吴国栋1
(1.重庆交通大学 土木工程学院,重庆 400041)
摘要:本文对斜梁桥特点进行了简要综述,并建立了简支斜梁模型进行分析示例。
关 键 词:斜梁桥;简支斜梁
中图分类号: 文献标志码: 文章编号:
桥梁轴线与支承边不成直角的桥梁结构通常称为斜交桥。桥梁轴线与支承边法线的夹角称为斜交角;桥梁轴线与支承边的夹角称为斜度,斜度用来表示斜桥的倾斜程度。斜交角与斜度互余,前者越大,表示桥梁斜交的程度越大,后者则相反[1-2]。
1斜梁桥的特点
1.1弯扭耦合
以单跨斜梁桥为例,如图 1–2所示。
图 1–2 单跨斜梁桥结构
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(2.1)
式中,为主梁上集中荷载P的相对作用位置;L为计算跨径 ;;为所求内力得相对截面位置。
在斜梁桥中心线上施加荷载P时,会同时产生弯矩M和扭矩T。由式(2.1),当时,可得:
(2.2)
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由式(2.2)可看出,斜梁桥的一个显著力学特点就是弯扭耦合作用[3]。
1.2支点反力分布
斜梁桥A端钝角域反力比锐角区域反力大,与的差值为:
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而B端钝角区域反力大于锐角区域反力,比大了:
斜梁桥的斜度和弯扭刚度比是影响钝角反力与锐角反力差值的两个因素,反力差值与斜度成正比,与弯扭刚度比成反比。
1.3弯扭刚度比
除了斜度之外,弯扭刚度比也是影响斜梁桥反力及内力的一个重要因素。斜度相同时,弯扭刚度比越小的斜桥结构扭矩越大,弯扭耦合作用越显著,反力与弯矩的分布也趋于不均匀[4]。
2建模分析示例
2.1工程概况
该桥为人行桥,横跨奉节县竹园镇无山村14组河两岸,一侧为废弃公路,另外一侧为坡地,设计桥宽2.5m,长11.2m,主梁为工字钢,桥面板为GFRP玻璃纤维增强复合材料,河岸两侧各设片石混凝土简易桥台。主梁采用简支梁截面,选用HW300×300×10×15型工字钢,并布置横向加筋肋,平均间距为40cm;次梁选用HW200×200×8×12型工字钢,布置三处次梁,以螺栓连接在主梁腹板上。
2.2建立不同斜交角度模型
利用MIDAS CIVIL建立三个不同斜交角度的模型,斜交角度分别为0°、30°、60°。模型如图 2–1、图 2–2、图 2–3、图 2–4所示。
图 2–1 模型
2.3斜交角对跨中正弯矩的影响
采用3.2节所建立的不同斜交角度的有限元模型,对不同斜交角单跨简支工字钢梁在自重作用下的跨中最大正弯矩进行了计算分析,结果见表 21。
表 21 自重作用下主梁跨中最大弯矩
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2.4斜交角对结构支座反力的影响
采用3.2节所建立的不同斜交角度的有限元模型,对不同斜交角单跨简支工字钢梁在自重作用下的支座反力进行了计算分析,结果见表 22。
表 22 自重作用下的支座反力
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2.5斜交角对跨中挠度的影响
采用3.2节所建立的不同斜交角度的有限元模型,对不同斜交角单跨简支工字钢梁在自重作用下的跨中挠度进行了计算分析,结果见表 23。
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3结论
本文简要介绍斜梁桥的特点并建立简支梁不同斜交角度模型。斜梁桥相比较于正桥存在弯扭耦合作用,支座反力存在差值,该差值与斜度成正比,与弯扭刚度成反比。通过建立不同斜交角度模型,进一步验证了斜交角度对桥梁内力和反力的影响。
参考文献
[1]崔善仁,刘世建.斜梁桥力学特点概述[J].山西建筑,2009,35(19):316-317.
[2]林玉良,李威,王雪琴.斜梁桥力学特性分析[J].北方交通,2006(09):54-57.
[3]李国豪.斜交结构的斜梁桥的荷载横向分布分析[J].同济大学学报(自然科学版),1994(04):395-400.
[4]宋世杰,陈北华,钱锦武.连续斜梁桥受力特性研究[J].筑路机械与施工机械化,2007(05):41-43+48.