板的受力状态要比 无限长悬臂板危险得多,所以本文对车辆荷载作 用在箱梁端部悬臂上的状态进行分析. 1理论分析 对于无限宽等厚悬臂板,在自由端作用一集 中荷载时,通过理论分析可以得到: m(x.O)=一0.465F Mo=一Pl0 0=:一215/~2f.一 m(x,0)一一0.465P--.t.3b0. 式中:m(,0)——无限宽度悬臂板,根部单位宽度 上的弯矩; ‰——断臂根部总弯矩; 2广悬臂板跨径; 一荷载有效分布宽度. 上面就是《公路钢筋混凝土及预应力混凝土 桥涵设计规范}(JTGD62—2004)(下称"规范")中 悬臂板计算公式的由来.可见规范中悬臂板的计 算基于无限宽等厚悬臂板,且没有考虑实际桥梁 中的半无限板效应. 收稿日期:201I-02—14 作者简介:杨立坤(1982一),男,内蒙古赤峰人,助理工程师, 主要从事桥梁设计工作. 对于半无限板的情况,加拿大的Bakht.B给出 了当集中荷载位于悬臂行车道板横向自由边缘附 近时的悬臂根部弯矩,由于公式中的参数需要查 表,这里就不给出具体计算过程,有兴趣可以参考 相关书籍…. 悬臂板根部弯矩对于跨中和梁端的差异,国 内也做过类似的分析和实验.2003年,王健等人 选取了两根20ITI长,悬臂长度分别为1.2m和 2.0m的T形边梁进行了现场荷载实验.实验结 果表明,梁端弯矩是跨中弯矩的1.6倍左右I2J. 1988年,同济大学研究生蒋志刚同志也进行了有 机玻璃箱梁模型验证,并指出当荷载作用于距箱 梁端部3倍的悬臂板跨径范围内时,应该按半无 限悬臂板计算. 对于梁端附近的悬臂板,国外规范也有相关 的规定.日本规范规定,悬臂板端部l倍悬臂板跨 .加拿大安 径的范围内,设计考虑弯距增加1倍 大略规范规定,在距离梁端2f0范围内的悬臂板钢 筋数量加倍. 所以不考虑悬臂板近自由端附近的半无限板 效应的做法是偏于不安全的. 2力学分析 本文使用有限元软件ANSYS进行建模分析, 模型如图1,图2.悬臂长度4.5m,悬臂端部板厚 0.2m,悬臂根部0.8m.桥面铺装0.2m,车轮荷载 按45o角扩散到桥面板上.为了与常用计算模型 相一致,建立一个根部固结的悬臂板对比模型,如 图1,图2,其他条件与上一个模型一致. 首先考虑单个车轮的情况.车轮中心距离悬 臂端部1m,自箱梁的端部向箱梁跨中移动,计算车 轮在每个位置时悬臂根部的每延米弯矩,并与Sanko 公式和规范公式的结果对比,计算结果如表1. 从表1中结果可以明显看到,车轮作用在箱 梁端部和悬臂板的自由边附近时(工况l一10),悬 2011年6月第6期城市道桥与防洪科技研究239 图1全箱梁模型 图2悬臂板模型 臂根部的弯矩比车轮作用在箱梁跨中时(工况 17—27)要大好多.也就是说,在我们实际设计工作 中,箱梁的悬臂配筋沿桥梁跨径方向完全一致是 偏于不安全的.应该在悬臂靠近箱梁端部的部位 加强配筋.规范计算的结果也比全箱梁模型的结 果偏小8%,比悬臂板模型结果偏小31.6%,设计 时也要引起注意. 从单车轮计算结果(见表1,图3,图4)可以看 出,全箱梁模型的跨中弯矩要比悬臂板模型的跨 中弯矩小25%左右,这是因为全箱梁模型中箱梁 会由于车轮荷载产生变形,使箱梁翼缘板的根部弯 矩分布更加均匀.这也与蒋志刚的研究结论相近[41. 但这种变形对箱梁端部附近的翼缘板根部弯矩的 影响不是很大,全箱梁模型和悬臂板模型中的翼缘 板在箱梁端部的根部弯矩只相差5%左右.在全箱 梁模型中,近自由端的悬臂根部弯矩是跨中悬臂根 部弯矩的3倍.在悬臂板模型中,近自由端的悬臂 根部弯矩是跨中悬臂根部弯矩的2.36倍.由此可 以看出,当荷载作用在箱梁翼缘板近自由端时,翼 缘板的半无限板效应十分明显,翼缘板根部弯矩比 荷载作用在跨中时大很多.所以,实际设计中应该 对此加以注意.但这种效应也是有一定范围的,当 表1单车轮计算结果 80 l0152025 计算点位l/m 图3全箱梁模型单车轮计算结果 荷载作用在距自由端1倍悬臂长度以外时,翼缘板 的根部弯矩就十分接近于荷载作用于跨中了. 回??O 一{g毫毫 240科技研究城市道桥与防洪2011年6月第6期 100 80 童60 至 {缸'40 20 0 1Ol5202530 计算点位置/m 悬壁板模型单车轮计算结果 但是在实际中,桥梁上的荷载不会只有一个 车轮荷载,为此,我们计算了公路一级车辆荷载作 用于翼缘板的情况.车辆荷载取两后轴,即4个车 轮,结果见图5,图6及表2.跨中的翼缘板根部 弯矩,全箱梁模型比悬臂板模型小27%,与单车 轮情况相近.箱梁端部的翼缘板根部弯矩,全箱梁 模型与悬臂板模型同样十分接近,相差不到1%. 同样,在四车轮荷载下,当荷载作用在箱梁翼缘板 近自由端时,翼缘板的半无限板效应十分明显,翼 缘板根部弯矩比荷载作用在跨中时大很多.在全 箱梁模型中,近自由端的悬臂根部弯矩是跨中悬 臂根部弯矩的2.65倍;在悬臂板模型中,近自由 端的悬臂根部弯矩是跨中悬臂根部弯矩的1.94 倍.这个数值要比单车轮荷载小一些,这是由于荷 载作用的位置不同.荷载位置越靠近箱梁端部,翼 缘板根部弯矩的集中就越明显,而四车轮的荷载 状态更接近于实际状况.当车轮荷载作用于距箱 梁端部1倍悬臂板跨径以外时,翼缘板根部弯矩 就十分接近于荷载作用于跨中了,这也与单车轮 状态一致. O5lO15202530 计算点位置,m 图5全箱梁模型四车轮计算结果 lO15202530 计算点位置,m 图6悬臂板模型四车轮计算结果 表2四车轮计算结果 3结论 本文针对不同的荷载状态,对全箱梁模型和 珊瑚?0 一uv,_N量 瑚瑚?0 ^?,日毫量l皇 2011年6月第6期城市道桥与防洪科技研究241 悬臂板模型的翼缘板根部弯矩进行分析得出: (1)对于箱梁翼缘板根部弯矩计算,考虑箱梁 变形和按根部固结的悬臂板分析,差距较大,可达 20%以上. (2)荷载位置靠近箱梁端部时,翼缘板根部弯 矩的集中效应明显,对于全箱梁模型,箱梁端部翼 缘板根部弯矩可达跨中的2.5倍以上.对于悬臂 板模型,箱梁端部翼缘板根部弯矩也有跨中的2 倍左右. (3)翼缘板根部弯矩在箱梁端部附近的集中 现象在距离箱梁端部1倍悬臂长度范围内比较明 显,此范围以外就已经和跨中的翼缘板根部弯矩 相差无几了. 由于翼缘板根部弯矩在箱梁端部附近的集中 现象,在实际设计中应该把距离箱梁自由端1倍 悬臂长度范围内的荷载放大或者把这部分的钢筋 进行加强.如缺乏详细计算结果,不妨参考日本或 者加拿大安大略规范. 参考文献 [1】张士铎.悬臂行车道板计算理论综述[J1.重庆交通学院, 1992,11(2):23-34. [2]王健,刘庆仁.桥梁悬臂板结构受力分析和探讨….公路,2003 (4):21-24. [3】蒋志刚.单箱脊骨梁桥悬臂行车道板理论与试验研究[D】.上 海:同济大学,1988. [4]蒋志刚.大伸臂箱梁桥横向弯矩研究[J1.华东公路,1994(6): 13—17. 16个项目获201.1年度全国绿色建筑创新奖 经节能,节地,节水,节材,减少环境污染等多项指标的审定,近日,深圳市建科大楼, 2010年世博会城市最佳实践区"沪上?生态家",世博中心等16个项目获得2011年全国 绿色建筑创新奖殊荣,成为全国绿色生态建筑的创新榜样. 为引导绿色建筑健康发展,根据《全国绿色建筑创新奖 管理办法 关于高温津贴发放的管理办法稽核管理办法下载并购贷款管理办法下载商业信用卡管理办法下载处方管理办法word下载 》,住房和城乡建设部 重新制定了《全国绿色建筑创新奖实施细则》和《全国绿色建筑创新奖评审 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 》,并组织 开展了2011年全国绿色建筑创新奖申报项目的评审和公示. 获得一等奖的深圳市建科大楼从设计到建设优化集成应用了40多项绿色建筑技术. 大楼自2009年4月正式使用以来,经初步测算分析,相对于常规建筑每年可减少运行费 用150多万元,其中节约标准煤600t,排减二氧化碳I600t."中新天津生态城起步区 万 拓住宅项目(一期)"成为本年度两个获奖的住宅类项目之一.该项目倡导绿色建筑理念, 整合应用了22项绿色建筑技术,实现了住宅建筑节能75%,太阳能热水占生活热水总供 热量不低于60%,可再生能源使用大于10%,非传统水源利用率高达47%等多项节能环 保目标. 全国绿色建筑创新奖设一,二,三等奖三个等级,每两年评选一次.创新奖的奖励对象 为在住房和城乡建设领域节约资源,保护环境,推进绿色建筑发展具有创新性和明显示范 作用的工程项目,以及在绿色建筑技术研究开发和推广应用方面做出重要贡献的单位和 个人.