MIDAS CIVIL中連續T梁結構橋梁模型梁格法釋放梁端約束的簡化應用

丁 瑞，趙 劍

(貴州省質安交通工程監控檢測中心有限責任公司)

1 概 述

中國的橋梁建設已步入全新的階段，橋梁設計、施工、檢測技術水平也隨著時間推移不斷提高，以往多采用的平面程序在實際使用中將逐漸為三維空間空間程序所取代，通過三維的分析可以不用像二維程序那樣計算橫向分布系數，建模及后處理更加直觀。T 型梁在實際工程中廣泛采用，現存數量巨大，T 梁格單元劃分簡單，基本概念清晰，受力明確，對進一步將復雜結構離散為力學模型及應用力學原理解決問題很有幫助。

梁格的缺點在于，任一梁內的彎矩是嚴格與其曲率成比例，而原型版任一方向上的彎矩，都與該方向和正交方向上的曲率有關，但從梁格法和較精確的方法進行比較，可以知道從梁格法導出的分布彎矩所算的的彎應力對于大多數設計要求，是足夠精確的。

2 模型簡介

以某直線T 梁橋為背景，橋梁結構為3 ×40 m 簡直變連續預應力混凝土T 梁結構，橫向為5 片T 梁，采用預制吊裝施工，其中1#墩為墩梁固結。利用MIDAS CIVIL2011 建立模型，為了能更好的反應上部結構的實際性能，梁格的劃分不宜過大，取T 梁縱向單元長度為1 m，截面根據圖紙建立橫隔板，每跨為5 道橫隔板。主梁材料為C50，虛擬橫梁的材料特征值容重取為0，模型采用3 車道偏心布載，車道寬度為車輪寬度。

3 梁格法(釋放梁端約束)計算

MIDAS CIVIL2011 中單元在節點處默認為固結，而橋梁濕接縫是在T 梁已架設到位后，為增加T 梁間的橫向聯系而澆筑的，和預制的T 梁并非完全是固結效果。結構的力學模型是根據單元的自由度和端部約束條件建立的.利用單元端部釋放功能就可以建立單元的約束條件.可以利用單元端部釋放功能的有粱單元和板單元。兩個節點的所有自由度方向上都可以進行單元端部釋放，利用PARTIAL FIXITY 系數可以形成部分連接結構形式。如果在梁單元的兩節點上釋放所有的旋轉自由度，結構將形成桁架單元結構形式?！读焊穹ńＷ⒁馐马棥分薪榻B虛擬的橫向聯系梁之間盡量要設為鉸接(可將縱梁之間的虛擬橫梁分割為兩個單元，將其中一個釋放梁端約束。依據T 型梁橋的特點，在橫隔板單元中間(濕接縫處)設置節點，在此節點處釋放梁端約束My:在相應端釋放繞單元局部坐標系y 軸方向的彎距及Mz:在相應端釋放繞單元局部坐標系z 軸方向的彎距，依據經驗判斷取殘余的約束能力50%。模型節點數760，單元數1 219。在正常使用狀態下汽車荷載作用下的邊跨最不利截面最大正彎矩車輛加載見圖2，相應的荷載效率達到0.99。

4 簡化計算

簡化計算即加強了濕接縫的連接作用，視為T 梁間為固結，不在濕接縫處釋放相應的梁端約束，這樣模型節點數700，單元數1 159，節點和單元數都有所減少，且省去了在濕接縫處釋放相應梁端約束的步驟，也節省了程序計算時間。

5 結果對比及結論

取邊跨最不利截面處的5 片梁相應的單元或節點，編號從偏載側由1 至5，分別以橋梁固有頻率、內力、應力和撓度值和進行對比，見表1 ～表4。

表1 橋梁固有頻率對比

表2 內力值對比

表3 應力值對比

表4 撓度值對比

由表1 ～表4 可以看出，簡化計算同梁格法(釋放梁端約束)相比，從一階固有頻率、內力、應力及撓度值比較，相對誤差很小(不足1%)，此外，筆者還進行了支點最大負彎矩工況以及中跨最大正彎矩工況下相應截面處內力、應力以及撓度值得比較，發現釋放梁端約束的模型和簡化模型相比，相對誤差同樣很小，說明簡化模型計算可行。

梁格法的簡化計算方法建模簡單，節點和單元數較少，節省了程序計算時間，并且數據結果與梁格法相比誤差非常小，在直線T 梁橋上可以使用簡化計算方法。

［1］E.C.漢勃利，郭文輝 譯，錢祖輝 校.橋梁上部構造性能. 人民交通出版社.

［2］戴公連，李德建.橋梁結構空間分析設計方法與應用. 人民交通出版社.