鄭旭光

摘 要 在我國橋梁工程的建筑設(shè)計(jì)中，蓋梁計(jì)算是其中的重要工作，蓋梁在橋梁中的主要作用是連接橋梁上部和下部結(jié)構(gòu)，由于活載組合的多樣性使得蓋梁受力情況較為復(fù)雜，計(jì)算也十分煩瑣，目前國內(nèi)普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)多采用橋梁通軟件進(jìn)行計(jì)算。本文結(jié)合工程實(shí)例，運(yùn)用橋梁通軟件對(duì)蓋梁計(jì)算進(jìn)行深入的分析。

關(guān)鍵詞 橋梁通軟件；蓋梁計(jì)算；分析

前言

在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，各種建造的橋梁所處的地理位置和橋梁的功能等不同，各種橋梁的蓋梁構(gòu)造、車輛荷載、蓋梁的受力情況也就不同，蓋梁設(shè)計(jì)很難實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，橋梁蓋梁設(shè)計(jì)計(jì)算非常頻繁，因此借用橋梁通軟件進(jìn)行受力分析和出圖就可以為設(shè)計(jì)節(jié)省時(shí)間提高效率。

1 蓋梁計(jì)算理論

（1）計(jì)算依據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D62-2004）[1] 》規(guī)定：雙柱式橋墩，當(dāng)蓋梁的剛度與墩柱的線剛度比大于5時(shí)，為簡化計(jì)算可以忽略節(jié)點(diǎn)不均衡彎矩的分配及傳遞，一般可按簡支梁或懸臂梁進(jìn)行計(jì)算和配筋，多柱式的蓋梁可按連續(xù)梁計(jì)算，當(dāng)蓋梁計(jì)算跨徑L與梁高h(yuǎn)之比，簡支梁2.05.0時(shí)，則按一般構(gòu)件計(jì)算。

（2）內(nèi)力計(jì)算對(duì)于蓋梁內(nèi)力的計(jì)算，主要要根據(jù)恒載和活載進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算。在橋梁的恒載中，主要包括橋梁上部的梁重、橋面的鋪設(shè)、支座、蓋梁自重和相關(guān)的橋梁設(shè)施，這些荷載都被稱為橋梁的恒載，其中，雨雪等自然荷載，也是恒載中的組成部分。在對(duì)橋梁的活載進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，一般要考慮以下幾種情況：單、雙、多列車對(duì)稱布置、非對(duì)稱布置，最后對(duì)車道進(jìn)行折減，取計(jì)算結(jié)果中的最大值，在順橋向活載移動(dòng)的情況下，要對(duì)單孔活載和雙孔活載兩種情況進(jìn)行選取，這兩種中又包含了單列車和多列車等情況，分別計(jì)算出縱向支座活載反力最大值，用于蓋梁的內(nèi)力計(jì)算。根據(jù)活載橫向分配系數(shù)，就可以求出在活載作用下支座反力最大值，再求出活載作用下蓋梁中各控制截面的內(nèi)力值。最后把上述求得的恒載內(nèi)力和活載最大狀況內(nèi)力進(jìn)行組合，這樣就可以對(duì)蓋梁最終極限內(nèi)力效應(yīng)值進(jìn)行確定。在對(duì)蓋梁內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，需要考慮其中樁柱支承寬度對(duì)削減負(fù)彎矩尖峰的影響。

橋梁通軟件的蓋梁計(jì)算原理同傳統(tǒng)的計(jì)算方法基本一致，對(duì)于普通鋼筋混凝土蓋梁可以直接通過橋梁通軟件對(duì)蓋梁的內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算及構(gòu)件驗(yàn)算。對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的橋梁蓋梁可借助橋梁通軟件獲取蓋梁上支座反力進(jìn)行計(jì)算，然后再利用其他軟件進(jìn)行受力分析[2]。

2 工程實(shí)例

某橋一，単幅橋，橋梁凈寬道寬7m+兩側(cè)各設(shè)0.5m的防撞墻，橋梁全寬橋8m，上部結(jié)構(gòu)采用6塊20m的后張法預(yù)應(yīng)力空心梁板，蓋梁長為8m，蓋梁寬為1.4m，橋梁設(shè)計(jì)荷載為公路Ⅱ級(jí)。結(jié)果由計(jì)算可以得知。兩種計(jì)算方法得到跨中正彎矩一樣，支撐點(diǎn)負(fù)彎矩差不多，模型結(jié)果比實(shí)際受力結(jié)果小百分之二，剪力差別很大，支撐點(diǎn)處最大剪力差值達(dá)到了百分之二十三。因?yàn)榱浩浅呻p成對(duì)出現(xiàn)的，中間沒有其他受力。中間的受力計(jì)算和現(xiàn)實(shí)受力和削峰有點(diǎn)相似。支點(diǎn)、跨中處剪力因兩種計(jì)算模型集中力加載位置的不同，以及車輛偏載加載每個(gè)支座分配的集中力不一樣，使得兩個(gè)計(jì)算結(jié)果差值較大。若抗剪鋼筋以直徑為28mm計(jì)，考慮剪力分配，計(jì)算模型計(jì)算結(jié)果所得支點(diǎn)處需抗剪鋼筋8根，而實(shí)際受力計(jì)算所需抗剪鋼筋需7根。

某橋二，橋?qū)?0m，雙向4車道，上部結(jié)構(gòu)采用15塊20m的后張法預(yù)應(yīng)力空心梁板，蓋梁長為19.33m，蓋梁寬為1.4m，橋梁設(shè)計(jì)荷載為公路Ⅰ級(jí)。本次計(jì)算均考慮樁柱支承寬度對(duì)削減負(fù)彎矩尖峰的影響，0.9倍消峰。計(jì)算結(jié)果表明裂縫配筋對(duì)應(yīng)彎矩包絡(luò)圖與強(qiáng)度配筋類似，從調(diào)查計(jì)算數(shù)據(jù)可以看出，兩種計(jì)算方法得到的中墩、邊墩和跨中彎矩相差很小，彎矩差值分別為70、76和62KN.M，模型計(jì)算結(jié)果比實(shí)際受力計(jì)算結(jié)果大2.8%、0.7%和2.8%。這種情況主要源于，橋梁的片梁個(gè)數(shù)并不是成雙出現(xiàn)的，在軟件中，是以合力作用在橋墩正中心計(jì)算的，但是現(xiàn)實(shí)情況并非如此，它反而收到的作用力不在正中心，在上面的結(jié)構(gòu)引起的合力中，在對(duì)橋墩對(duì)稱分布的同時(shí)，還存在一個(gè)作用力，由它得到的彎矩包絡(luò)圖范圍比理論值范圍大。加載方位不同最終截面彎矩一定會(huì)和事實(shí)構(gòu)造的受力情況不同。并且于邊墩支點(diǎn)地方，當(dāng)二個(gè)模型的集中力有偏差時(shí)候，比如車輛偏載受力，最終這些支點(diǎn)所受力也會(huì)不同。從剪力計(jì)算上可以看出，兩次得到的剪力值有很大的差距距，中墩處數(shù)值是-400kN，兩邊處的數(shù)值為-99KN，造成這一差距是因?yàn)樵谶M(jìn)行汽車偏載加載過程時(shí)，將梁底座處的支座反力用集中力進(jìn)行代替，忽略梁之間的縱向作用，只分析梁之間的橫向作用，但在具體工程中，梁受偏載作用時(shí)支座所受的力并不均勻，從而導(dǎo)致在剪力計(jì)算過程中發(fā)生位置和數(shù)值大小是有差距的，這就能解釋為什么兩次剪力最終數(shù)據(jù)存在很大的差距。暫定承受剪切力的鋼筋直徑為28mm，在對(duì)剪切力分布情況進(jìn)行研究時(shí)，通過相關(guān)計(jì)算軟件得出該墩蓋梁只需配筋十根就滿足需求，但是其真實(shí)的需求量為十二根。然而，橋梁通在配置彎起鋼筋時(shí)，通常它的抗剪力參數(shù)是0.4。在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新要求下以及配置鋼筋時(shí)，一般采用加粗箍筋，多放箍筋，提高箍筋質(zhì)量等方法來降低彎筋的承重，讓它的事實(shí)承壓力低于0.4q。這樣也使得橋梁通計(jì)算得到的數(shù)據(jù)偏于保守，留有一定的富余量，配筋結(jié)果滿足實(shí)際受力要求，結(jié)構(gòu)上也偏于安全[3]。

3 結(jié)束語

通常，中型或者小型的橋，在進(jìn)行相關(guān)應(yīng)力計(jì)算時(shí)，采用相關(guān)的程序計(jì)算和分析，比以前純手工計(jì)算以及有限元進(jìn)行計(jì)算和研究的方法方便得多，而且輸出結(jié)果比較精確，滿足設(shè)計(jì)以及實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)對(duì)相關(guān)計(jì)算軟件的研究，在進(jìn)行模擬的過程中，這種程序所構(gòu)建的模型有別于實(shí)際上橋梁所承受的荷載情況，導(dǎo)致模型與真實(shí)值不一樣，存在誤差。對(duì)此橋梁設(shè)計(jì)者要有清晰的認(rèn)識(shí)，需正確理解其計(jì)算原理，設(shè)計(jì)者對(duì)蓋梁設(shè)計(jì)的掌握，是重要的，也是必需的。

參考文獻(xiàn)

[1] JT6D62-2004.公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[2] 何瑞平.對(duì)橋梁通軟件蓋梁計(jì)算的分析[J].南北橋，2009，（5）：147.

[3] 何瑞平.蓋梁計(jì)算軟件對(duì)比與分析[J].低溫建筑技術(shù)，2009，31（7）：

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