考慮畸變影響的箱梁橫向彎矩計算方法

王兆南，張元海

(蘭州交通大學 土木工程學院， 蘭州 730070)

1 引 言

垂向偏心荷載作用下，由于箱梁畸變的影響，準確計算箱梁的橫向彎矩是橋梁設計中需要關注的重點問題，國內外學者對此作了不少研究。研究方法可分兩種，一種為框架分析法[1-6]，通過疊加施加了剛性支承和解除剛性支承且考慮了畸變影響的框架彎矩，得出箱梁的橫向彎矩；一種為能量變分法[3]，通過對取出的單位長度框架以施加剛性支承和解除剛性支承的方式計算箱梁的橫向彎矩，但基本計算模型和框架分析法不同，通過能量變分法解出箱梁頂板上的剪力差，最后得到箱梁的橫向彎矩。對于箱梁橫向內力的研究，Chithra等[7]采用SFA(Simple Frame Analysis)法分析單箱雙室箱梁的橫向內力，并對結果采用三維有限元程序進行了計算對比。Kurian等[8,9]分析了SFA法的不足，并分析了腹板和懸臂板厚度的比值變化及車輛荷載對橫向彎矩的影響。文獻[10，11]對彎箱梁橋的橫向內力進行了研究。鐘新谷等[12]采用有限元對箱梁橫向內力進行了計算和分析。由于箱梁畸變對橫向彎矩的影響不容忽視，無論采用類似于研究扭轉的方法[13]還是采用廣義坐標法[14]，或采用HSA(Hamiltonian Structural Analysis Method)法[15-18]都涉及到畸變微分方程的求解，得到箱梁畸變角或畸變位移。

采用框架分析法計算箱梁的橫向彎矩，公式簡單，但方程個數較多，求解較為繁瑣[1-6]；能量變分法目前僅用于矩形截面箱梁的分析。本文根據需要優化框架分析法的方程，在剛性支承法的基礎上，考慮箱梁畸變角和橫向彎矩的關系，給出了更加簡單的求解橫向彎矩的方法；……