• ISSN 0258-2724
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考虑横坡的多箱室箱梁梁格法应用研究

黄祖慰 雷俊卿 唐继舜

黄祖慰, 雷俊卿, 唐继舜. 考虑横坡的多箱室箱梁梁格法应用研究[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(1): 56-63. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.007
引用本文: 黄祖慰, 雷俊卿, 唐继舜. 考虑横坡的多箱室箱梁梁格法应用研究[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(1): 56-63. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.007
HUANG Zuwei, LEI Junqing, TANG Jishun. Application Study on Grillage Method for Multiple-Cells Box Girder with Transverse Slope[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(1): 56-63. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.007
Citation: HUANG Zuwei, LEI Junqing, TANG Jishun. Application Study on Grillage Method for Multiple-Cells Box Girder with Transverse Slope[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(1): 56-63. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.007

考虑横坡的多箱室箱梁梁格法应用研究

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.007
基金项目: 

国家自然科学基金资助项目 51178042

中国铁路总公司科技研究开发计划课题 2014G004-B

国家自然科学基金资助项目 51578047

中国交通建设股份有限公司科技特大研发项目 2014-ZJKJ-03

详细信息
    作者简介:

    黄祖慰(1987-), 男, 博士研究生, 研究方向为大跨度桥梁结构理论, E-mail: zuwei_huang@bjtu.edu.cn

    通讯作者:

    雷俊卿(1956-), 女, 教授, 博士生导师, 博士, 研究方向为大跨度桥梁结构理论与应用, E-mail:jqlei@bjtu.edu.cn

  • 中图分类号: U443.35

Application Study on Grillage Method for Multiple-Cells Box Girder with Transverse Slope

  • 摘要: 为了研究多箱室箱梁基于梁格法计算的影响因素,考虑了横坡构造对多箱室箱梁的受力特性进行了分析.对梁格法理论的应用进行拓展,推导了适用于具有横坡构造的多箱室箱梁梁格截面特性值计算公式,并讨论考虑横坡的合理性;采用数值模拟的方法进行参数分析,通过改变加载位置、箱梁宽跨比、横坡大小等参数,对研究对象的受力特性进行了对比分析.研究结果表明:考虑横坡时,梁格截面刚度特征值更加接近实际,减小了12.12%的误差;具有横坡构造的多箱室箱梁的梁格模型与实体有限元模型计算结果吻合程度好,但仍无法反映箱梁在承受荷载时产生的畸变;考虑横坡构造的梁格法计算精度的提高主要体现在截面横向位移计算结果上;当箱梁宽跨比大于0.8时,采用梁格法计算时需要考虑横坡的影响;随着横坡大小从0增加到2%时,截面的竖向位移最大差值增加了758%,呈线性递增.

     

  • 图 1  纵向梁格计算参数

    Figure 1.  Calculation parameters of longitudinal girder

    图 2  多箱室箱梁截面(单位:m)

    Figure 2.  Section of multiple-cells box girder (unit: m)

    图 3  跨中荷载作用下1/2跨与1/4跨截面位移

    Figure 3.  Displacement of 1/2 span and 1/4 span section under effect of loadings in 1/2 span

    图 4  1/4跨荷载作用下跨中截面位移

    Figure 4.  Displacement of mid-span section under the effect of loadings in 1/4 span.

    图 5  1/2荷载作用下1/2跨与1/4跨截面顶、底板应力

    Figure 5.  Stress at the top and bottom of 1/2 span and 1/4 span section under the effect of loadings in 1/2 span

    图 6  1/4跨中心荷载作用下跨中截面顶、底板应力对比图

    Figure 6.  Stress value contrast at the top and bottom of 1/2 span section under the effect of centric load in 1/4 span

    图 7  9箱室梁在自重作用下跨中截面位移

    Figure 7.  Displacement in 1/2 span section of 9 cells box girder under the effect of self-weight

    图 8  截面横向位移的变化率

    Figure 8.  Variation of displacement in cross secion

    图 9  1/2跨截面位移最大差值与横坡的关系

    Figure 9.  Relationship between displacement of 1/2 span section and transverse slope

    表  1  纵、横向梁格截面特征值

    Table  1.   Characteristic value of the longitudinal and transverse girder section

    梁格 0横坡, 1.5%横坡(纵向梁格) 0横坡, 1.5%横坡(横向梁格)
    Iy/m4 Jx/m4 As/m2 Ix/m4 Jy/m4 Ash/m2
    3.84, 3.43 5.21, 4.77 1.12, 1.07 2.87, 2.71 5.74, 5.42 0.01, 0.01
    4.81, 4.67 7.34, 7.14 1.12, 1.10 2.87, 2.87 5.74, 5.74 0.01, 0.01
    4.81, 4.95 7.34, 7.55 1.12, 1.13 2.87, 3.03 5.74, 6.06 0.01, 0.01
    4.81, 5.24 7.34, 7.98 1.12, 1.16 2.87, 3.12 5.74, 6.23 0.01, 0.01
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    表  2  参数要素

    Table  2.   Specification of parameter factor

    参数 箱梁宽跨比 横坡大小/% 加载位置
    1 1.6(9箱室) 0 自重
    2 1.3(7箱室) 1.0 中心荷载
    3 1.0(5箱室) 1.5 偏载1
    4 0.7(3箱室) 2.0 偏载2
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    表  3  位移误差分析

    Table  3.   Tolerance analysis of displacement

    因素 自重 中心荷载 偏载1 偏载2
    无横坡 有横坡 无横坡 有横坡 无横坡 有横坡 无横坡 有横坡
    均差/mm 0.244 0.174 0.004 0.005 0.006 0.006 0.012 0.010
    方差 1.0×10-1 4.5×10-2 2.1×10-5 2.8×10-5 4.5×10-5 4.4×10-5 2.8×10-4 1.8×10-4
    相关系数 0.958 0.991 0.999 0.999 0.987 0.987 0.998 0.998
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    表  4  应力误差分析

    Table  4.   Tolerance analysis of stress

    位置 因素 自重 中心荷载 偏载1 偏载2
    无横坡 有横坡 无横坡 有横坡 无横坡 有横坡 无横坡 有横坡
    顶板 均差/kPa 108.21 88.49 7.71 7.06 1.70 1.59 1.62 1.65
    方差 1.7×104 9.4×104 1.2×102 1.1×102 3.4 3.5 3.1 3.5
    相关系数 0.988 0.995 0.938 0.941 0.998 0.999 0.999 0.999
    底板 均差/kPa 128.27 81.38 5.82 5.86 6.63 6.64 10.69 9.92
    方差 4.6×104 1.8×104 4.8×101 5.3×101 9.1×101 1.2×102 3.6×102 3.0×102
    相关系数 0.977 0.974 0.998 0.997 0.988 0.993 0.999 0.999
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  • 收稿日期:  2015-12-07
  • 刊出日期:  2018-02-25

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