梁格法

梁格法

梁格法的主要思路就是將上部結構用一個等效的平面梁格或空間構架來模擬。將分散在板式或箱梁每一區段內的彎曲剛度和抗扭剛度集中於最鄰近的等效梁格內,實際結構的縱向剛度集中於縱向梁格構件 內,而橫向剛度則集 中於橫向梁格構件內。

漢勃利梁格


劃分原則

漢勃利(hambly)梁格劃分示意圖
漢勃利(hambly)梁格劃分示意圖
1、各縱梁均帶腹板;
2、中性軸一致;
3、剛度等效。
劃分考慮的因素
1、梁格的縱向桿件形心高度位置應盡量與箱梁截面的形心高度相一致縱橫桿件的中心與原結構梁肋的中心線相重合使腹板剪力直接由所在位置的梁格構件承受;
2、為保證荷載的正確傳遞橫向桿件的間距不宜超過縱向梁肋的間距;
3、縱梁抗扭剛度的計算按整體箱型斷面自由扭轉剛度平攤到各縱樑上;
4、應特別注意預應力鋼筋在梁肋中的布置,對於整個箱梁截面而言,預應力鋼筋是對稱配置的,由於梁格劃分後邊肋幾何形狀的非對稱性,此時按設計位置布置預應力鋼束在邊肋中將產生較大的平面外彎矩,這顯然與實際受力情況不符,在計算結果的分析中,應扣除平面外彎矩產生的效應。

局限性

1、由於hambly梁格要求各縱梁均帶腹板,所以箱梁截面無法劃分得更細,因而無法保證剪力滯後效應的計算精度;
2、中性軸一致的原則往往給箱梁截面的劃分帶來一些麻煩,加上剛度等效的要求,hambly梁格計算尤其對於變寬或變高梁的梁格計算顯得為乏力;
3、 hambly梁格依然無法有效的解決橋樑結構分析中的一些空間問題,比如橫樑蓋梁的分析以及沿橋橫向的支座反力計算。

慧加梁格


慧加(WISEPLUS)梁格劃分示意圖一
慧加(WISEPLUS)梁格劃分示意圖一
1、任意劃分截面(無需帶腹板);
2、剛度自動等效;
3、單梁轉梁格一步到位;
慧加(WISEPLUS)梁格劃分示意圖二
慧加(WISEPLUS)梁格劃分示意圖二
4、影響面載入(二維活載);
5、智能應力求解器(專用於梁格模型);
6、三維配筋。
由於這種梁格並不需要中心軸一致,即由各縱梁質心組成的梁格面成折面的形狀,也稱為折面梁格。

與剪力滯效應


寬箱梁的空間效應主要為各道腹板的荷載分配和腹板較寬時本身的剪力滯後效應。
採用稀疏劃分的寬箱梁截面
採用稀疏劃分的寬箱梁截面
針對採用右圖寬箱梁的稀疏劃分方式來計算,即可以劃分為B1~B4的4道主梁。採用 這個計算模型,可以計算出各道腹板的彎矩和剪力更為精確的“橫向分佈係數”。由於劃分出來的結構仍然是梁,所以當不考慮剪力滯效應時,雖然各道劃分樑上的應力都不相同,但本身的應力分佈是均勻的。當考慮剪力滯效應時,尚需要根據規範公式計算B1~B4各道梁的剪力滯效應。
所以說:規範中的剪力滯係數並不適合於獨立寬箱梁,而僅適合於劃分開后的工字型梁,——而T型梁(或工字型梁)正是規範中剪力滯效應基本圖示的來源。
針對該寬箱梁,也可以採用右圖的緻密劃分方式來計算,b1~b4為4道腹板位置。
採用緻密劃分的寬箱梁截面
採用緻密劃分的寬箱梁截面
這個計算模型中劃分出來的結構仍然也還是梁,每道梁的應力本身是均勻的,但各道梁的應力的不同分佈直接反映出各道腹板受力的“橫向分佈”。同時由於劃分緻密,剪力滯效應在計算模型中由各道梁的應力差異反映出來。也就是:對於緻密劃分的寬箱梁,不再存在“有效分佈寬度”的基礎。
梁格模型實質上是採用階梯狀的應力來表達原來的光滑分佈的應力。下圖為一個單箱單室截面的階梯狀應力分佈來表達原來光滑的、包括剪力滯效應的應力分佈。
梁格法表達剪力滯效應圖示
梁格法表達剪力滯效應圖示
需要注意的是:“有效分佈寬度”是將複雜截面簡化為簡單截面的方法,這個 概念僅適用於豎向剪應力。對於橋面較寬的複雜截面橋樑,採用“有效分佈寬度”,則意味著丟掉了橋面板面內的水平剪應力,這直接導致了現行規範均缺失針對箱梁橋面板面內的配筋方法,也導致了當橋樑結構出現頂底板面內斜裂縫問題時會出現無法判斷、無從著手的情況。