波形鋼腹板PC箱梁的等效計算方法

莫利君, 陳 華

(1.湖北省交通規(guī)劃設(shè)計院股份有限公司, 湖北 武漢 430051; 2.湖北交投十巫高速公路有限公司, 湖北 十堰 442000)

波形鋼腹板PC箱梁充分利用了混凝土抗壓能力強和波形鋼板抗剪能力強的特點，具有施工簡便、梁體輕盈、預(yù)應(yīng)力效率高、預(yù)應(yīng)力可更換等優(yōu)點。該橋型無腹板開裂問題，結(jié)構(gòu)耐久性好，目前國內(nèi)多座橋梁采用了該種結(jié)構(gòu)形式[1]。

目前，波形鋼腹板PC箱梁的計算大多采用有限元方法建立實體模型、梁單元建立組合材料模型。有限元模型建模復(fù)雜、單元數(shù)量多、計算時間長；組合材料模型建模中需考慮不同材料組合時參數(shù)取值的合理性和計算尺寸調(diào)整時模型修改的不便性。本文采用等效模型，將波形鋼腹板等效為正交異性平板，然后利用正交異性平板來建立等效模型。將波形鋼腹板等效為混凝土直腹板，采用與混凝土箱梁相同的計算方法，大大減小了計算工作量[2]。為了證明采用等效模型計算的有效性，本文以某波形鋼腹板連續(xù)剛構(gòu)橋為實例，將采用Midas Civil建立的整體模型和等效模型進行對比分析。

1 波形鋼腹板縱向等效剛度

波形剛腹板箱梁中，波形鋼腹板的縱向抗壓剛度很小，因此承受的縱向壓力和縱向彎矩均非常小。通過單位力法按剛度等效原則分別計算波形鋼板的等效厚度和等效彈性模量，分別采用公式(1)和公式(2)進行計算[3]。

(1)

(2)

式中:a為直板段幅寬，mm；b為斜板段投影寬，mm；c為斜板段幅寬，mm；h為波高，mm；t為鋼板厚度，mm；E為鋼的彈性模量，N /mm2。……