12米宽16米跨整体式现浇板计算分析_多种方法

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一、结构描叙及车道数的选择

桥梁标准跨径16米，计算跨径15.5米，桥宽12米，桥面净宽11米，梁高0.85米，矩形断面。

汽车荷载采用公路-Ⅱ级，冲击系数0.291。

车辆双向行驶，依据通规P25表4.3.1-3，车道数取值为2。

由于净宽11米，按车辆横向布置，布置2车道后，剩余宽度为11-2.5*2-0.6=5.4米，活载偏载严重，采用2车道恐无法反应真实受力情况，故同时也用3车道进行比较。

二、计算方法

1、桥规4.1节专门对板结构的内力计算进行了阐述，采用车辆荷载，但这一条和通规4.3.1的“桥梁结构的整体计算采用车道荷载”有冲突吧？

2、用midas软件按梁单元进行计算，不考虑偏载系数，得到转角。

3、用midas软件按板单元进行计算，横向和纵向均划分为16个单元，考虑汽车的实际布置。

4、按梁单元手动计算内力，不考虑偏载。

5、按梁单元手动计算内力，考虑荷载偏载引起的转角，通过转角求得位移，通过位移求得荷载放大系数，转角用Midas进行计算。

6、所有计算仅针对活载部分。

三、按桥规4.1计算

3.1、2004规范的车辆荷载

1、跨中分布宽度：Max (15.53+0.6+2*0.15,2*15.5/3)=10.33米。10.33>1.8，存在重叠的情况，按2车道计算：10.33/2+2.5*2+0.6+0.5-(2.5-1.8)/2=10.915米

按2车道计算：10.33/2+2.5*2+0.6+0.5-(2.5-1.8)/2=10.915米

按3车道计算：10.33/2+2.5*3+0.6*2+0.5-(2.5-1.8)/2=14.015米>12，取12米。

2、支点分布宽度：0.6+0.15*2+0.85=1.75米，存在重叠的情况，分布宽度=1.75+1.3=3.05米。

3、变化点坐标：(10.915-3.05)/2=3.93，(12-3.05)/2=4.475。

4、跨中单位宽度荷载：2*2/10.915=0.366(2车道)，3*2*0.78/12=0.39(3车道)。

5、近似弯矩(车辆荷载排队接起来)：

Mm_max=718.4375

2车道：718.4375*0.366*(1+0.291)=339.5

3车道：718.4375*0.39*(1+0.291)=361.7

6、近似弯矩(纵向只有一个车辆荷载)：

2车道：140*2/2*0.366/2*15.5/2*(1+0.291)=256.3

3车道：140*2/2*0.39/2*15.5/2*(1+0.291)=273.1

7、结果

第六条计算结果与板单元的车道荷载计算结果比较接近，第五条偏大，第六条大约是第五条结果的0.75倍。但是车辆荷载情况下，公路-Ⅰ级和公路-Ⅱ级是一样的了？

3.2、老规范的汽-20荷载。

1、由于新规范的车辆荷载无法区分等级，也有些人采用老规范的汽-20替代公路-Ⅱ，依据规范条文解释，新老规范的效应也比较接近。

2、计算结果待续。。。。。

四、梁单元计算(不考虑偏载系数)

1、单车道加载，最大弯矩1138.2kN·m，折合单宽弯矩94.9 kN·m，转角0.0001649，跨中位移-1.3297mm。

2、双车道加载，最大弯矩2276.3kN·m，折合单宽弯矩189.7 kN·m，转角0.0002095，跨中位移-2.659mm。

3、三车道加载，最大弯矩2663.3kN·m，折合单宽弯矩221.9 kN·m，转角0.0001634，跨中位移-3.111mm。

五、板单元计算(偏载)

1、单车道加载，第一个车道偏心4.25m，单位宽度最大弯矩172.1kN·m。

2、双车道加载，第二个车道偏心1.15m，单位宽度最大弯矩265.6kN·m。

3、三车道加载，第三个车道偏心-1.95m，单位宽度最大弯矩265.6kN·m。

六、梁单元手算(正载)

1、单车道加载

跨中弯矩:

(10.5*15.5^2/8+(180+180*(15.5-5)/45)*15.5/4)*(1+0.291)*0.75=1138.3 kN·m。

跨中位移：

(5*10.5*15.5^4/384+(180+180*(15.5-5)/45)*15.5^3/48)/18423750*1000 *(1+0.291)*0.75

=1.32mm

2、三车道加载

跨中弯矩:

(10.5*15.5^2/8+(180+180*(15.5-5)/45)*15.5/4)*(1+0.291)*0.75*2=2276.5 kN·m。

跨中位移：

(5*10.5*15.5^4/384+(180+180*(15.5-5)/45)*15.5^3/48)/ 18423750*1000 *(1+0.291)*0.75*2

=2.64mm

3、三车道加载

跨中弯矩:

(10.5*15.5^2/8+(180+180*(15.5-5)/45)*15.5/4)*(1+0.291)*0.75*3*0.78=2663.5 kN·m。

跨中位移：

(5*10.5*15.5^4/384+(180+180*(15.5-5)/45)*15.5^3/48)/ 18423750*1000 *(1+0.291)*0.75*3*0.78

=3.0885mm

七、梁单元手算(偏载)

1、单车道加载

程序计算转角0.0001649，板边位移12/2*tan(0.0001649)= 0.000989mm，折合弯矩1138.3/1.32*0.989=852.86 kN·m，折合单宽弯矩71.1  kN·m

实现率：（94.9+71.1）/172.1=0.9646。

2、三车道加载

程序计算转角0.0002095，板边位移12/2*tan(0.0002095)= 0.001257mm，折合弯矩2276.5/2.64*1.257=1083.9 kN·m，折合单宽弯矩90.3  kN·m

实现率：（189.7+90.3）/265.6=1.054。

3、三车道加载

程序计算转角0.0001634，板边位移12/2*tan(0.0001634)= 0.0009804mm，折合弯矩2663.5/3.0885*0.9804=845.5 kN·m，折合单宽弯矩70.5  kN·m

实现率：（221.9+70.5）/265.6=1.1009。

4、需要解决的问题

转角如果可以手算的话，就可以手算出荷载放大系数了。

八、荷载放大系数(偏载系数)

1、单车道加载：172.1/94.9=1.81

2、双车道加载：165.6/189.7=1.4

3、三车道加载：265.6/221.9=1.2

九、结论

从分析可以看出，采用3车道计算，并使用1.2的荷载放大系数，可以比较准确的进行验算，采用2车道验算的话，偏不安全。

板单元横向尺寸约0.75米，如果再细化，也许弯矩会更大，横向尺寸应该1.0米左右比较合适吧？

1、桥规4.1节专门对板结构的内力计算进行了阐述，采用车辆荷载，但这一条和通规4.3.1的“桥梁结构的整体计算采用车道荷载”有冲突吧？
2、用midas软件按梁单元进行计算，不考虑偏载系数，得到转角。
3、用midas软件按板单元进行计算，横向和纵向均划分为16个单元，考虑汽车的实际布置。
4、按梁单元手动计算内力，不考虑偏载。
5、按梁单元手动计算内力，考虑荷载偏载引起的转角，通过转角求得位移，通过位移求得荷载放大系数，转角用Midas进行计算。
6、所有计算仅针对活载部分。

个人观点如下：
1.桥规4.1针对的情况是“行车道板”的局部计算，不是所谓的板梁桥的整体计算，所以你这个桥采用车道荷载没问题。除非你要算板的冲切等局部计算。
2.两对边支承的板，采用单向板计算，所以设计采用梁单元即可，如果觉得不安全，可以适当考虑偏载的影响

整体计算采用车道荷载这个是没有疑问的，具体是两车道还是三车道可根据实际情况偏不利考虑；
计算建模应采用梁单元。同时采取一定的构造措施来保证计算模型的成立。比如在板设置一定的暗梁。

学习了，楼主分析的很到位，感谢分享自己经验，这下好好学了