曲线箱梁横向应力的试验及实用计算分析
小半径曲线预应力砼箱梁计算分析
小半径曲线预应力砼箱梁计算分析摘要：文章通过一座预应力砼曲线梁桥实例，详细介绍了小半径曲线梁桥的结构受力特性，对小半径曲线梁桥设计过程中普遍存在的问题和加固方案进行了简述，希望可以为同行人士提供参考。
关键词：曲线梁桥；计算分析；加固方案1、引言随着国民经济和社会的发展，公路和城市中大量兴建互通式立交桥，由于受到交通功能的要求和地形条件的限制，立交桥上诸多匝道桥采用曲线构造。
这些桥梁线型变化多端，结构受力比较复杂，特别是小半径曲线梁桥，设计中应予以重视。
2、曲线梁桥特点小半径曲线梁桥主要有以下几个特点：1）由于曲率的关系，垂直荷载作用在曲线梁上时，同时产生弯矩、剪力和扭矩，并彼此互为影响，在曲线梁桥上的竖向挠度为弯曲与扭转两者竖向挠度的迭加。
2）通常桥梁宽度与曲率半径之比增长越大，则箱梁断面内力之差就越大。
3）对于曲线梁桥，由于扭矩的作用，曲线外侧腹板内力大于内侧腹板，做单梁模型计算分析时应考虑足够的安全系数。
4）曲线桥与一般直线桥相比，需要加大箱梁横向刚度，增加横梁构造。
5）曲线梁桥的反力与直线梁桥相比，有外梁变大，内梁变小的趋势，因此在内梁中有产生负反力的可能。
6）下部受力计算复杂，由于内外侧支座反力相差较大，使各墩柱所受垂直力也不同，弯桥下部结构墩顶水平力，除了与直桥一样有制动力、温度变化引起的内力、地震力等外，还存在离心力和预应力张拉产生的径向力。
3、设计实例某立交匝道中3孔1联预应力混凝土连续箱梁，沿道路中心线孔跨布置（34+42+33）m，其平面位于曲线上，道路中心线曲线半径R=66m，横向箱梁中心线距离道路中心线1.75m；箱梁端支座均采用双支座，支座间距3.6m；中间墩一个固结，一个墩顶设单向活动支座，均外偏箱梁中心线0.15m；箱梁平面线形及支座布置见图1。
图1 曲线箱梁平面布置图3.1 设计标准荷载标准：公路I级，2车道，40Km/h3.2 主梁构造主梁构造为单箱双室截面，梁高1.8m，顶板宽12.2m，底板宽8.057m，悬臂长度1.75m，腹板厚度0.45~0.65 m，顶板厚度0.25m，底板厚度0.22m，梁端支座顶设置端横梁，横梁厚度1.0m，中墩顶设置中横梁，横梁厚度2.2m，每孔箱梁跨中设置厚度0.25m厚横隔板。
混凝土箱梁的横向内力分析
混凝土箱梁的横向内力分析混凝土箱梁是一种常用的桥梁梁型，它具有结构简单、承载能力强、施工方便等优点，广泛应用于公路、铁路等交通工程中。
在设计和施工过程中，对混凝土箱梁的横向内力进行详细分析十分重要，能够确保桥梁的安全可靠性。
本文将对混凝土箱梁的横向内力进行分析，探讨其相关理论和计算方法。
在混凝土箱梁的运行过程中，由于交通载荷、温度变化、施工误差等因素的影响，会产生横向内力。
横向内力主要包括横向弯矩和横向剪力两个方面。
横向弯矩是指在桥梁横向加载的作用下，梁的跨中和桥面板之间产生的弯曲力矩。
横向剪力是指桥面板上的水平剪力，由交通荷载和梁的变形共同产生。
首先，我们来看横向弯矩的分析。
横向弯矩的大小受到桥梁的几何形状、荷载类型和施工误差等多种因素的影响。
当桥梁受到均布荷载作用时，横向弯矩最大为荷载的一半乘以桥梁的跨度。
当桥梁受到集中力作用时，横向弯矩最大为荷载乘以桥梁的跨度。
接下来，我们来看横向剪力的分析。
横向剪力的大小受到桥面板的刚度、交通荷载和梁的变形等因素的影响。
当桥梁受到均布荷载作用时，横向剪力最大为荷载乘以桥梁的跨度的一半。
当桥梁受到集中力作用时，横向剪力最大为荷载。
在实际工程中，我们需要通过计算来确定混凝土箱梁的横向内力。
计算横向内力时，我们可以采用两种方法：静力法和有限元法。
静力法是根据梁的几何形状和刚度，利用力学平衡条件来求解横向内力。
有限元法是通过将混凝土箱梁离散成许多小单元，建立数学模型，再利用计算机进行计算。
无论采用哪种方法，我们都需要进行边界条件的确定和荷载的估算。
边界条件的确定包括支座的约束等。
荷载的估算包括根据规范和设计要求确定桥梁的荷载类型和强度。
通过确定好边界条件和荷载后，我们就可以进行横向内力的计算。
在混凝土箱梁的设计和施工中，横向内力的分析是一个重要环节。
通过对横向内力的详细分析，我们可以为混凝土箱梁的结构设计和施工提供准确可靠的参考，确保桥梁的安全性和可靠性。
同时，我们还可以通过优化结构和施工方法来减小横向内力的影响，提高桥梁的使用寿命和运行效率。
小半径曲线连续钢箱梁大横坡腹板应力分析[1]
![小半径曲线连续钢箱梁大横坡腹板应力分析[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/0713d979590216fc700abb68a98271fe910eaf87.png)
小半径曲线连续钢箱梁大横坡腹板应力分析[1]摘要：本文以某一级公路R=210.85m小半径曲线连续钢箱梁右幅为研究对象，考虑5%实际大横坡及不同横坡情况下，借助有限元软件ANSYS建立三维空间模型对钢箱梁进行结构分析，探讨横坡对钢箱梁结构腹板应力的影响，并与MIDAS软件计算结果进行对比分析。
[2]关键词：连续钢箱梁；小半径曲线；横坡效应1.概述随着我国经济的不断发展，钢结构桥梁在工程建设中的比例不断增加。
钢箱梁结构具有良好的力学性能和较好的适应性，特别是在不规则变宽、异形结构中应用十分广泛。
钢箱梁为闭口薄壁型截面，荷载作用下剪应力计算为多次超静定问题，应按照薄壁理论进行分析计算，腹板在翼缘与腹板连接处的挠度和应力通常较大，而剪力滞效应也与腹板布置间距息息相关。
对于曲线桥梁，由于“弯扭耦合”效应明显，通常外侧超载、内侧卸载，特别是在偏载作用下，曲线梁的扭转效应将进一步加剧。
小半径曲线钢箱梁的超高横坡较大，对于宽箱梁，左右腹板在荷载作用下的内力及变形不一致，由于截面的约束作用，会引起应力重分布而更加复杂。
探讨横坡对钢箱梁结构腹板应力及变形的影响，是十分必要的。
1.工程简介某一级公路右幅连续钢箱梁桥跨布置为(40+60+40)m，位于半径为R=210.85m的小半径圆曲线上。
梁高沿纵向不变，结构中心线处梁高为3m，采用吊装施工。
钢箱梁顶宽13.75m，腹板位置尽量避开车轮轨迹线。
钢箱梁采用单箱双室截面，左侧悬臂长1400mm，右侧悬臂长1900m，共计3道腹板，箱室宽度分别为4550mm 及5900mm。
桥梁横坡5%，底板水平，通过调节腹板高度实现顶板倾斜。
钢箱梁按照内力分布，对所采用顶底板厚度进行区分，在支点附近采用30mm 厚钢板，其余部位采用16mm厚钢板。
腹板厚度依据承受剪力大小，从16mm厚变化至20mm厚。
下部结构桥墩采用柱式墩，墩台采用桩基础。
[3][4]图1钢箱梁总体布置图1.结构分析本文以某一级公路曲线连续钢箱梁为工程实例，选取箱梁典型横断面建立ANSYS有限元模型，钢箱梁钢材采用Q355C，计算模型采用shell181有限应变壳单元模拟，用四边形单元映射网格划分进行结构分析。
曲线简支钢箱梁计算分析
2020年第12期北方交通—9 —文章编号：1673 - 6052(2020)12 - 0009 - 04DOI ：10.15996/j. cnki. bfjt. 2020.12.003曲线简支钢箱梁计算分析杨磊（辽宁省交通科学研究院有限责任公司沈阳市H0015）摘 要：城市立交受场地限制，往往会设置小半径曲线匝道，对桥梁的布置要求较高。
结合工程实例，对设置于小半径曲线匝道上的简支钢箱梁进行计算，对此类钢箱梁的应力情况及偏载作用下的抗倾覆能力进行分析总 结。
关键词：曲线钢箱梁;计算分析;抗倾覆中图分类号：U44& 21 + 3文献标识码：B1项目概况目前弯梁桥在现代化的公路及城市立交中的数量逐年增加,应用逐渐普遍,尤其在互通式立交的匝道桥设计中更为广泛，受地形及场地条件的限制，往往会出现许多小半径的曲线线型，此类桥梁具有斜、弯、坡等特点,给桥梁的线型设计和构造处理带来了很大困难。
由于弯桥的受力复杂，因此，在结构设计中，需对弯桥进行全面的整体的空间受力计算分析，只采 用横向分布等简化计算方法，不能满足设计要求。
必须对纵向弯曲、扭转作用下，结合自重、汽车活载等荷载进行详细的受力分析,充分考虑其结构的空 间受力特点才能得到安全可靠的结构设计。
结合工程实际，对处于小半径曲线匝道上的简 支钢箱梁进行分析。
A3-A4简支钢箱梁的道路设计线偏中设置,与桥梁横断中心线偏移2m,设置于曲线外侧，道路设计线位于平曲线上，曲线半径45m,按桥下地面匝道通车净宽要求，需设置跨径28m 的简支桥梁，桥宽9. 8m ,综合考虑结构受力、施工条件等因素，采用简支钢箱梁结构。
箱梁横坡为单向2%,横坡通过 调整主梁腹板高度来形成。
简支梁端横向各设置两个球型钢支座，其中含一个固定型支座、一个横向支座、两个双向活动支座。
2钢箱梁构造设计如图1所示，桥宽9. 8m 钢箱梁为单箱三室断面，梁高（桥梁横断中心处）2. 15m,梁端局部配重段 箱梁横断面为单箱四室。
箱梁横梁计算
箱梁横梁计算请问大家：1）桥博计算连续梁的横隔梁时建模仅取横隔梁的宽度还是取横隔梁的两侧渐变段的截面作为模型计算截面？2）对于箱梁的恒载如何处理，是作为均布荷载加载在桥面板上，还是作为集中力加载在腹板上？3）对于顶板带横向预应力的桥梁，计算出来的结果是不是不考虑翼板根部的拉应力？4）对于多室截面恒载如何分担？希望大家发表自己的看法，如果有相关的算例最好上传学习一下!向别的老工程师请教后他给我这样的解释：不知道大家有什么见解1、横梁截面宽度取(b+2bh+12h'f)，b为横梁厚度，bh为承托长度，h'f为板厚。
2、箱梁恒载主要都由腹板传递，取集中力加在腹板上。
3、个人认为应当考虑，施加横向预应力主要就是解决挑臂根部和腹板间桥面板下缘的拉应力，横向应力对横向钢束位置的调整非常敏感。
4、多室截面恒载可按腹板数量均分。
其实横向构件的计算分实体横梁和箱梁框架，以上的1、2、4点均用于实体横梁计算，第3点用于桥面板计算。
不知道大家有什么见解？关于横梁计算，由于在立交和高架设计时经常碰到，我谈一点个人看法，如果没有张拉横梁预应力，各个腹板的受力极不均匀，位移大的腹板，弯距比较小，承受的力也比较小，但是张拉横向预应力以后，各个腹板受力就比较均匀了，一般边腹板的力与中腹板的力之比在1.0～1.2之间。
对于多箱室的，恒载应该考虑两种情况更安全，一个是各个腹板均分恒载，另一个是边腹板是中腹板的1.2倍，另外一个就是桥面上的活载，大家是按照横梁上均布还是，腹板均分？我一般是底板范围均分和腹板均分考虑，毕竟活载比重比较小，计算差别不是很大！我的观点是：1、活载应根据车辆荷载进行横向加载，考虑最不利组合。
2、计算宽度取实体厚度。
楼上的宽度的取法从理论上讲是正确的。
但是保守的取法可以留一定的安全储备。
请各位指正。
这种横梁在城市桥梁和互通立交中用的比较多,我接触过很多向,看了以上几位的留言,也谈一下我自己的看法:举个简单的例子:三跨连续梁的中间横梁,计算的第一步是先进行纵向计算,得出横梁处的活载反力和恒载反力,然后才能进行横梁计算.1、对恒载处理的方式有两种:一是把恒载均布加到横梁上箱梁腹板宽度范围内;另外一种就是认为腹板传力,把恒载加到腹板位置集中力加载;这两种方式我都计算过,第二种方式对设计来讲偏于保守,我实际计算时采取折中的办法,把恒载打0.9折.试想一下横梁两边箱梁防撞墙的重量不可能全部传到横梁上吧!2、对活载的处理方式：根据纵向计算得出的活载反力，算出每个车辆荷载的的轴重，然后自定义车辆荷载，根据实际的横向车辆布置进行活载加载。
曲线钢箱梁的计算与研究
２ ３ 强度 计算 ．
１ 标准组合 内力 。 ） 标 准组合各单项组合 系数均 为 １０ ．。
２ 标 准 组 合 应 力 汁算 。 ）
２ 钢 箱梁 纵 向计算
２ １ 有 限元 计 算建模 ．
计 算 软 件 采 用 Ｍ ｄｓ ０ ６ 箱 梁截 面从 Ｃ Ｄ直 接 导 入 。 ｉａ ０ ， ２ Ａ
第３ ７卷 第 ２期
・
ｌＯ・ ７
２０ １ １ 年 １ 月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸ Ｉ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏｌ３ ＿ ７ Ｎｏ． ２
Ｊ ｎ． ２ ａ ０１ｌ
文 章 编 号 ：０ ９６ ２ （０ ）２ ０７ ．２ １０ ．８ ５ ２ １ ０ — １０ ０ １
分项
结 构 重要 性
参数
系 数 ：． １０
力 为 ５ ． Ｎ＞ ， 出 现 负 值 情 况 ， 座 布 置 合 理 。 曲线 桥 梁 由 ４ ０ｋ ０ 未 支
于扭矩的存在 ， 支座受力不平衡 ， 如布置不 当， 可能会 出现支座反 力为负值。
设计 载 前
公路 Ｉ ， 级 ２个车道（ 不计冲击） ； １ 车道 （ 个 计冲击 ）
ｓ ・Ｔｑ ＋ ＝ ｋｍ＝ ４ Ｎ ￣Ｔ ４ ０ ＝ 赤
－ ３ ５＋１． ７ ． ａ ５． ６ ９＝ ０ ４ＭＰ
足要 求 。
＋
卜 ｌ０ＭＰ ， ２ ａ满
的扭矩 ， 在建模时把外侧多出的恒载手动输入扭矩 。 箱 梁 自重 ：
按 钢材 重 量 合 计 为 １８ ４ ５ｋ 则 每 米 重 为 １８ ４ ５ ５ ０ ． Ｎ， ０ ． ／ ６＝ ３ ． Ｎ ｍ． 室 比内箱 室 长 ７５ｉ， 箱 室 重心 距 中线 为 １９ｍ， ２ ３ｋ ／ 夕箱 ． 单 ｎ ．
箱形梁的横向内力计算方法研究
箱形梁的横向内力计算方法研究箱形梁的横向内力计算方法研究摘要：箱形梁是一种常用于桥梁和建筑结构中的重要构件，对其横向内力的计算具有重要意义。
本文对箱形梁的横向内力计算方法进行了研究，探讨了不同加载条件下的计算方法，并进行了实例分析，得出了箱形梁横向内力计算的一般规律。
1. 引言箱形梁是一种具有高强度和刚度的结构形式，被广泛应用于大跨度桥梁和建筑结构中。
在使用过程中，为了保证结构的合理性和安全性，需要对箱形梁的横向内力进行准确计算。
横向内力的计算是箱形梁设计中的重要环节，对于结构的稳定性和承载能力有着直接影响。
2. 不同加载条件下的横向内力计算方法2.1 箱形梁在自重作用下的横向内力计算箱形梁在自重作用下的横向内力计算是最基本也是最常用的计算方法。
根据等效弯矩原理，可以将箱形梁的横向内力计算转化为等效弯矩的计算。
由于箱形梁具有双曲边缘和矩形肋板的特点，可以采用叠加原理将箱形梁看作一个简支梁进行计算。
2.2 箱形梁在集中力作用下的横向内力计算箱形梁在集中力作用下的横向内力计算需要考虑集中力对箱形梁的影响。
可以采用力影响系数法进行计算，即先计算出箱形梁在无集中力作用时的横向内力，再将集中力对横向内力的影响进行修正。
2.3 箱形梁在均布力作用下的横向内力计算箱形梁在均布力作用下的横向内力计算需要考虑均布力对箱形梁的影响。
可以采用均布力作用下的等效弯矩法进行计算，即将箱形梁看作一个悬臂梁，计算出等效弯矩，再由等效弯矩计算出横向内力。
3. 实例分析以一座桥梁中的箱形梁为例，进行实例分析。
该箱形梁的尺寸为3000mm×6000mm，材料为Q345B，设计荷载为4kN/m²，长度为10m。
在自重作用下，采用等效弯矩法计算出横向内力为25kN。
在集中力作用下，假设集中力大小为30kN，根据力影响系数法计算出集中力对横向内力的修正系数为0.8，因此修正后的横向内力为20kN。
在均布力作用下，采用等效弯矩法计算出横向内力为30kN。
预应力混凝土连续弯箱梁横向计算与施工
Ａｂｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｕｔｉｉｇ ｎ ｎｉｅｒｆ ｉ ｍ ｅ ｔａ ａｙ ｉ ｓ ｆ ｒ－ ｉｚｎ ｏ ｌ ａ ｉ ｔ ｄｅ ｎ ｎ ｌｓ ｏ ｔ ｅＡＮＳ ｐｄ ｗｎ ｓｅｌ ｎ ｌ ｅ —ｉｉ ｅｎ－ｏｕ ｄ ｚｄ ｌ ｎ ｎｅ ｓ ｗａ ＹＳ ｕ －ｏ ｔｅ ｇｅｓｍｉｒ ｄｂ／ ｌｃ ｌｍｎ ｉ ａ ｙ ｅ ＋Ｍｏ ｎ ｏａ ａ ｇ ｉ ｓ ｍｅ ｔｒｔ —
缘角钢半刚性节 点受 力性能的 因素 较多 。对 于不同 的构 造 ， 点 节
的初始 剐度及极 限承 载力相差 较大 。
１角钢为梁柱连接节点的薄弱环节 ， ） 增加角钢的厚度可以明 显提高连接节点初始转动刚度和极限抗弯承载力。
２ 与柱翼缘相连 的螺栓杆轴线到角钢肢 背间的距 离（ 图 １ ） 见 ）
通常预应力混凝土连续梁桥在进行纵 向计算分析时是将结 构简化为单个纵 向梁按有 限元平 面杆 系进行计算 ， 其横 向仅考 虑 路忠庄互通式立交匝 Ｂ跨线桥； 桥型结构 ： 上部构造：２ ＋ × ０ （５ ４ ３ 没有进行横向计算。因此， 无法知道箱梁截面的 ＋ ５ ｍ预应力混凝土连续弯箱梁。曲线半径；５ｍ。下部构 横向分布影响， ２） ６ 横向受力状态 ， 法进 行配索及配 筋 的设 计。为进一 步 了解 横 也无 造 ： 台为重力式 Ｕ型 台 ， 墩为独柱 墩和 钢筋混凝 士矩形 双柱 桥 桥 有必要进行箱粱的横向计算。 墩。 技术指标： 设计荷载： 汽车一超 ２ 级 、 － １０ 桥面净宽： 向受力以及合理的横向配筋和配束， ０ 挂车－ ２ ， ２ ２ 横向计算的原理和基本 内容 ． 净一７５ ～７７ ｍ， ． ｍ ．５ 桥下净空 ： 大于 ５０ 车道： ． ｍ； 单向双车道 ； 计 横向计算的方法 为框架分析法 ， 其原理为： 在箱粱的长度方 算行车速度 ：０ｋ ｈ ４ ｍ／ 。 向上截取单位长度的薄片框架， 利用结构力学方法进行分析 ， 但 ２ 预应力混凝土连续弯箱梁的横向计算 性节点的弯矩一转角曲线 。文中通过改变拼接件角钢的厚度 、 螺 ５ ． 语 结 栓直径、 角钢竖肢中螺杆轴线至梁翼缘间的距离以及连接是否施 模型 １２ ， 采用的计算模型其计算结果与试验结果相比较， 误 加预拉力来考察各种因素对节 点的受力 性能 的影响 。Ａ Ｓ Ｓ Ｎ Ｙ 模 差在允许范 围内 ， 说 明 了分 析的可 靠性 ， 从而 给今后 的试 验研 究 拟分析得到的梁柱节点弯矩—转角曲线如图５ 所示。 和工程应用带来极大的方便。由以上计算分析可知， 影响上下翼
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
图 7 不同位置的 μ与 R 的关系
由图 5 可知 ,同一位置在不同曲率的情况下 ,曲 线箱型梁横向应力变化规律基本相同. 由于上翼板 作用有均布力 ,所以上下翼板的横向应力变化规律 不同. 由图 6 可知 ,在梁长不变的情况下 ,当半径达
到 3 000 mm 以后 (即圆心角小于 35°) ,横向应力与 纵向应力之比都较小. 也就是说 ,在半径达到 3 000 mm 以后 (即圆心角小于 35°) 横向应力可不考虑. 将 图 7 中 Ⅰ- Ⅰ和 Ⅱ- Ⅱ两截面的上下翼板的横向应
×10 - 5 R2 - 7. 780 19 ×10 - 9 R3 + 7. 830 41
×10 - 13 R 4
(2c)
μ = - 0. 783 416 + 0. 044 170 7 R - 7. 246 18
×10 - 5 R2 + 4. 436 81 ×10 - 8 R3 - 1. 180 41
(College of Civil Engineering and Architecture , Lanzhou Railway University , Lanzhou 730070 , China)
Abstract : Based on t he numerical result s of model test , t he dist ribution of t ransverse st ress in flanges of curved box beam is presented in t his paper. By using finite element met hod (ANS YS software) , t he variation of t rans2 verse st ress along t he flanges of box beam versus radius is given. For two - cell curved continuous box beams t he utility calculating formulas about t he ratio of t ransverse st ress to normal st ress in flanges are presented , which can provide references for act ual st ruct ural design. Key words : curved box beam ; t ransverse st ress ; model test
截 面
工况 Ⅰ 工况 Ⅱ 工况 Ⅲ 工况 Ⅳ
位置 比值 位置 比值 位置 比值 位置 比值
表 1 曲线箱型梁上下翼板横向和纵向应力最大比值及其位置
上翼板
Ⅰ- Ⅰ
Ⅱ- Ⅱ
Ⅲ- Ⅲ
Ⅰ- Ⅰ
3
3
7
7
1. 6
0. 74
0. 46
0. 46
3
3
6
6
0. 85
13. 07
2. 31
2. 31
3
3
7
7
1. 36
第6期
张学富等 :曲线箱梁横向应力的试验及实用计算分析
51
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
52
兰州铁道学院学报 (自然科学版)
第 19 卷
图 5 R 随位置变化的横向应力分布 图 6 R 随位置变化的μ分 布图
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
50
兰州铁道学院学报 (自然科学版)
第 19 卷
和横向微应变增量 ,计算每 19. 6 N 荷载作用下的各
截面横向正应力值 ,计算公式为
σ = Eε
(1)
力. 两室曲线连续箱梁在实际工程中用得较多 ,文中
提供的计算公式能够简便地计算出其横向应力 ,且
易于工程设计人员掌握使用 ,可以为工程设计提供
参考.
4 结论
1) 集中荷载作用在曲线箱型连续梁横截面上的
位置不同 ,其横向应力分布规律也就不同 ,所以在进 行横向应力分析研究时 ,要注意考虑荷载在横截面 上的作用位置.
5) 就文中算例而言 ,在均布力作用下 ,同一位置 在不同曲率的情况下 ,其应力变化规律基本相同 ;在 梁长不变的情况下 ,当半径达到 3 000 mm 以后 (即 圆心角小于 35°) ,其横向应力与纵向应力最大比值 都较小 ,也就是说 ,在半径达到 3 000 mm (即圆心角 小于 35°) 以后横向应力可以不考虑.
第 19 卷 第 6 期 2000 年 12 月
兰州铁道学院学报 (自然科学版) JOURNAL OF LANZHOU RAIL WA Y UNIV ERSIT Y (Natural Sciences)
文章编号 :1001 - 4373 (2000) 06 - 0049 - 05
Vol. 19 No. 6 Dec. 2000
0. 808
0. 71
0. 71
3
3
6
6
0. 99
4. 4
2. 73
2. 73
下翼板 Ⅱ- Ⅱ
10 ∝
10 25 10 9. 0 10 ∝
Ⅲ- Ⅲ 6
0. 51 6
1. 42 6
0. 85 6
1. 72
3 实用计算公式
为了进一步找出曲线箱型梁横向应力的分布规 律以及横向应力与纵向应力的最大比值随曲率的变 化规律 ,利用 ANS YS 有限元分析软件 ,计算分析了 长度相等而曲率半径不同 ,且与以上实验模型同材
式中 E ———材料的弹性模量 ,取 2 840 M Pa
ε———测点的纵向或横向微应变
2 试验结果分析
图 4 为试验的各工况各截面的应变图 ,图中数 值为 19. 6 N 的荷载作用下的应变值 ,应力值通过式 (1) 计算可得. 表 1 为曲线箱型梁上下翼板的横向和 纵向应力最大比值及其位置 ,其位置编号如图 3.
图 3 截面位置和测点位置
对于图 4 ,由工况 1 ,2 或工况 3 ,4 知 ,荷载在横 截面上作用位置不同 ,其横向应力分布规律也就不 同. 由工况 1 ,3 或工况 2 ,4 知 ,虽然荷载在曲梁纵向 的作用位置不同 ,但其横向应力分布规律相同. 由工 况 2 ,4 知 ,曲线箱型梁在对称力作用下 ,其横向应力 与纵向应力分布不对称 ,这主要是由于曲线箱型梁 在对称力作用下产生的扭转翘曲应力[4 ]所致. 由图 4 还可以看出 ,同一截面横向应力与纵向应力分布 规律不同. 在同一翼板上横向应力有正负变化 ,而纵 向应力一般没有正负变化.
×10 - 11 R4 + 1. 148 53 ×10 - 15 R5 (2d)
σr = μσθ
(3)
式中
σr ———横向应力 σθ ———纵向应力
其它同上.
曲线箱型梁的纵向应力可以先通过曲线箱型梁
理论简单地求出[4 ,5 ] ,由式 (2a～d) 求出横向应力与
纵向应力的最大比值 ,然后通过式 (3) 求出横向应
由表 1 可知 ,曲线箱型梁截面 Ⅰ- Ⅰ的 3 号点 位置的横向应力与纵向应力的最大比值 ,在非对称 力作用下比在对称力作用下大 ;但截面 Ⅱ- Ⅱ即支 座截面的 3 号点位置 ,在对称力作用下比在非对称 力作用下大 ,所以在对称力作用下 ,设计时应该考虑 支座截面的 3 号点位置的横向应力 ,在非对称力作 用下 ,设计时应该考虑截面 Ⅰ- Ⅰ的 3 号点位置的 横向应力 ,截面 Ⅰ- Ⅰ和 Ⅲ- Ⅲ即非支座截面的 6 号点位置的横向应力与纵向应力的最大比值 ,在对 称力作用下比在非对称力作用下要大. 所以在对称 力作用下 ,设计时应该考虑非支座截面的 6 号点位 置的横向应力. 截面 Ⅱ- Ⅱ即支座截面的 10 号点位 置的横向应力与纵向应力的最大比值 ,在对称力作 用和在非对称力作用下 ,都比其它位置大. 所以设计 时应该考虑支座截面的 10 号点位置的横向应力.
随着城市高架桥和高速公路的增多 ,曲线箱梁 在桥梁结构中得到了越来越多的应用[1 ] . 直线箱梁 的横向内力计算一般多采用框架分析法[2 ] ,而对于 曲线箱梁的横向内力计算则相当复杂 ,目前还没有 简便有效的计算方法. 因而 ,曲线箱梁的设计一般只 考虑了横截面上的纵向内力 ,横向内力很少考虑. 而 实际上曲线箱梁的横向内力究竟有多大 ,它是否应 该被考虑 ,以及曲线箱梁横向应力的分布规律究竟 如何. 本文针对以上问题 ,通过试验结果进行了分 析 ,总结出了曲线箱梁横向应力的分布规律以及横 向应力与纵向应力之间的关系. 本文还运用 AN2 S YS[3 ]软件进行了有限元计算分析 ,得出了横向应 力与纵向应力的最大比值随曲率的变化规律 ,以及 两室曲线连续梁的简便实用的计算公式 ,为实际工 程设计提供参考.
2) 集中荷载作用在曲线箱型连续梁纵向的位置 虽然不同 ,但其横向应力分布规律相同.
3) 曲线箱型连续梁横向应力与纵向应力相比 , 有比纵向应力值大的情况 ,所以设计时应根据曲率 和位置来判断是否应考虑其横向应力.
4) 在集中荷载作用下 ,曲线箱型梁的同一横截 面横向应力和纵向应力分布规律不同. 在同一翼板 上横向应力有正负变化 ,而纵向应力一般没有正负 变化.
料和同截面尺寸的曲线箱型连续梁. 在一般情况下 , 由于恒载所占的比例为总荷载的 70 %以上 ,所以计 算都是在均布力作用下进行的 ,这里采用的均布荷 载集度为 1 N/ m2 . 计算结果如图 5～7 所示. 图中 μ 表示横向应力与纵向应力的最大比值 , R 表示曲率 半径.Байду номын сангаас