基于m idas civil与按规范铰接板梁法对预应力砼空心板影响线的对比分析

孙巧荣李嘉欣

(1.扬州大学 水利与能源动力工程学院，江苏 扬州 225127)(2.扬州大学 建筑工程学院，江苏 扬州 225127)

一、研究实例与对象分析

(一)研究实例

以桥长13m，桥宽6*125mm，的简支梁预应力空心板砼桥梁为研究对象。

图一 桥梁横截面图

(二)研究对象

“桥梁工程”学科主要是研究桥梁的受力分析，这其中“分布系数”是一个重要的指标，由于此次对比的是“铰接板梁法”和“midas civil的空间梁板法”。“铰接板梁法”对于纵向分布系数的计算是通过假设从而简化而得到的，而且对于桥梁的设计中就是以桥跨1/4跨处分项系数代表全跨系数的。所以本篇论文仅针对上述实例桥梁边板的横向分布系数进行两种方法的对比。［2］。

二、m idas civil计算桥梁横向分布系数

(一)建模过程

1.材料的定义

选定“模型”点击“材料与截面特性”，再点击“材料”出现“材料与截面”界面，添加两种材料“C40混凝土”与“虚拟横梁材料”(虚拟横梁材料就是通过调整材料属性使得材料的容重为0)。

图二 材料定义界面

2.截面的定义

将桥梁的截面分为“中板”，“左边板”，“右边板”在CAD中画好后保存成DXF形式文件，在midas civi l的“工具”中打开“截面特性值计算器”打开DXF文件后，形成面域，计算面域的特性值并保存［2］。

在midas civi l 中打开保存的文件，进行截面的具体的操作，输入截面的扭转惯性量，以及截面的偏心距。之后输入节点坐标，并连接节点形成单元，建立好图三的模型。

图三 建立桥梁模型

3.边界条件的定义

首先定义的是支座的边界条件:一端固定，一端可动。其次定义的是虚拟横梁之间的连接方式:铰接。

图四 建立边界条件

4.车道活载的定义

根据规范定义双向二车道的二级路，四车道的布置为:距离人行道50mm，再距离第一个车道的180mm，再距离第二个车道的130mm，再距离第三个车道的180mm。

图五 建立车道活载

(二)结果分析

将建模后的桥梁运行后，得出模型的分析结果，可以得出桥梁的支座反力图、车道荷载包络图、位移图等结果图。

图六 支座反力的结果分析

图七 车道荷载包络图

图八 位移图

根据图八的跨中梁截面挠度Dz值汇总成表，并转换成横向分布系数。

根据跨中扰度计算得一号边板的横向分布系数为0.474

三、手算法计算桥梁横向分布系数

手算法主要依据铰接板梁法进行计算［3］，其计算步骤为:1.计算桥面板的自重以及铺装层的每延米的容重计算所得;2.将总每延米的容重平均分配到各个桥面板上;3.计算空心板的扭转惯量;4.根据公式计算得出桥梁的指标，通过查表运用直线内插法计算得出影响线［4］。

图九 一号边板的影响线

计算一号板的汽车荷载横向分布系数:1/2(0.271+0.201+0.151+0.114)=0.3685

四、手算法与m idas civil的结果比较

对上述两种边板影响线计算结果进行对比可以发现0.474和0.3685的差异是有的。

1.“铰接板梁法”的误差是存在的，比如计算扭转惯量是通过相似的简化截面来计算的，所以和计算机的结果是有差异的。

2.“midas civil”利用虚拟横梁法来定义桥梁板［5］之间的铰接和“铰接板梁法”定义的铰接是有所不同的，本次实验的横梁厚度是与边板翼缘厚度一致的，势必会与实际有偏差。

“铰接板梁法”和“midas civi l”的优劣势:

1.“铰接板梁法”是严格按照规范来求解的，所以计算结果一定是符合规范的，但是过程较复杂;而且是通过直线内插法计算影响线的，一定存在着误差;延梁长方向的影响线是假定的。

2.“midas civil”利用计算机的空间梁格法，可以得出空间的弯矩图，省略了求影响线而得出包络图这一过程;而且受力分析结束后可以直接通过桥梁设计来布置钢筋，步骤较为简便。但是计算机毕竟只是模拟仿真，它设置的铰接方式和现实条件存在差异。

［1］邱顺冬.桥梁工程软件m idascivil应用工程实例［M］.北京:人民交通出版社，2010:14-17.

［2］杨忠，高峰，刘义河，陈维.手算法横向分布系数的计算分析 ［J］.湖南工程学院学报，2010，20(3):89-91.

［3］杨忠，高峰，刘义河，陈维.手算法横向分布系数的计算分析 ［J］.湖南工程学院学报，2010，20(3):89-91.

［4］中华人民共和国行业标准.JTGD60-2004公路桥涵设计通用规范［S］.北京:人民交通出版社，2004.

［5］姚玲森，项海帆，顾安邦.桥梁工程.北京:人民交通出版社，2008，128-140.