40mPC简支T梁横隔板布置对结构受力影响分析

刘雪君　刘泉

摘要：桥梁横向连接刚度的大小直接影响结构的受力状态，本文以桥梁标准图跨径40m桥宽为12m的PC简支T梁为例，建立Midas Fea有限元模型，并将横隔板的个数设置为3、5、7片，分析不同的横隔板布置方案对结构受力的影响。结果表明：横梁数目增加，结构的横向联系加强，使结构的内力在各主梁间分配较均匀，主梁的扭矩、扭转变形减小，避免了“单梁受力”的现象。

Abstract： The lateral stiffness of the bridge directly affects the stress state of the structure. This paper takes the PC simple beam T beam with a bridge width of 40m and a bridge width of 12m as an example. The Midas Fea finite element model is established and the number of transverse partitions is established. Set to 3， 5， and 7 pieces to analyze the influence of different cross-barrier layout schemes on structural forces. The results show that the number of beams increases and the lateral connection of the structure is strengthened， so that the internal force of the structure is evenly distributed among the main beams， and the torque and torsional deformation of the main beam are reduced， which avoids the phenomenon of "single beam stress".

关键词：T梁桥;Midas Fea模型;横隔板布置;受力分析

Key words： T-beams;Midas Fea model;diaphragm arrangement;force analysis

中图分类号：U441                                      文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）28-0216-03

0  引言

对于T梁桥，桥面板与横隔板共同作用使结构成为一个空间整体。当横隔梁数目设置较少时，在车辆荷载作用下，直接承受车轮压力的梁片受力较大，出现单片梁破坏的现象[1]。但如果横隔板数目过多，也会增大结构自重、增加施工的难度及成本。本文着重分析设置不同横隔板布置方案时对桥梁受力性能的影响[2]。

1  有限元软件模型的建立

建立Midas FEA全桥模型，仅改变有限元模型横隔板的数量，除此之外，模型其他参数均不改变，从而达到了控制单一变量的目的，横隔板布置方案见表1。在Midas Fea全桥模型跨中处施加偏载和中载，加载方式如图1-图3所示。

2  横隔板布置方案对T梁局部应力的影响

计算1号主及2号主梁车辆加载最不利位置处的应力值，并从模型中提取车辆荷载范围内的应力值，应力提取点如图4所示，计算结果见图5-图8所示。

偏载作用下，三种横隔板布置方案的上缘应力值相差甚小，下缘应力分布规律相差相对很大，特别是图6在设置7片横隔板时，在位置15处应力值减小幅度很大，是因为应力值取点处设置了横隔板从而横向增强，减少了主梁梁底的应力值而形成的突变现象[3]。

在中载的作用下，设置3片横隔板上、下缘应力值相对设置5、7片横隔板时应力值略大，横隔板数增加，结构的横向刚度增强，有利于轴重向结构的四周传递，使得结构内重新分配，可以降低主梁的内力值[4]。

3  横隔板布置方案对T梁受扭性能的影响分析

计算在偏载作用下L/2截面1-5号主梁桥面板及马蹄的位移差，计算点见图1所示分别为C、D及M、N节点的竖向位移差，分析不同横隔板布置方案对结构扭转变形能力的影响，计算结果如图9-图10所示。

图9可知，横隔板数目增加，跨中截面处1-4号主梁的桥面板位移差随逐渐减小，5号梁位移差变化趋势则与之相反。设置3片横隔板1号梁与5号梁的相差为0.45。设置3片横隔板1号梁与5号梁的相差为0.33，设置3片横隔板1号梁与5号梁的相差为0.21，说明各个主梁位移差随着横隔板数的增加会使翼缘板的扭转变形更加均匀。可以避免翼缘板因扭转变形过大，出现裂缝的现象[5]。

从图10可知：设置3片横隔板时，各主梁马蹄位移差相差较大，特别是5号梁的位移差最小，1号梁与5号梁的相差0.124。5片横隔板时1号梁与5号梁的相差0.067，各个主梁扭转变形的能力相對均匀。7片横隔板位移差的分布图几乎呈线性关系，说明横隔板数目的不断曾加可以更好的发挥每根主梁的抗扭作用，改善各个主梁抵抗扭转变形的能力，降低主梁扭矩、限制主梁扭转起着重要的作用[6]。

4  结论

①横隔板数目增加结构的横向联系加强，使各主梁间内力分配较均匀，避免了“单梁受力”的现象。②横隔板数增加，结构的横向抗弯刚度增大，主梁的扭矩、扭转变形减小。

参考文献：

[1]邓淇元，肖凯龙，鄢稳定，邬晓光.横隔板参数对装配式箱梁宽桥受力的影响[J].沈阳大学学报（自然科学版），2019，31（01）：62-65，72.

[2]刘雪君.三跨连续T梁桥横梁及横断面布置对主梁受力影响分析[D].东北林业大学，2017.

[3]王彬.横隔板对简支斜交T梁结构受力行为影响分析[J].石家庄铁道大学学报（自然科学版），2016，29（03）：21-25.

[4]牛艳伟，杜隆基，曹宏恩，荣帅，黄平明.横隔板对装配式梁桥空间受力影响的模型试验研究[J].结构工程师，2016，32（03）：149-154.

[5]贾艳敏，高力主编.结构设计原理[M].人民交通出版社，2004.