半整体桥梁搭板的内力计算方法研究

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对于有缝桥梁来说,桥头搭板是近台端简支于桥台牛腿上、远台端简支于枕梁或自由搁置台后路基上的单向受力板。其内力计算方法是将搭板横桥向划分成单位板宽的搭板条,降维成简支梁或弹性地基梁进行计算。而在半整体式桥台桥梁中(后面简称半整体桥梁),搭板的近台端与主梁相连,搭板会受到主梁伸缩、梁端弯曲变形等影响,故搭板除了受搭板自重、车辆荷载等竖向荷载外,还会受到主梁传递至搭板端部的荷载。该荷载的种类、大小、以及该端部荷载对搭板内力计算的影响是桥梁设计中一个值得探讨的课题。首先,验证既有有缝桥梁的搭板内力计算方法在半整体桥梁中的适应性。利用有限元软件ABAQUS对主梁和搭板的连接处(简称桥头节点)进行模拟,分别施加搭板端部弯矩、剪力和水平力并运算模型得出结果。分析结果得到各荷载对搭板内力计算的影响程度,判别出搭板内力计算中搭板端部的最主要因素是端部水平力。继而利用MIDAS建立搭板整体模型,通过计算在不同参数情况下搭板端部水平力对搭板内力计算的影响程度,从而分析得出:既有有缝桥梁搭板的内力计算方法不适用于半整体桥梁的搭板设计。然后,在搭板内力计算的简支梁法基础上,提出针对半整体桥梁搭板内力计算的简支梁修正法。简支梁修正法是通过两个搭板长度修正系数α和β来考虑半整体桥梁搭板的实际受力情况,修正系数α和β分别等效搭板底部地基土对搭板的支撑作用和搭板端水平力对搭板内力计算的影响,最后对该两个修正系数取乘积即得出综合修正系数γ。半整体桥梁的搭板内力计算中,只需将预设搭板长度与综合修正系数γ相乘,得出搭板计算长度,并根据搭板计算长度按照简支梁法进行计算,即可得出半整体桥梁的搭板内力。最后,将简支梁修正法的理论计算值和有限元计算值对比,验证简支梁修正法的正确性。对应简支梁法、弹性地基梁法和简支梁修正法分别对三种方法进行搭板试设计,并根据试设计分别建立搭板有限元实体模型。在不同参数组合情况下运算模型并得出计算结果,提取搭板底缘应力,搭板挠度和搭板受拉区钢筋应力作为参考指标,对比分析三种搭板内力计算方法的优劣。得出结论:在三种搭板内力计算方法中,简支梁修正法是最适用于半整体桥梁的搭板设计。
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