高跨比
高跨比
高跨比一般用於混凝土梁的計算和構造中，就是用梁的跨度除以梁截面的高度，這個得出的比值就是跨高比。在梁式橋的立面布置中，梁高h與跨徑l的比值h/l稱為高跨比。一般的，簡支體系中裝配式板橋h/l取1/12~1/16；裝配簡支梁h/l經濟範圍為1/11~1/18，在跨徑偏大時取用偏小的值；預應力混凝土梁h/l取1/15~1/25左右。在其它體系中，梁高的變化根據受力特點在跨中與支點所取的範圍有所不同。
跨高比一般用於混凝土梁的計算和構造中，就是用梁的跨度除以梁截面的高度，這個得出的比值就是跨高比。這個比值通常影響梁的穩定性，一般比較合理的比值是跨比高為12，就是梁高是跨度的1/12。
高跨比是影響主梁受力的重要參數之一，其值增大對橋樑結構的影響主要體現在兩個方面：其一，適當增加梁高，可增加主梁的剛度，改善截面的受力狀態；其二，大跨徑箱梁橋中的預應力效應很大程度上是利用預應力的偏心彎矩來抵消恆載的，適當增大高跨比，在預應力筋用量不變的情形下，縱向預應力筋的偏心距增大，增加了預應力利用效率，而恆載增加十分有限。所以適當增加高跨比，是一種有效抑制後期下撓病害的有效方法。
高跨比指橋跨結構的主梁、主拱等的高度與橋樑跨徑之比。
高跨比是影響結構剛度的一個重要因素。箱梁橋的跨度和寬度均趨於增加，而箱梁構造尺寸卻要求兼顧輕型美觀的原因設計得越來越小，從而增加了箱梁橋的正常使用性能（裂縫和變形）對各種荷載效應的敏感性。
當今能源問題日趨成為經濟和社會穩定的重要因素，在現在全球能源供應越來越緊張的條件下，能源的儲備顯得越來越重要。
鹽岩因其良好的低滲透性、流變性和損傷自癒合性等優良特點，成為自然條件下儲存高壓氣體的良好場所，從1915年加拿大建造了世界上第一個儲氣庫以來，鹽岩已經成為公認的高壓氣體儲存良好場所，目前世界天然氣地下儲氣庫中利用枯竭氣藏(油藏)的氣庫425座，含水層氣庫82座，鹽穴氣庫42座，廢礦井改造儲氣庫3座。
天然氣地下儲氣庫具有儲存量大、調節範圍廣、安全可靠、經久耐用、運行成本低等優點，已經成為天然氣消費大國儲存、採集、調配天然氣的基礎設施，是大型輸氣幹線系統配套不可缺少的重要組成部分。
隨著西氣東輸管網建設，為了保證平穩供氣和國家戰略需要，建設地下儲氣庫的問題受到越來越多的關注。鹽岩儲氣庫由於具有密封性好，利用率高，注氣時間短，墊層氣用量少，需要時可以將墊層氣完全采出等優點，在世界各國能源儲存(石油、天然氣)中佔有很重要的位置。
近些年來研究人員對鹽岩性質進行了大量研究，得到了很多資料，這些資料較好的反映了鹽岩性質。在這些資料的基礎上一些研究人員研究了地下儲氣庫形狀以便很好的反應地下儲氣庫較穩定的形狀。
在實際情況中，鹽岩儲氣庫會受到地應力影響，但以往研究並沒有太多考慮地應力因素，沒有分析鹽岩儲氣庫高度、跨度比值與地應力的關係。
本文在考慮初始地應力場基礎上，分析溶腔穩定狀態，研究天然狀態下，鹽岩經過應力釋放后，鹽岩溶腔穩定狀態的幾何參數，為進行應力釋放條件下儲氣庫穩定性分析提供理論依據。
如果φ<α<90°，τ為小於零的數，這說明了圍岩受斜向下拉力作用，σ隨著α增大逐步變小，即與α成反比關係。當α=φ，微元體所受切向力變為零，但所受的指向腔體的法嚮應力達到最大。
當α<φ受斜向上拉力作用，而且此時σ隨著α減小逐步變大，即與α成反比關係。所以在α=φ的位置，圍岩不但所受指向腔體的壓力達到最大，而且兩側岩體受到不同方向拉力作用，很容易形成裂隙。
如果在α=φ的位置存在夾層，由於鹽岩、夾層物理力學性質不同，鹽岩和夾層在此情況下容易發生裂紋擴展現象，這將導致溶腔破壞和鹽岩體向空間運動，不利於腔體的穩定和長期運行。
由於α>90°，所以，當溶腔向下凹陷狀態時，沿切線的剪應力逐漸增大，而垂直切線的法嚮應力逐漸減小。在α=90°+φ位置，τ達到最大，σ為零；當α>90°+φ，σ小於零，此時腔壁受到指向圍岩的壓力作用。
所以在α=90°+φ位置，由於法嚮應力方向改變，切嚮應力達到最大，容易發生裂紋擴展現象，這將導致溶腔破壞和裂紋擴展現象的發生。
根據現場資料，潛江凹陷白堊系～第三系具兩套含鹽系地層:白堊系～下第三系下始新統新溝嘴組為第一含鹽岩系，上始新統潛江組為第二含鹽岩系;其中潛江凹陷為江漢盆地潛江組沉積時期的成鹽中心。
自下而上分別為下第三系潛江組、荊河鎮組、上第三系廣華寺組及第四系平原組。潛江凹陷沉積了厚達4200m的鹽岩系地層，鹽層埋深一般為870～3600m，固體鹽岩分佈面積達1800km。
根據潛江鹽岩和泥岩的力學試驗，參考國內外鹽岩的力學特性參數，最終確定進行數值計算所需參數如下，密度為2．200g/cm，彈性模量為6．40GPa，泊松比為0．25，凝聚力為2．40MPa，內摩擦角為35°。
對所建立的數值計算結構模型進行了必要且合理的簡化處理:岩層均近似視為各向同性均質連續體，且為彈塑性體。根據分析問題需要和相應參考文獻建模方法，採用平面應變分析模型，在建模過程中，完整地描述所給定的模型，包括模型的幾何模型、材料特性、邊界條件和載荷等，本構模型為彈塑性本構模型。
根據工程具體情況，應用儲氣庫半徑為50m，考慮在鹽岩溶腔周圍250m以外地方，溶腔的影響十分微弱，因此計算模型採用如下邊界條件：模型的上、下表面250m厚度岩層為應力邊界條件，在左右和下部邊界進行約束，即不允許在這些部位有法向位移，溶腔對它們的影響可以忽略。
應用有限元軟體ADINA進行數值模擬試驗研究，選取儲氣庫豎直剖面為圓形。儲氣庫形成后圍岩應力重分佈，洞室圍岩徑嚮應力釋放，環嚮應力增加，在圍岩的不同部位出現不同程度的應力集中。
根據數值模擬研究成果。能夠得出:根據圖6，在洞室的切線斜率為λ或者－λ位置應力集中最大，根據圖7在此部位也是應變增大最明顯部位。
根據圖8洞頂底出現較高有效應力集中現象，洞壁兩側出現應力集中現象。而且根據圖6、7和8能夠看出，當φ<α<90°，圍岩受拉力作用，σ隨著α增大逐步變小，在α=φ的位置，微元體所受切向力變為零，但法嚮應力達到最大。
α<φ則受拉力作用，σ隨著α減小逐步變大，即與α成反比關係。這與理論分析相同，而且在儲氣庫下半部分進行分析，同樣得出與力學分析相同成果。
所以溶腔內壁向上凸起時，溶腔不僅有向空間運動可能，而且在壁面受斜向下拉力作用。當α=φ，垂直壁面的壓力達到最大，但所受切向力變為最小，α<φ，腔體圍岩受到斜向上拉力作用，而且在此情況下圍岩有向空間塌落的可能。
在α=90°+φ位置，溶腔圍岩裂隙增多，不利於氣體儲存。
隨著我國交通事業的快速發展，梁橋以其獨特的優勢如雨後春筍般廣泛應用於祖國的橋樑建設中，在採用了新技術和新材料成為預應力混凝土連續剛構橋后，梁式橋的應用範圍更加廣泛，最大跨徑已經跨域到301m，在大跨度橋樑建設中也展露頭角，但是就在梁式橋的發展風聲水起的時候，一個致命的因素成為梁式橋發展的瓶頸，那就是自重，梁式橋的自重過大，以至於整個橋樑用於承擔自身重力的比重就佔了所有承載力的一大部分，要想減輕自重，除了單純從使用的材質上入手外，還應考慮結構內部各參數相互間的影響，其中高跨比的取值就是一個不可忽視的方面。
隨著更多大跨度預應力混凝土剛構橋的建成，設計人員擁有了豐富的經驗可以借鑒，但對於高跨比的取值，還沒有一個明確的範圍。
1.1支點高跨比現狀
在國內，預應力混凝土連續剛構橋支點高跨比的取值大體分佈在0.0502～0.0599之間，且取值大體在0.0502附近，其平均值為0.0588;在國外，預應力混凝土連續剛構橋支點高跨比的取值的分佈區間範圍比國內要更廣泛一些，從收集的橋樑H支/L值看，分佈置於1/25～1/14.3之間，主要也分佈於1/20～1/16.7之間，其平均值為1/19，比國內橋樑H支/L參數偏小，為國內的90.6%。
隨著設計和施工工藝的進步，最近幾年新建的連續剛構橋樑中，H支/L的值並沒有減小或增大的趨勢。如我國1997年建成的華南大橋H支/L值為1/20，近期建成和擬建的多座剛構橋中，H支/L仍分佈於1/20～1/16.7之間。
同種跨徑時，國外橋樑高跨比的選擇比我國設計人員選取的值要小。該數值的變化對連續剛構橋樑有多大的影響目前尚未有準確的說明。因此，研究連續剛構橋樑的支點高跨比勢在必行。
1.2跨中高跨比現狀
國內部分剛構橋箱梁跨中高跨比H中/L值大致分佈於1/40～1/73之間，最大值為1/40，最小值為1/73，且集中分佈於1/55～1/66.7之間，其平均值為1/58;國外部分剛構橋箱梁跨中高跨比H中/L的值大體分佈於1/27.8～1/91之間，最大值為1/27.8，最小值為1/91，且集中分佈於1/40～1/67之間，其平均值為1/50，比我國H中/L值大。其平均值為我國H中/L平均值的115%，國外橋樑的跨中高跨比取值要比國內大的多。
通過分析可以得出以下結論。
(1)支點高跨比研究時，從近年國內外橋樑資料可知，國內與國外針對於支點高跨比的取值與橋樑的長度之間並沒有直接的關係，一般情況下國內在對支點高跨比進行取值時，範圍基本控制在0.0667～0.0502之間，且盡量靠近0.0562。在研究時發現，隨著支點高跨比取值的降低，支點處橋樑主梁橫截面的高度也隨之降低，則該處所受到的力和1/2橋樑處主梁橫截面所受到的力朝著不利的方向發展，由此可知不宜採用較小的支點高跨比；而另一方面，隨著橋樑主梁支點高跨比取值的升高，橋樑的總造價也隨之升高，橋樑在施工階段所受到的拉應力也隨之升高，權衡利弊，得出橋樑支點的高跨比取值大致在0.0625～0.0405之間時各方面都能相對適宜一些，若橋樑主跨的長度比較大時，支點高跨比的取值設置在0.0405～0.0505之間較為合適，若橋樑主跨的長度較小時取0.0502～0.0667。
(2)跨中高跨比研究時發現：橋樑主跨的長度與橋樑的跨中高跨比有著密切的聯繫，兩者之間的變化具有一定的規律性。選取較大的跨中高跨比時，主樑上緣受力較好；反之選取較小的跨中高跨比時，主梁下緣受力較好；從結構受力的角度出發，跨中高跨比取值在1/30～1/72之間都可行，考慮到減輕主梁自重的因素，建議跨度較大時取1/60～l/72，跨度較小時取1/45～1/60。
(3)由國內國外取值經驗的差異不難發現：國外高跨比取值範圍比較寬廣，並且H支/L一般較國內小，而H中/L較國內大。
基本信息
- 中文名
- 高跨比
- 外文名
- depth-span ratio
- 用途
- 用於混凝土梁的計算和構造中
- 釋義
- 梁高h與跨徑l的比值h/l
- 經濟範圍
- 為1/11~1/18
- 所屬學科
- 土木工程