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摘要：随着现代数学技术的应用，越来越多的应用运用到工程设计中，用Midas/Civil和Midas/FEA分别建立增设虚拟横梁的梁格模型和实体模型，通过对梁格模型､实体模型､刚接梁法､比拟正交异性板法（G-M法）计算得到的结果与荷载试验现场实测数据相互对比分析，提出连续T形梁桥梁格模型的虚拟横梁截面参数取值建议｡结果表明：梁格法简单易行，且计算精度能够满足一般工程要求｡在此基础上重点分析桥面铺装､普通钢筋和预应力筋以及防撞护栏对连续T形梁桥结构整体的影响，给出了梁格模型的修正方法和建议，使梁格模型更加精细化，能够更加真实可靠地反映桥梁整体状况｡
关键词：梁格法；连续T形梁桥；结构分析；荷载试验；虚拟横梁
前言：目前，中国高速公路中大量采用了装配式预应力混凝土连续T梁桥，在交工验收评定时需要进行荷载试验，以检验桥梁结构的承载能力和工作性能是否符合设计要求｡对于连续T形梁桥的荷载试验，其理论计算模型多采用平面单梁模型和用Midas/Civil建立的空间梁格模型｡连续T形梁桥的单梁模型计算多采用“刚接梁法”或“G-M法”来计算荷载的横向分布系数，然后简化成平面结构计算单片梁的活载效应｡计算连续梁桥的横向分布系数要将其等代为简支梁，再按传统荷载横向分布系数算法计算，然而连续梁桥活载效应计算阶段的荷载横向分布系数沿桥跨纵向变化取值是适用于简支梁的，用于连续梁桥不够精确｡因此连续梁单梁模型计算简化程度较大，计算冗杂，用在荷载试验的理论计算分析上显得不够合理｡所以连续T形梁桥的荷载试验案例中，多数用Midas/Civil建立空间梁格模型进行分析计算，只要梁格划分合理和纵横向梁格刚度等效正确，梁格模型足够满足工程要求｡连续T形梁桥的梁格建模时，须用虚拟横梁来模拟实桥的横向联系｡保证虚拟横梁较好模拟各主梁间实际横向联系作用的关键是其截面参数如何精确取值，但都没有规范的方法｡因此，该文对连续T形梁桥梁格模型的虚拟横梁截面参数取值进行了探讨，且结合荷载试验实测数据，进一步对梁格模型进行修正｡
1算例分析
1.1工程简介
某大桥是一座装配式预应力混凝土连续T形梁桥｡共有4跨即4×40m，横桥向共6片T梁，两端､L/6处､L/3处､L/2处､2L/3处､5L/6处纵桥向共设有7块横隔梁，桥宽13.5m，行车道实宽12.5m，混凝土强度等级C50｡
1.2模型建立及结果分析
1.2.1虚拟横梁截面参数取值
接梁法电算内容对此桥中横隔梁进行处理：取T形边主梁的翼板平均厚度为t，以中横隔梁为中心线，向两侧各延伸l/2（l为相邻横隔梁的间距）作为T形横隔梁的翼板宽，得到横桥向的T形截面｡
1.2.2有限元模型建立
求得此例虚拟横梁截面高度h=0.965m，用Mi-das/Civil建立梁格模型1｡为使梁格模型边梁悬臂端纵横向传递荷载，因此再须增设虚拟边构件纵梁和横梁｡取虚拟边构件纵梁为悬臂截面特性的一半，而横梁的截面特性按悬臂板平均厚度取值，均不计重量，只考虑刚度｡在布置车道荷载时，应选择横向联系梁选项，这样就通过虚拟横梁把活载分配至两边的主梁上，才符合实际横向传力情况｡用Midas/FEA建立实体模型，各主梁翼缘间直接联结成实体单元，横隔板按实际尺寸和位置建立｡
1.2.3梁格模型修正
桥面铺装采用钢纤维混凝土，与桥面板有很好的黏结作用，实际上此种铺装层是参与主梁受力的｡而普通钢筋和预应力筋会在一定程度上提高结构整体刚度，在静载试验加载中会提供一定的主梁抗力｡另外，钢筋混凝土防撞墙会直接加大边主梁截面面积，提高边主梁的承载能力｡如果桥梁荷载试验的理论计算模型不考虑上述因素的影响，那么算得的校验系数就会偏小，最后得到所检桥梁的安全储备足够满足要求，而且是偏大的｡那么这样评价所检桥梁的承载能力和安全性显得不够合理｡因此，考虑上述因素对梁格模型1修正如下：在梁格模型1中增加C50混凝土铺装层并用薄板单元模拟，且与梁单元刚接，板厚取为0.1m；把普通钢筋和预应力筋截面先换算成实际相同位置处的混凝土截面，求出各片主梁的换算截面惯性矩，再在梁格模型1中对主梁抗弯惯矩进行修正；在梁格模型1中直接建立SS级加强型墙式防撞墙，与边主梁刚接，且输入实际配筋｡
1.3单梁模型计算
在中横隔梁等效处理中，“刚接梁法”仅把跨中截面横隔梁进行等效，而该桥共有7片横隔梁，因此“刚接梁法”无法真实对全桥横向联系进行处理，这也是梁格模型1和“刚接梁法”计算结果有差距的原因｡梁格模型1和梁格模型2在各工况下计算得到的挠度结果与实测值纵横向趋势拟合较好，其中梁格模型2的计算结果在数值上更加趋近实测值，说明此次梁格划分在纵横梁刚度取值上是合理的，而且梁格模型经过修正后，能更加真实地反映桥梁实际受力情况，论证了这种修正方法可行｡
实体模型计算得到的挠度值和荷载横向分布系数都比较接近于用“刚接梁法”计算得到的结果｡这是因为在实体模型建模中，直接把每片T梁连成一体，因此每片T梁翼缘之间是刚接的，由于桥型较窄，偏载工况下的横向挠度走势趋向于一条倾斜的直线，因此与“刚接梁法”计算得到的结果接近｡而实际桥梁湿接缝处并不是完全刚接，偏向于刚接，但不知具体刚度值，因此也无法在实体模型中输入每片T梁间的连接刚度，这样来看，虽然实体模型的计算结果比较精确，但是也无法模拟出连续T形梁桥真实的横向联系作用｡但在梁格模型中，可以通过修改虚拟横梁截面参数值来随时调整桥梁的横向联系作用，由此可见，在连续T形梁桥结构分析计算中，梁格模型比实体模型更加容易修改调整，操作简单可行｡
梁格模型2在工况1下的挠度结果与实测结果拟合程度略微有些差距，原因是对跨中横隔板做了受压翼板的有效作用宽度计算，而这种计算只是近似的，无法完全消除剪力滞效应带来的影响｡虽然可以通过修改边跨的虚拟截面高度h值来抵消这种影响，但考虑到要使建模过程简单可行，且梁格模型2的计算结果足够满足工程要求，建议不再考虑单独调节边跨虚拟横梁截面参数｡
结语：（1）用梁格理论建模分析计算装配式预应力混凝土连续T形梁桥时，其虚拟横梁的宽度建议取与主梁间距一致，弹性模量取与主梁一致｡
（2）在桥梁设计计算中，使用“刚接梁法”和“G-M法”虽偏安全，但过于保守，不够经济合理，且在桥梁检测结论中得到的校验系数偏小，无法掌握所检桥梁的真实安全储备｡因此建议不论是桥梁设计或者桥梁检测，连续T形梁桥的结构分析计算可采用梁格法进行，不仅建模简单易行，模型后续可修改性高，也可直接输出各主梁内力，计算精度也满足工程要求｡（3）对连续T形梁桥桥梁检测理论计算中建议主要考虑铺装层和防撞护栏的影响，精细化梁格模型，使之更接近实际情况，减少各种偏差，掌握桥梁的真实安全储备，精确评价所检桥梁的承载能力和安全性。
参考文献：
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[2]胡帅军，李泽栋，石安宁，等.基于MIDAS/CIVIL的桥梁加固结构分析[J].湖北工业大学学报，2017，32（5）.
[3]马兰.MIDAS/CIVIL软件在桥梁设计中的应用[J].四川水泥，2016（10）：16-17.
论文作者:蒋增虎
论文发表刊物:《基层建设》2018年第6期
论文发表时间:2018/5/23
标签：模型论文; 截面论文; 荷载论文; 桥梁论文; 横隔论文; 横梁论文; 横向论文; 《基层建设》2018年第6期论文;