迈达斯梁格法讨论

迈达斯梁格法讨论1．在用桥博进行梁格法计算时，在单元的截面信息中输入的自定义抗扭惯性矩是整个纵向构件单元截面的抗扭惯性矩，还是如【桥梁上部构造性能】中所提，不包括腹板在内的仅由顶、底板构成的抗扭惯性矩？答：我曾经对同一座简支弯桥分别用桥博单梁、梁格和MIDAS单梁、梁格建模计算进行比较分析。

结果表明：1、仅考虑恒载的情况；对于梁格法，无论是桥博还是MIDAS，内力而言，四种模型计算结果弯矩结果一致（我所说的一致指误差在5%以内），程序无法提供腹板剪力流产生的扭矩，在手动计算并组合后，两种程序梁格法计算的扭矩结果一致，且均较单梁计算的扭矩略偏大，约10%左右（这应该是由于刚度模拟误差产生的），由此可以得出汉勃利对于梁格法力学理论的阐述是正确的，因此，对于梁格法，我个人的观点，其可以考虑弯扭耦合而得出较精确的弯矩并指导整体受力配筋是没有疑问的，问题在于，梁格法扭矩需修正的适用性，我们可以通过手动计入两侧腹板剪力流产生的扭矩来得到较为正确的扭矩并无异议，但对于很多情况这并不利于直接指导我们设计，比如我们需要观察扭矩包络图来判断弯桥偏心的设置时，会发现我们直接用单梁模型可以更为节省时间和精力（至少无需你去修正组合）而得到可以直接应用的数据，单梁的缺陷在于不能正确考虑各片梁实际受力的差异，但这并不影响整体的设计，比如偏心的设计，整体抗扭性能的评估，而在细节上的处理，我们需要用梁格法的计算去确保安全。

2、关于活载的情况，梁格法而言，出于分析对比，我也用桥博和MIDAS分别计算了活载下的关键截面扭矩对比，在这里就不说弯矩了，因为结果比较吻合（8%的差别）。

MIDAS自定义车道比较方便，可以同时考虑多种工况，这比桥博方便许多，但需要注意的是，对于同一工况，如果你用不同的梁来做偏心实现的话，产生的内力差别很大，且用哪片梁直接导致这片梁内力变大，我用的是V6.71，不知道 MIDAS2006是否没有这样的问题，为了解决这一问题，我在活载偏载于哪片梁时，采取该片梁去定义车道偏心，结果表明，两种程序计算结果比较吻合。

在用单梁模型计算时，两种程序计算结果完全一致，同上面恒载的情况，单梁结果要比梁格小，这也是因为刚度的模拟误差产生的。

综上所述，两点结论：1、在做整体设计时（比如设置预偏心），个人感觉用单梁模型可以较为真实反应结果的整体受力性能，梁格法可以作为一个对比验证，且其结果一般要大于单梁的计算结果。

2、对于弯扭耦合突出的结构物，梁格法的计算是必须的，而且可以较为精确的反映出结构比如箱梁各片腹板的受力差异，以保证结构的安全的配筋，单梁的计算结果在此时可以作为一个对比验证，我的计算结果表示了在各参数输入正确的情况下，单梁与梁格的总弯矩值是完全一致（我的结果对比误差不到1%）。

对于等宽的窄弯桥，我认为没必要用梁格法进行计算，用空间梁单元计算足够了，只要模型正确，计算结果是完全能够符合工程要求的，并且在承载能力计算和配束的时候会非常方便，并且结果一目了然。

对于变宽的或者斜度很大的特殊桥梁，进行梁格法计算是很有必要的，但是这其中辉涉及很多问题，在计算的过程中要综合考虑，否则计算结果没有参考价值。

对于上面的总结有以下几点补充和修正，希望对大家有所帮助：一、对于扭矩的结果，由于梁格法计算时将结构的抗扭分成了两部分来计算，即顶底板的抗扭赋予纵向梁格，而腹板对整体结构的抗扭贡献是由腹板的抗剪来体现的（腹板之间有间距，当两块腹板的剪力方向相反时，就构成了扭矩），所以在这里整体结构的抗扭和纵梁截面的抗剪就产生了混合叠加，而规范里面的承载能力计算结果是按整个截面来验算的，事实上对于抗扭由于闭合截面和非闭合截面有很大的区别，不能简单地对截面进行拆分或者叠加，因此对于抗扭配筋，应该用单梁的计算结果来进行承载能力计算配筋。

而梁格的作用是计算体现了弯矩在各个腹板位置的不均匀性，因此对于较宽的弯斜梁应该按照梁格计算的结果对各纵梁进行纵向抗弯的承载能力计算和配筋。

二、对于活载的布置，假如用单梁计算，不管车道如何布置，如何进行偏载计算，对其正应力是没有影响的，因为对于单梁来说偏载的结果只是对扭矩有影响，也就是对截面的扭转剪应力有影响，对于弯矩在各腹板位置的分布不均无法体现。

偏载系数的定义表明，这个系数指的是弯矩影响增大系数，目的是体现弯矩在各腹板位置不均造成的内力和正应力的分布不均。

因此在用空间梁单元计算的时候察看不同的结果要用不同的荷载组合，这样结果才准确，查看扭转剪应力和扭矩最大的时候，要按偏载最不利工况不加偏载系数的组合，而查看正应力和弯矩结果的时候应该按照活载乘以偏载系数的组合。

这一点是大家通常会忽略的。

对于梁格法，这个问题就更为复杂一些，应该设立多种车道工况，也就是说，对每一根纵梁进行最不利布载，也就是在规范规定的范围内将活载尽量集中的布置在某一根纵梁的位置，几根纵梁（对于箱梁就是几个腹板）需要几个车道组合，然后将这几种工况进行包络，形成一个组合，然后跟其他结果进行组合。

这样就能得到每一个位置的最不利结果。

三、对于上面的结论2值得商榷，弯扭耦合突出的结构其实就是平面弯曲半径小的结构物，弯扭耦合突出倒不一定都要用梁格，例如弯曲半径很小的等宽窄梁桥，用单梁计算是完全可以的，也是非常方便的，另外对于弯扭耦合这个问题值得提提，通常咱们都知道，弯梁桥在恒载作用下就存在扭矩，很多人把内外侧腹板弧长不等造成的恒载不均而引起的扭矩非常看重，希望软件能够自动计算着一部分影响，除非单元是非常规单元，是那种扇形梁单元，否则单元分的再细也是无法体现这一部分影响的，事实上，在恒载引起的扭矩中，这部分引起的扭矩往往在总的扭矩中是占很小的一部分的，特别是平面弯曲半径很小的结构，几乎可以忽略不计，因为由于弯扭耦合造成的扭矩占了其中的绝大部分。

桥梁工程GM法计算荷载横向分布系数的时候，提到了一种划分宽桥和窄桥的方法，可以借鉴，一般跨度与宽度之比小于2，认为是宽桥，宜用梁格法计算。

对于曲线梁桥，与圆心角有关系，桥梁工程上也有提到，大于30度，宜用梁格法计算。

另外，个人观点，单梁法模拟曲线梁桥，宜建立包含前后各一联的共三联上下部联合作用模型，仅提取中间那一联的结果，这样才能够正确地得出以下结果：判断过渡墩支座是否脱空、主梁扭矩、下部结构墩身横向弯矩。

因为主梁沿长度方向的扭矩分布、支座反力的不均匀分布、各墩身的横向弯矩分配是由各墩下部结构的横向抗弯刚度决定，且与相邻联有关系。

梁格法提供的下列结果是正确的：1、支座反力的不均匀分布及判断支座是否脱空、2、纵横向梁格面内弯矩、3、面内剪力、4、各梁格正应力平均值、5、面内剪应力。

梁格法给出的以下结果是错误的：1、各梁格的扭矩，应该同时考虑各梁格的剪力差，手动计算全截面的扭矩，并按全截面的扭矩做抗扭验算。

(详见《桥梁空间结构分析方法》戴公连、李德建)2、面外弯矩，面外弯矩会引起正应力沿横向的不均匀，所以这种横向不均匀的正应力结果是错误的，正应力只能查看正应力的平均值。

3、面外剪力，面外剪力引起的剪应力4、主应力；由于截面各点的正应力不准确、面外剪应力（包括剪力引起和扭矩引起）不准确，所以梁格提供的主应力不准确。

对于异型梁桥、宽梁桥、曲线梁桥，不管用单梁法、梁格法、或者实体分析法，都不能一次简单地得出我们需要的所有结果，设计中，把握存在哪些无法预料和难以计算清楚的问题，然后偏安全地多配点普通钢筋。

以下几点在下认为应该特别注意：1、如果未设置拉力支座，在各种荷载组合下，支座绝对不能出现负反力(脱空)，否则整个结构的其他内力均是错误的，对结构所做的验算也是徒劳！所以各支座反力的真实有效性，是曲线梁桥分析首先要正确把握的问题。

2、尽量用双柱墩。

虽然以前我们做过很多设置偏心的独柱墩曲线梁桥，考虑到现行超重车太多且超重重量非常离谱，总觉得独柱墩很玄。

另外，如果要考虑抗震，在相同轴压比条件下，独柱墩比双柱墩的刚度大，自振周期小，地震效应大，抗震分析难以通过。

3、各墩的横向抗弯刚度应该均匀。

墩的横向抗弯刚度均匀，则主梁的扭矩均匀、各墩的横向弯矩均匀、各墩顶的支座反力不均匀程度均匀、横桥向(径向)地震作用下各墩横向弯矩均匀。

4、仅调整支座间距不能使整个结构体系的受力性能达到最好，应该以保证1)“基本组合、长短期组合、标准值组合下，支座预留的压力储备不小于墩顶轴力的10%”和2)“各墩的横向抗弯刚度均匀”，在这两个前提下，各墩的支座间距和横向抗弯刚度联合调整，以达到整个结构体系受力性能较好。

5、小半径曲线梁桥(假设R<60m以内)，宜用跨度和联长均较小(60m)的普通钢筋混凝土连续梁桥，小半径曲线梁桥以下几个方面的横向效应比较大：(1)、预应力径向力对截面扭心产生的扭矩非常大（特别注意：在midas中，计算的钢束二次产生的主梁扭矩是对截面形心的，midas未考虑形心和扭心的不重合，考虑到一般直腹板或者斜腹板箱梁，扭心均在形心下方，midas的这部分的扭矩结果是偏大的，可以自己算出形心和扭心的差别，然后在主梁上施加一个反向的扭矩，或者偏安全不考虑。

），这是本人推荐采用普通钢筋砼的原因。

(2)、离心力分为两个效应：1）离心力对截面扭心产生扭矩（因为一般扭心在形心下方，所以应考虑扭心和形心的差别。

横向风荷载也应该考虑扭心和形心的差别，否则扭矩计算结果偏小，不安全。

）；2）离心力对结构产生水平横向力。

(3)、横向风荷载也和离心力一样分为两个效应，注意风荷载大于25m/s时，不能和汽车荷载(移动荷载、制动力、离心力)等组合，所以我们应该分别做以下两次分析：1）汽车荷载与25m/s 的横向风荷载组合。

2)不考虑汽车荷载，加入横向风荷载设计值（如果设计风荷载大于25m/s）。

如果墩很高时，还应该考虑纵向风荷载。

(4)、结构自重(包括一期和二期)、移动荷载、梯度温度等引起的弯扭耦合效应大。

(5)、其他问题：腹板横向防崩、斜腹板箱梁预应力弯起段的主梁预应力横向张力等。

最后提出一个问题请教各位，如果有一座窄的曲线梁，预应力作用下，其主梁的横桥向弯矩应该较大，这样是否需要在内侧腹板加配普通钢筋？在下没有见到过这方面的文章。

以上是最近做几座曲线桥分析时，学习理论的一些体会，欢迎补充，欢迎拍砖！3. 在建立桥梁结构的计算模型时，会遇到各种类型支座，不知道各位都是怎么模拟的?是不是用弹性连接进行模拟？同时支座也有一定的高度，具体应该怎么考虑？请教各位大侠给予回复book30:具体的我是这样做的，大家参考一下：板式橡胶支座刚度采用三维弹性连接器来模拟计算：单元局部坐标系x轴方向刚度（该桥为支座竖向刚度计算）：SDx = EA/l单元局部坐标系y、z轴方向刚度(该桥为支座横、纵刚度计算）：SDy = SDz = GA/l单元局部坐标系x轴方向转动刚度（该桥为支座平面内转动刚度计算）：SRx = GIp/l单元局部坐标系y轴方向转动刚度（该桥为支座横向转动刚度计算）：SRy = GIy/l单元局部坐标系z轴方向转动刚度（该桥为支座纵向转动刚度计算）：SRz = GIz/l式中：EG为板式橡胶支座抗压、抗剪弹模；A为支座承压面积；Iy,Iz为支座承压面对局部坐标轴y、z的搞弯惯性矩；Ip为支座搞扭惯性矩；l为支座净高。