利用影响面确定装配式梁桥的汽车荷载效应研究

【摘要】车辆荷载的准确计算是中小桥梁安全运营的基础。纵向影响线及横向分布系数是车辆荷载的简化计算方法。因为简化，该方法存在一定的误差。本文提出了一种基于影响面计算车辆荷载效应的新方法。分析结果表明，该方法可以达到更精确的计算效果。

【关键字】桥梁承载力；影响面；汽车荷载效应；准静态

1 概述

桥梁是交通运输中的重要组成部分，对建成的桥梁进行有效检测，做出科学评估，充分了解桥梁实际工作状况，验证承载力能否满足设计或规范要求，是适应公路运输不断发展，保障桥梁运营安全的必然要求。

我国交通部在1988年曾颁布了“公路旧桥承载能力鉴定方法（试行）”，该方法采用常规调查和结构检算，必要时再进行荷载试验的方法对桥梁进行承载能力鉴定，该方法对我国的桥梁承载力鉴定起到了重要的指导意义。2011年交通运输部修改编制的《公路桥梁承载能力检测评定规程》，规范了公路桥梁承载能力的检测评定方法，该规程的主要内容是对桥梁结构进行荷载试验。

然而，作为传统的桥梁承载力评定依据与荷载试验方法，其所用分析理论是简化的内力影响面代替精准的影响面值，12（，）（）（）xyxyηηη≈⋅，计算结果存在一定误差；而且费时、费力和需要较长时间中断交通；另外受测试条件的限制，其测试点及工况数目不可能设置太多。针对这些特点本文对桥梁影响面理论作了深入的研究，并开发了基于影响面的桥梁快速评定理论。这种方法增加了理论数据的准确性，并有效的提高了检测速度，具有省时省力的鲜明特色，加载时通过准静态荷载加载，具有全局性施加荷载的优点，是对现有检测规范的有力补充。

2 基于影响面的桥梁承载能力评定

2.1 影响面数值解法概述

一个定向的单位集中力P=1在结构上移动时，结构上关心截面（点）A的一个力学量（位移、内力、反力等）是力P位置的函数，这个函数称为关心截面（点）指定力学量的影响面函数，影响面函数在点（x，y，z）的值称为该点的影响面

坐标

[1]。弹性结构的内力影响面计算有两种方法：一种是静力分析法，一种是机动分析法。从原理上来讲，机动分析法与静力分析法相比在效率上并不占优势，但因为工程中实际只要求得某几处点的内力或挠度影响面，所以机动法应用更广泛。本文基于线弹性结构的Betti原理，以8节点六面体单元为例[2]，利用其单元刚度矩阵的物理力学特性及影响面概念，推导出指定节点处内力影响面的数值算法，并适用于8节点单元退化后的五面体单元（ Prism Option）及四面体单元（ Tetrahedral Option）。

2.2 基于影响面的桥梁承载能力评定

根据所得影响面施加规范规定车道荷载，沿横向车道加载到使关心点达到最不利效应，沿桥纵向根据每个车道对应的纵向影响线，让均布力布满影响线正值区域，集中力加在影响线峰值处，可得桥梁在使用荷载下最不利效应值，注意此时要记入车道荷载横向折减。之后评定程序同常规评定方法。

4.15

通过数据对比分析可得：传统横向分布系数法计算所得数值偏小，用有限元分析软件所得数值和影响面法所得数值比较接近，证明这种方法是可行的。本文所开发的方法在很大程度上缩短了检测所用时间，而且有很高的精度，从长远来看有很大的发展空间。

参考文献：

[1]刘沛林. 行进加载试验替代静载试验的桥梁检测方法研究[J].特种结构，2010，4

[2]周小勇，李娜.六面体单元内力影响面的实用算法[J].公路交通科技，2011，8

[3]戴公连，李德建.桥梁结构空间分析设计方法与应用[M].北京：人民交通出版社，2001

推荐访问:荷载 效应 利用 影响 研究

---