闡述橋梁設計中梁格法的具體應用

王新秋

摘要：文章首先闡述了梁格法的基本原理，而后簡要概述了梁格劃分原則，并結合某橋梁工程案例，深入分析了網格劃分的原則，并詳細剖析了內力組合、截面鋼筋設計與配置等方面，以期提高梁格法在同類橋梁工程中的運用。

關鍵詞：橋梁設計；梁格法；應用

1.梁格法的基本原理

對于箱型斷面而言，其主要是由幾個頂板結合而成的工字斷面結構，在進行橋梁結構不規則設計或者是因為車道交叉而不得不選擇加載不規則形式時，會導致各個結構部分中的工字梁內力存在差異性，為了可以更好的確定內力參數，需在橋梁的各個縱向結構中模擬工字梁，然后可以在結構中加入橫向單元連接模擬工字梁的橫線，很多情況下為了保證該工作的順利進行可以設置虛擬單元，以建立一個完善的平面網格結構。

通過交叉系列的組合，能夠形成一個有效的受力系統，進而對受力進行全面的分析，該方法通常稱之為梁格法。在實踐階段，該方法的主要原理是通過等效梁格的方式代替橋梁的上部結構，從而分析梁格受力以及了解橋梁的受力形式。梁格法建模之后可以準確的體現出整體結構的抗扭性。根據實踐經驗可以知道，虛擬橫向梁體數量、剛度和主梁連接，對所有的結果都存在影響作用。所以在利用梁格法的過程中，應該采取有效的措施劃分梁格單元劃分，并且計算結構的截面與加載，并且合理的使用該結果數據。

2.梁格劃分原則

明確基本計算原理之后需要劃分網格，在該項工作開展時，其關鍵點在于對驅頂支座分布的結構以及上部結構的確定，當相關的數據得到確定后，需要通過力學角度以及具體的實際操作經驗，對其進行劃分，一般情況下在梁格劃分時，需要做好以下原則：梁格網格應該與設計受力線的位置是重合的，要與原型結構的內力是一致的，橫向與縱向都要符合要求，從而可以更好的提升荷載靜力的靈敏度，保證各個關鍵部分的形心軸與整體結構的在同一位置上。

3.工程概況

某橋梁工程的標準段寬度尺寸設定為32m，該橋梁的軸線、河床中心線位置處于65°，該項目主要以八跨分二聯結構為主，且尺寸設計為：（16m+20m×3）+（20m×3+16m），該河道兩側中的線路規劃和路幅都已經明確，在兩側中橋兩端的一跨、八跨邊梁都布置在交叉口位置上。為了可以確保橋梁和道路連接更加的順暢，可以在兩側邊跨使用16m現澆異形結構形式，其中，中間結構的部分采用的是混凝土空心 結構方式，高度設定采用0.95m，在實踐過程中，為了能夠切實提高工程質量，在現澆板設計時，其高度需控制在80cm，此外，該項目工程為了提高整體工程的穩定性、質量，在設計時應用了梁格法對其結構進行全面分析，且在空間計算時采用（midas/civil2006）軟件進行相關數值計算。

4.網格劃分

網格劃分過程，首要工作需要進行建模，而建模工作開展必須要遵循以下原則：

1）梁格縱梁與原橋梁腹板結構中心線腹板中心線重合，然后通過腹板剪力通過該位置中的梁格剪力來代替。

2）對截面進行計算、確定，并且將獲取的截面參數作為單元節點內容，而其他的單元部分按照3m、4m的要求標記相信的點，以使得最終檢測數據符合準確性的要求。

3）為了能更加方便設置支座預偏心，可以在系統中明確一個虛擬中梁結構，該結構與實際邊總量直接組成一個單元結構，按照支座偏移可以直接分成兩個單元，在新增加的節點位置上設置支座結構，以更好的反映出具體的結構特點，然后將實心板的支座兩側進行16等分，連接各個等分點，此時可以將該實心板直接分成16個相等的結構，每個結構都含有一根梁，也就是梁格內的縱梁；實心板自由等分之后連接各個點，就形成了橫梁結構。

5）沖擊系數結構基頻

沖擊系數 μ=0.17 67×1n（4.957）-0.0157=0.267

4.1內力組合

（1）效應組合

在橋梁結構中的承載性能極限狀態計算的過程中，此時可以通過基本組合與偶然組合的形式，本次設計并未考慮柔然組著的影響，所以只利用基本組合進行計算。（2）正常使用下極限效應組合形式。依據橋梁設計技術文件中的作用短期效應組合與長期效應組合，經過計算之后可以確認，短期的最大彎矩需要>949kN·m，而長期效應彎矩則等于904kN·m。

4.2截面鋼筋設計與配置

4.2.1配筋設計

以矩形截面的形式布置縱向鋼筋。因為各個結構部分中截面尺寸基本相同，本次計算中以彎矩最大截面中鋼筋布置為基礎來進行估算，其他梁體結構都按照該截面進行數據的計算，符合相應的設計規范要求。

4.2.2鋼筋布置（1）跨中縱向鋼筋，在設置鋼筋時，要結合上述計算的參數進行合理布置，此時確定每束鋼筋的設置間隔距離設定為10cm。在本項目中，鋼筋布置主要是在16號梁跨中截面，同時，按照設計的要求，鋼筋的數量確定為30根。（2）附加鋼筋，鈍角位置上為了更好的抵抗結構扭矩，在該方向上的二等分垂直方向上設置加強筋，通過下述經驗公式確定鋼筋面積：Agf=k×Ag=0.8×9852mm2。在具體設置中，每束鋼筋的間隔距離設定為10cm，同時在每米寬的位置上附加鋼筋面積為9818mm2，與經驗結果基本相同。鈍角底部位置上所承載的支承反力比較大，此時需要在鈍角二等分方向上增加鋼筋，間隔距離為10cm鋼筋為Φ12mm。

4.2.3結構安全驗算

（1）正截面承載力驗算。通過實踐可知，梁體結構鋼筋的數量均一致，因此，在對正截面承載力驗算時，需要選擇跨中彎矩最大的鋼筋進行計算，其他部位的鋼筋則忽略不計，在驗算時需要按照以下配筋率的公式進行：配筋率ρ=100×16 011/（1225×726）=1.8≥45ftd/fsd=0.27。（2）斜截面承載力驗算。在對承載力限效應組合結果分析后，可知，最大剪力值出現在第16梁的右側，為674kN。依據設計要求，由Vn-Sect=0.51×10-3×b×h0=2367kNγ0×Vd=674kN≤kN 由此可知，抗剪截面的驗算標準以滿足設計要求。而依據規范

Vn-Load=0.50×10-3×a2×ftd×b×h0=756.9kN

γ0×Vd=674kN<756.9kN。在抗剪力驗算上可以忽略對其的驗算。

4.2.4持久狀況正常使用極限狀態驗算

（1）裂縫寬度驗算

在裂縫寬度驗算時，通過對短期組合的計算結果分析可知，長效組合的計算方式與裂縫寬度驗算的方式基本一致，其基本相同，因為梁1截面短期效應組合值為949kN·m，比較大，所以此時只進行該梁裂縫寬度數據的驗算。在梁1底板結構中配置有26 根 Φ28mm鋼筋，總截面積為16 011mm2。根據設計規范中的要求σss=Ms/（0.87×As×h0）=93.9MPa

ρ=As/（b×h0+（bf-b）×hf）=0.016682

W f k = C 1×C 2×C 3×σs s / E s×（（3 0 + d）/（0.28+10×ρ））=0.124mm<0.2mm。驗算結果可知，裂縫寬度均滿足設計要求。

（2）撓度驗算

通過綜合數分析，在整體作用下最大撓度出現在16梁的跨中8.5mm。依據設計規范中規定，則長期撓度值為：

F L = 1 . 4 5×8 . 5 = 1 2 . 3 m m，獲取結果相比于16000/1600=10mm取值范圍要大，故而，在設計時可以忽略拱度預設，使其能夠將自重減輕。而通過FLQ=12.3-8.5=3.8<16000/1600=26.7mm驗算結果可知，獲取擾度數值滿足規范要求。

5.結束語

從上述計算分析可以發現，應用梁格法驗算簡單實用，最終數據也非常準確，但是應該要注意使用該方法時，對于截面變動過大以及一些存在較大安全隱患的結構應該具體分析，避免造成事故的發生。

【參考文獻】

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[2]崔巍.基于梁格法在橋梁設計中的應用[J].建筑技術開發，2012，39（07）：24-25+79.