公路桥梁荷载横向分布计算的模型修正法研究

桥梁结构属于空间结构,结构的内力计算通常是转化为平面问题来解决的。介绍了几种常用的荷载横向分布计算方法。针对桥梁运营后,桥梁各片主梁刚度不同时的荷载横向分布计算,提出了更加符合桥梁实际的模型修正法,更为准确地计算实际桥梁结构各片主梁的荷载横向分布系数。     

考虑护栏刚度影响的荷载横向分布分析

本文针对预应力混凝土连续箱梁,建立空间梁单元和三维实体有限元仿真模型并结合桥梁荷载横向分布理论,分析了墙式防撞护栏刚度对结构横向分布系数的影响,提出了考虑护栏刚度的荷载横向分布计算方法。计算结果与实测结果对比分析表明:考虑护栏刚度的荷载横向分布系数计算结果与实测值吻合较好,此荷载横向分布计算方法可应用于桥梁设计计算和结构承载力评定。     

无伸缩缝桥梁荷载横向分布系数研究

考虑土体-结构的相互作用,应用通用程序ANSYS建立无伸缩缝桥梁有限元模型,研究了不同荷载形式对跨中截面荷载横向分布的影响规律,分析了荷载横向分布系数沿桥跨的变化情况;与相应的简支梁荷载横向分布系数进行比较,并进行主要影响参数的分析,为无伸缩缝桥梁荷载横向分布系数的简化计算提供理论依据。编制了可供工程设计参考的荷载横向分布系数的实用表格,并进行实例验证。研究结果表明:对于无伸缩缝桥梁,可采用单个集中荷载的加载形式,通过挠度的横向分布影响线来研究荷载横向分布规律,且可以取跨中横向分布系数m值作为全桥的计算值;无伸缩缝桥梁的边梁荷载横向分布系数比相应的简支梁小,但两者内梁的荷载横向分布系数非常接近;实例证明实用表格是准确可行的。     

空间梁拱组合式桥梁的分析理论及试验研究

提出了分析空间梁拱组合式桥梁荷载横向分布的弹性支承连续梁法，实例计算及试验结果表明：所提出的方法计算的荷载横向分布系数与实测挠度值反算的荷载横向分布系数基本吻合，对城市道路以三块板布置的空间梁拱组合式桥梁结构，一般以靠近机动车道内侧梁拱拱片的横向分布系数较大，并控制设计。     

桥梁荷载横向分布系数影响因素分析

在桥梁荷载横向分布系数计算模型中,常常简单以一平面假设一以概之,对诸如边板中板截面差异、连续与简支、加宽加固等因素影响没有定量分析,致使计算结果与实际受力状态不能有效拟合。文中通过对不同结构(简支梁、连续梁)桥梁的主梁横向内力分析计算,揭示其横向分布系数的变化关系。     

T梁桥破坏性试验中荷载横向分布系数研究

荷载横向分布系数实测值是评定桥梁横向传力性能的主要依据。本文结合左家堡大桥实桥破坏性试验,基于试验中跨中挠度、裂缝宽度和荷载横向分布系数的实测结果,分析了荷载横向分布系数与其他二者的联系与变化原因。并建立了左家堡大桥的空间实体有限元模型,对试验过程进行了非线性有限元分析,结果表明:梁体的裂缝宽度、跨中挠度和荷载横向分布系数是紧密联系的;具有初始损伤的梁体,当荷载超过维持原状态的最大荷载时,结构荷载横向分布系数才发生变化;公路桥梁承载能力检测评定规程(送审稿)建议的实测荷载横向分布系数计算公式适用于结构处在弹性状态时,当结构进入塑性状态时,该式的计算结果将出现较大误差,但其仍能定性反映出各梁的受力阶段。     

大边梁加固旧桥的模型试验研究

针对大边梁加固旧桥方案，根据模型相似理论，设计和制作了桥梁加固模型；并对模型进行荷载试验，得到荷载作用下各主梁挠度分布规律。本文提出新的不等刚度梁桥跨中荷载实测横向分布系数的计算方法，简化了实测横向分布系数计算过程。模型试验表明，大边梁加固桥梁后，大边梁承担的荷载比理论计算值还理想，从而证明该加固方法可行。     

新型波形钢腹板曲线箱梁桥的荷载横向分布分析

为分析新型波形钢腹板曲线箱梁桥的荷载横向分布特性，以兰州市中川机场的一座新型波形钢腹板曲线箱梁桥为背景，采用有限元法对其荷载横向分布展开研究。首先，通过软件ANSYS18.2建立该曲线梁桥有限元模型，模型的正确性已得到试验数值的验证；然后，分析了3种参数对该曲线梁桥荷载横向分布的影响规律。结果表明，新型波形钢腹板曲线箱梁桥的有限元模型接近实际的桥梁结构；采用类型Ⅳ的横联，该桥荷载横向分布系数最小，采用类型Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的横联，其荷载横向分布系数相近，多方面考虑建议采用类型Ⅳ横向联系；对于不同类型的横联，横联间距为6.4 m和8.0 m下的荷载横向分布系数相近，考虑到曲线梁桥受力复杂，建议将横联间距控制在4.8 m以内；该桥荷载横向分布系数随桥梁跨径的增大而减小，且减幅较大。研究结果可为该类桥梁荷载横向分布的研究提供理论依据。     

新型GFRP组合梁桥荷载横向分布系数计算

对新型GFRP组合梁桥,可借助荷载横向分布的概念把空间问题近似转化为平面问题来计算。对此类桥梁荷载横向分布系数进行理论分析。结合理论推导与有限元计算成果,探讨由拉挤成型GFRP组合桥面板与工字形钢纵梁组合而成的新型GFRP组合梁桥荷载横向分布系数计算公式,从而解决此类桥梁的横向内力分配问题。     

基于静力模型修正的装配式T梁桥荷载横向分布计算

为了准确计算装配式T梁桥发生损伤情况下的荷载横向分布状况,并准确评估桥梁损伤情况,在铰接板(梁)法的基础上,提出了一种基于模型修正理论的桥梁荷载横向分布计算方法。首先建立了一个同时考虑主梁和铰缝损伤的简化模型。以主梁刚度K_k和铰缝刚度K_q作为待修正参数,定义相应的刚度折减系数η_k和η_q,再以结构静力响应构造目标函数,并通过L-M法和G-N法相结合的方法对目标函数进行优化,得到桥梁损伤状况下的刚度折减系数。根据修正后的刚度参数,计算出考虑主梁和铰缝损伤的荷载横向分布系数。以一座在役15 a的装配式T梁桥为算例验证了所提出方法的准确性。算例以出现破损的3片主梁和2道铰缝的刚度为修正参数,以主梁计算挠度与实测挠度的残差为目标函数,通过不断修正损伤模型刚度参数来反映桥梁构件的实际服役状态。计算结果表明:此方法能够快捷地识别出结构损伤对主梁和铰缝刚度的影响程度;模型修正后的主梁挠度及荷载横向分布计算值均与实测值吻合良好,而在模型未修正前的计算值与实测值差异较大;本研究方法能够较好地适用于装配式铰接T梁桥及板桥损伤后的刚度参数识别和荷载横向分布计算,而初始未考虑损伤的计算模型已经不再适用于该类桥的荷载效应计算。     

拼宽空心板桥荷载横向分布计算方法

为研究拼宽空心板桥荷载横向分布系数的计算方法，首先分别开展采用8，22 cm铺装层的空心板桥足尺模型荷载横向分布试验，接着开展采用刚性拼接结构的拼宽空心板桥足尺模型荷载横向分布试验，并将试验结果与既有铰接板法和刚接板法荷载横向分布系数的计算结果进行对比分析；最后讨论既有铰接板法和刚接板法的适用范围，进而提出了一种新的荷载横向分布系数计算方法，并探讨拼宽空心板桥的拼接结构刚度取值的合理范围。研究结果表明：既有铰接板法和刚接板法分别适用于计算铺装层厚度较小和较大的空心板桥荷载横向分布系数，但二者均无法考虑不同铺装层厚度对荷载横向分布的影响，为此提出了考虑铺装层厚度影响的荷载横向分布系数计算方法，相应的计算结果与试验结果的偏差仅为2.7%；对于采用刚性拼接结构的拼宽空心板桥，铰接板法或者刚接板法均无法正确地反映拼宽空心板桥的荷载横向分布规律，为此提出了考虑拼接结构刚度的拼宽空心板桥荷载横向分布系数计算方法，其中新旧桥板高错位布置的拼宽空心板桥拼接结构刚度为不考虑新桥铺装层厚度的刚度，该方法求得的荷载横向分布规律与试验结果的变化趋势一致，相应的计算结果与试验结果的最大偏差仅为5.4%。     

有限元法计算简支T梁桥主梁横向分布系数

以简支T梁桥为例,采用有限元软件Midas Civil建立该桥有限元模型,分别提取各主梁不同截面的挠度、弯矩、支反力,绘制各主梁截面横向分布影响线;将汽车荷载作用于横向分布影响线最不利位置计算主梁横向分布系数,并与传统方法计算的主梁横向分布系数结果进行对比分析。分析结果表明,有限元法可准确计算桥梁横向分布系数,计算不同截面横向分布系数时需选择合理的主梁效应。     

再议梁板桥横向分布及其在加固中的问题

通过理论分析并建立有限元实体单元模型大量计算,对传统力学假设和简化计算与实际结构间存在的差异,以及桥梁结构由于破损或加固造成的横向分布变化进行研究,并以实际桥梁工程为背景,用计算实例进行验证。结果表明,各实际桥梁结构与简化计算结果间存在差异,传统的桥梁横向分布计算方法存在偏不安全的地方;提出了一些实际桥梁结构的横向分布系数的修正系数,用于修正横向连接的缺损或加固导致横向分布系数的变化。提出的修正系数具有较好的工程实用性,得到的桥梁受力状态将更加符合板梁的实际受力状况,可供工程设计参考。     

基于模型修正的公路简支板梁桥荷载横向分布系数计算方法

为了使得理论计算的桥梁荷载横向分布系数与试验结果更加吻合，并且降低静载试验成本，在铰接板法基础上，提出一种基于模型修正技术的公路简支板梁桥荷载横向分布系数简化分析方法。该方法建立了一种可以考虑板间接缝剪切变形的简化分析模型，并推导了相应的静力和动力方程。针对简化模型的结构特点，提出了以待测桥梁动力试验测得的自振频率和桥梁跨中振型构造目标函数，以竖向弹簧刚度k、扭转弹簧刚度Ψ以及剪切弹簧刚度k_q为待识别参数的模型修正方法。通过提出的模型修正方法，得到实际状态下桥梁的主要参数，以简化模型的荷载横向分布系数影响线为基础，可计算各板梁的横向分布系数；验证了不考虑板梁间接缝剪切变形时，基于简化模型的横向分布系数分析结果与铰接板梁法相同，从而证明了所提简化模型和分析方法的可靠性。最后以一座桥梁为对象，进行了动力测试，识别了简化模型的物理参数。模型修正之后的模态频率和实测值吻合良好，同时振型之间的MAC（模态保证准则）系数也接近于1，从而表明利用所提的模型修正方法可以有效识别简化模型的物理参数，使理论模型和实际桥梁吻合。     

损伤桥梁荷载横向分布的数值法研究

桥梁的横向分布状态,是评价桥梁状态的重要手段之一。然而针对损伤桥梁的荷载横向分布关系的研究,对桥梁的评估及加固技术具有非常重要的经济及社会意义。通过建立损伤桥梁的力学模型,分析梁体刚度的变化对桥梁荷载横向分布的影响,通过模拟分析力学模型,得到桥梁荷载横向分布的各内力值,并同试验结果进行对比分析,最后将所得的数值同各变量的理论数值进行对比,得出各变量的校验系数,进而得出该荷载等级下桥梁的工作状况系数,达到对该桥承载力和正常使用状态进行评估的目的。     

钢束对空心板桥梁横向分布系数的影响

空心板梁桥的横向分布系数对其结构设计至关重要,常规计算中不计入钢束对其影响.鉴于钢束会提高板梁的竖向刚度,研究了钢束对空心板梁桥横向分布系数的影响.以一跨有19片空心板梁为例,基于迈达斯(Midas Civil)建立桥梁上部结构的梁格模型;对空心板钢束的数量进行适当调整,通过跨中挠度求解移动荷载的横向分布系数,并与桥博计算结果进行对比,得出相关结论.     

大宽跨比连续T梁桥荷载横向分布系数试验研究

介绍某大宽跨比连续T梁桥荷载横向分布系数试验内容和方法,运用梁格法建立该桥有限元模型,对比分析各主梁挠度横向分布系数实测值和计算值,并归纳不同横隔板数量对大宽跨比T梁横向分布系数的影响。试验结果表明:各主梁横向分布系数计算值曲线和实测值曲线吻合较好。研究结果可为同类桥梁设计和试验提供参考。     

板刚度损失对空心板桥荷载横向分布系数的影响

基于损伤板对空心板桥荷载横向分布系数的影响,建立修正的铰接板法计算公式,并计算出单板受损的空心板桥的荷载横向分布系数,与实测横向分布系数和无损伤有限元模型计算出的横向分布系数进行对比。通过空心板桥有限元模型,模拟计算出抗弯、抗扭刚度不同、损伤程度不同及损伤板位不同对荷载横向分布系数的影响。     

双曲拱桥荷载横向分布系数的探讨

双曲拱桥在使用过程中因荷载等级加大,交通量骤增及结构本身原因,不少双曲拱桥已经退役,还有一些桥有望加固处理继续使用,而其横向分布系数随着计算方法和加固措施不同而发生变化.该文以一座实际双曲拱桥为计算模型,重点介绍双曲拱桥横向分布系数计算方法,并对影响荷载横向分布系数的因素进行了详细研究.通过模型计算探讨了拱肋、横隔板、...     

考虑抗扭性能影响的多梁式矮箱梁桥荷载横向分布计算

目前对于多梁式矮箱梁桥的荷载横向分布计算采用刚接梁法，或采用有限元软件建立模型计算，但以上2种方法都未将抗扭刚度的影响考虑在内。因此，以上采用的2种计算分析方法不能对结构的特性进行准确模拟计算，也不能十分准确地对桥梁技术状况以及承载能力进行评价。为此，基于传统刚接梁计算荷载横向分布方法，在建立柔度系数矩阵时加入考虑主梁和翼板的约束扭转作用，提出一种适用于多梁式矮箱梁桥的荷载横向分布计算方法。为验证该方法的正确性，以某20 m跨径预制PC箱梁桥为对象，采用考虑抗扭刚度、未考虑抗扭刚度的刚接梁法和有限元数值模拟方法（梁格模型和板单元模型）计算其荷载横向分布系数，并与场地试验（中载和偏载2种工况）实测结果进行验证对比。结果表明：所提出的横向分布计算方法比未考虑箱梁主梁和翼板扭转的刚接梁法计算精度更高，也更接近实桥受力特点；同时，梁格模型、板单元模型与所提出的横向分布计算方法所得计算结果整体趋势基本上一致，相比于有限元数值模拟计算结果，采用该横向分布计算方法所得应变和挠度横向分布与实测结果更为接近，且偏差都在20%以内；该方法可在现场场地试验和桥梁承载能力评定中替代复杂的有限元数值计算方法，为预制矮箱梁桥场地试验和桥梁技术状况及其承载能力的评定提供较为准确的理论参考依据。