梁格法的討論與注意事項(xiàng)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上梁格法的討論與注意事項(xiàng) 小結(jié)結(jié)合中華鋼結(jié)構(gòu)論壇跟蛙兄的幾次討論和其它具體分析的一些心得，進(jìn)行簡要整理如下（對于蛙兄的幫助表示衷心的感謝）： 問題：1.單箱雙室箱梁截面，縱向梁格的抗扭慣性距按照書上與midas計算對比差別十倍，我是按照橋梁上部構(gòu)造性能106頁中的梁3的計算，到底以那個為準(zhǔn)？戴公連老師按照書上編程，不知道大家一般采用哪種算法？ 2.對于邊梁，由于質(zhì)心與建立梁的節(jié)點(diǎn)不重合導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力引起橫向彎矩，如何在結(jié)果中扣除，這里前提是我采用的是psc截面中的工字截面和截面，采用腹板中心線建立的模型，并非采用數(shù)值型。我們知道，對于對稱的直線橋梁結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力一般不會產(chǎn)生橫向

2、的彎矩，如何消除劃分為梁格后的這一部分的影響？ 3.同樣的問題出在自重身上，梁格的縱梁一般是取腹板的中心線，而實(shí)際的形心要偏離幾十公分，縱梁自重應(yīng)該會產(chǎn)生扭矩，請問是不是加偏心產(chǎn)生的扭距？前提是我采用的是psc截面中的工字截面和截面 4.對于曲線橋梁，由于內(nèi)外側(cè)弧長不一致引起自重對于截面的質(zhì)心產(chǎn)生扭距，采用梁格法后是否因?yàn)榱焊癖旧黹L度的不同，不要考慮這一因素的影響了，即不要自己添加一個均布的扭距？ 5.在計算完成后采用psc截面設(shè)計功能，除了普通鋼筋的估算有些單元沒有通過外，其余各項(xiàng)驗(yàn)算的結(jié)果均通過，那么是否可以認(rèn)為滿足規(guī)范的要求了？ 既然極限承載狀態(tài)都已經(jīng)滿足了，為何普通鋼筋還是提示配置不夠

3、？（對于A類預(yù)應(yīng)力構(gòu)件）？ 答：對于縱向梁格的抗扭慣性矩，在論壇的關(guān)于梁格法的帖子里面我都有所論述，抗扭慣性矩的計算一定要按相關(guān)書籍中介紹的公式進(jìn)行計算，否則是不準(zhǔn)確的，因?yàn)檩斎氲目古T性矩實(shí)際上是頂?shù)装宓目古?，另一部分抗扭由腹板來承?dān)，因此梁格的抗剪面積也要輸入準(zhǔn)確。抗扭慣性矩本身沒有統(tǒng)一的計算公式，因?yàn)殚_口截面和閉口截面的抗扭計算是相差很大的，因此在計算的時候一定要注意，對于梁格法的縱向抗扭要使得整個梁格斷面的縱抗扭慣性矩與閉口箱型截面的抗扭慣性矩相等。你所說的差十倍不知道從何而來，不過要提醒你的是不要利用midas里面提供的所謂的梁格截面，也就是那種半邊的梁。他的抗扭計算是按單獨(dú)的開口截

4、面計算的，不準(zhǔn)確。 2，對于預(yù)應(yīng)力的輸入，要使得輸入的預(yù)應(yīng)力位置與整體截面中的位置一致，因此不管縱向梁格相對整體截面的位置是什么樣的，只要保持預(yù)應(yīng)力在整體截面中的坐標(biāo)就可以了。 3，對于你所說的這個扭矩不知道是什么意思，不過，梁格法最終是為了等效實(shí)際的整體梁體，縱梁之間也有橫向聯(lián)系，沒有扭矩是和約束的位置有關(guān)系的，因此你這條的考慮我覺得有點(diǎn)多慮了。 4，實(shí)際上，對于半徑比較小的彎橋，引起扭矩的最主要原因是縱向彎矩耦合以后產(chǎn)生的扭矩，而不是由于內(nèi)外弧線的長度差，長度差引起的扭矩只占其中的一小部分，并且如果用梁格法，內(nèi)外側(cè)縱梁也會體現(xiàn)其長度差，并且精度已經(jīng)能滿足要求，個人覺得沒必要去增加扭矩了。

5、5，由于我們所說用的梁格就是建立柔性梁格從嚴(yán)格意義上來說并不是一個真正的空間計算，并且它也只是一個簡化計算，其中的縱向彎矩等項(xiàng)目是可以采用的，但是有些結(jié)果是不能直接采用的，因此建議對于普通鋼筋的計算還是不要采用psc截面設(shè)計功能，因?yàn)檫@些都是針對獨(dú)立的單梁計算的。有些項(xiàng)目你可以直接用單根縱梁的結(jié)果來考慮配筋，但是對于抗扭等還是按整體截面來考慮吧。 問題續(xù)   對于第二個問題，我覺得還是有考慮的必要。當(dāng)然在實(shí)際的鋼束輸入中一定要按照“對于預(yù)應(yīng)力的輸入，要使得輸入的預(yù)應(yīng)力位置與整體截面中的位置一致，因此不管縱向梁格相對整體截面的位置是什么樣的，只要保持預(yù)應(yīng)力在整體截面中的坐標(biāo)就

6、可以了。 ”，但是需要注意的是，如果我要做單梁的分析，那么在分析抗彎剪的時候，在查看截面應(yīng)力的時候就會增加一項(xiàng)由于預(yù)應(yīng)力引起的橫向彎矩引起的應(yīng)力，而在實(shí)際沒有劃分梁格之前的截面中是沒有的，這一項(xiàng)應(yīng)該去掉，關(guān)于去掉的方式，midas工作人員說可以在psc截面驗(yàn)算的時候選擇二維+扭距，當(dāng)然對于直線橋沒有問題，但是對于曲線的橋梁，實(shí)際上預(yù)應(yīng)力是會產(chǎn)生橫向扭距的，當(dāng)然即使是將預(yù)應(yīng)力放在邊梁截面的中心同樣由于彎扭耦合，也會產(chǎn)生扭距，因此對于彎橋而言，如何消除這一項(xiàng)的影響是十分關(guān)鍵的.     當(dāng)然避免出現(xiàn)上述問題的最好辦法是將梁格截面劃分的合理，使得截面的質(zhì)心盡量

7、與邊梁腹板中心線重合，但是感覺有些困難，畢竟還要考慮中性軸的問題。    同樣的問題”對于你所說的這個扭矩不知道是什么意思，不過，梁格法最終是為了等效實(shí)際的整體梁體，縱梁之間也有橫向聯(lián)系，沒有扭矩是和約束的位置有關(guān)系的，因此你這條的考慮我覺得有點(diǎn)多慮了?！拔疫@里講到的扭距指得是由于建立模型的節(jié)點(diǎn)與質(zhì)心之間不一定重合，導(dǎo)致產(chǎn)生的扭距，但是考慮到橫梁的傳遞作用，我們可以不考慮了。     另外從網(wǎng)上下載了一篇論文，中間專門提到了上面的第二個問題，請老兄幫忙看看，到底要不要考慮，我一直沒有搞懂論文中的那個預(yù)應(yīng)力橫向的彎矩，他是怎么分離出來的

8、？ 答：我覺得對于梁格法的計算應(yīng)該按照整體的計算來考慮，我們在等效的時候也是為了把離散以后的梁格在外界的作用下產(chǎn)生跟原結(jié)構(gòu)相同的反應(yīng)。因此，在考慮受力的時候不要把一根根縱梁單獨(dú)拿出來考慮，他們并不是分離的沒有關(guān)聯(lián)的個體，而是由橫向梁格相互聯(lián)系的，例如說抗扭慣性矩，就是在考慮了剪力流的作用原理分成了腹板部分的抗扭和頂?shù)装宀糠值目古ぃ绻f是一個腹板的單根縱梁的話是沒有腹板抗扭的問題的，因此對于預(yù)應(yīng)力的橫向分布，當(dāng)你把梁格看作一個整體的時候，他們是對稱布置的，不會產(chǎn)生橫向的彎矩，或者說是相互抵消了，而從實(shí)際結(jié)構(gòu)上如果單獨(dú)拿出邊梁那一部分來看，也會產(chǎn)生象梁格里面那樣的對于腹板位置的扭矩，但這些效應(yīng)對

9、整體來說是抵消的，并且計算后你會發(fā)現(xiàn)這部分的彎矩，或者扭矩對于最后的應(yīng)力組合結(jié)果來說是很小的，微不足道的。有限元計算本來就是一個近似的計算，會有很多假設(shè)，假設(shè)中本身就會忽略很多東西，例如說我們用單梁或者梁格根本就不考慮翹曲的作用，但是計算精度也會滿足要求。因此在計算的時候應(yīng)該抓大放小，有些對最后結(jié)果影響很小的東西可以不去考慮。       另外你所附上的這篇論文里面有些說法我還是不能完全同意的，例如對于單點(diǎn)支撐的預(yù)應(yīng)力連續(xù)彎梁，用單梁來計算并不是不能模擬，只要梁寬不要太寬，用單梁來計算是完全可以的，并且支座可以用梁單元來模擬，單點(diǎn)支撐

10、的特殊性也能夠體現(xiàn)。 問題:看了兩位高手的討論受益匪淺，本人最近也在做梁格法的模型，在這里把對以上問題的一點(diǎn)看法提出來，希望共同交流： 1、縱梁抗扭慣矩的計算一般有兩種，一種是漢伯利橋梁上部構(gòu)造性能一書提到的公式，另外一種是簡化考慮把整體截面的抗扭慣矩均分到每片縱梁，我覺得第一種方法比較合適，而且，我在實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)按第一種方法計算的各片縱梁抗扭慣矩之和大概等于整體截面抗扭慣矩的一半，與書上所說相符，另一半的抗扭慣矩由邊腹板的剪力提供； 2、對于邊梁由于預(yù)應(yīng)力鋼束引起的額外橫向彎矩，我認(rèn)為其影響不能忽略，我的解決辦法就是把形心的縱軸調(diào)整到邊梁的腹板中心，形心的橫軸是一定要調(diào)整到整體截面的形心高

11、度的，并以此計算截面的特性值。這種方法對于鋼束沿腹板中心配置的情況比較適用， 另外，對于計算結(jié)果的閱讀，特別是在橫梁位置處的結(jié)果，由于橫梁的剛度很大，此處縱梁的內(nèi)力左右截面并不對稱，甚至產(chǎn)生很大的突變，不知此種情況結(jié)果應(yīng)如何處理一下才合適呢？ 心得：具體對于midas或橋博這兩種軟件而言，如果對于梁格縱向構(gòu)件,其抗扭慣性矩輸入的為僅由頂，底板提供的抗扭慣性矩，剪切面積輸入的為縱向單元截面的腹板面積的話，經(jīng)過計算后，如何提取結(jié)構(gòu)的縱向扭矩，也即Mx,可以肯定的是此時midas或橋博直接讀出的Mx是偏小的，即所有縱梁的mx之和與單梁模型所算得的對應(yīng)截面的Mx并不相等。我驗(yàn)算過梁格和單梁模型，發(fā)現(xiàn)對

12、于計算內(nèi)力而言，MIDAS梁格建模過程中，其腹板剪切面積并沒有必要精確輸入，即MIDAS無法通過輸入剪切面積求得腹板剪力，然后再將腹板剪力產(chǎn)生的扭矩與底，頂板的扭矩相加，程序直接讀出來的就是頂，底板的扭矩，并不是整個構(gòu)件的扭矩，要想求的整個截面的扭矩，有兩種途徑：1.在自定義抗扭慣性矩中輸入全截面扭矩，計算直接讀取MX；2.在自定義扭矩中輸入頂，底板的扭矩，也即全截面扭矩的一半，計算讀取mx,然后手算出由腹板剪力產(chǎn)生的扭矩，最后相加。 最后得出的結(jié)論是，在軟件中，如果照途徑2輸入，無法直接得出截面的縱向扭矩Mx. 我曾經(jīng)對同一座簡支彎橋分別用橋博單梁、梁格和MIDAS單梁、梁格建模計算進(jìn)行比較

13、分析。結(jié)果表明： 1，僅考慮恒載的情況；對于梁格法，無論是橋博還是MIDAS，內(nèi)力而言，四種模型計算結(jié)果彎矩結(jié)果一致（我所說的一致指誤差在5%以內(nèi)），程序無法提供腹板剪力流產(chǎn)生的扭矩，在手動計算并組合后，兩種程序梁格法計算的扭矩結(jié)果一致，且均較單梁計算的扭矩略偏大，約10%左右（這應(yīng)該是由于剛度模擬誤差產(chǎn)生的），由此可以得出漢勃利對于梁格法力學(xué)理論的闡述是正確的，因此，對于梁格法，我個人的觀點(diǎn)，其可以考慮彎扭耦合而得出較精確的彎矩并指導(dǎo)整體受力配筋是沒有疑問的，問題在于，梁格法扭矩需修正的適用性，我們可以通過手動計入兩側(cè)腹板剪力流產(chǎn)生的扭矩來得到較為正確的扭矩并無異議，但對于很多情況這并不利于

14、直接指導(dǎo)我們設(shè)計，比如我們需要觀察扭矩包絡(luò)圖來判斷彎橋偏心的設(shè)置時，會發(fā)現(xiàn)我們直接用單梁模型可以更為節(jié)省時間和精力（至少無需你去修正組合）而得到可以直接應(yīng)用的數(shù)據(jù)，單梁的缺陷在于不能正確考慮各片梁實(shí)際受力的差異，但這并不影響整體的設(shè)計，比如偏心的設(shè)計，整體抗扭性能的評估，而在細(xì)節(jié)上的處理，我們需要用梁格法的計算去確保安全。 2.關(guān)于活載的情況，梁格法而言，出于分析對比，我也用橋博和MIDAS分別計算了活載下的關(guān)鍵截面扭矩對比，在這里就不說彎矩了，因?yàn)榻Y(jié)果比較吻合（8%的差別）。MIDAS自定義車道比較方便，可以同時考慮多種工況，這比橋博方便許多，但需要注意的是，對于同一工況，如果你用不同的梁來

15、做偏心實(shí)現(xiàn)的話，產(chǎn)生的內(nèi)力差別很大，且用哪片梁直接導(dǎo)致這片梁內(nèi)力變大，我用的是V6.71，不知道 MIDAS2006是否沒有這樣的問題，為了解決這一問題，我在活載偏載于哪片梁時，采取該片梁去定義車道偏心，結(jié)果表明，兩種程序計算結(jié)果比較吻合。在用單梁模型計算時，兩種程序計算結(jié)果完全一致，同上面恒載的情況，單梁結(jié)果要比梁格小，這也是因?yàn)閯偠鹊哪M誤差產(chǎn)生的。   綜上所述，兩點(diǎn)結(jié)論：1，在做整體設(shè)計時（比如設(shè)置預(yù)偏心），個人感覺用單梁模型可以較為真實(shí)反應(yīng)結(jié)果的整體受力性能，梁格法可以作為一個對比驗(yàn)證，且其結(jié)果一般要大于單梁的計算結(jié)果。2，對于彎扭耦合突出的結(jié)構(gòu)物，梁格法的計算是

16、必須的，而且可以較為精確的反映出結(jié)構(gòu)比如箱梁各片腹板的受力差異，以保證結(jié)構(gòu)的安全的配筋，單梁的計算結(jié)果在此時可以作為一個對比驗(yàn)證，我的計算結(jié)果表示了在各參數(shù)輸入正確的情況下，單梁與梁格的總彎矩值是完全一致（我的結(jié)果對比誤差不到1%）。   最后感謝wangyingen兄弟配合我完成了模型的計算分析對比，與大家交流，希望大家都能提出自己寶貴的意見看法 心得續(xù)：hinricih的總結(jié)非常不錯，我曾經(jīng)提到過，對于等寬的窄彎橋，我認(rèn)為沒必要用梁格法進(jìn)行計算，用空間梁單元計算足夠了，只要模型正確，計算結(jié)果是完全能夠符合工程要求的，并且在承載能力計算和配束的時候會非常方便，并且結(jié)果一目

17、了然。對于變寬的或者斜度很大的特殊橋梁，進(jìn)行梁格法計算是很有必要的，但是這其中輝涉及很多問題，在計算的過程中要綜合考慮，否則計算結(jié)果沒有參考價值。對于hinricih的總結(jié)有以下幾點(diǎn)補(bǔ)充和修正，希望對大家有所幫助： 一，對于扭矩的結(jié)果，由于梁格法計算時將結(jié)構(gòu)的抗扭分成了兩部分來計算，即頂?shù)装宓每古べx予縱向梁格，而腹板對整體結(jié)構(gòu)的抗扭貢獻(xiàn)是由腹板的抗剪來體現(xiàn)的（腹板之間有間距，當(dāng)兩塊腹板的剪力方向相反時，就構(gòu)成了扭矩），所以在這里整體結(jié)構(gòu)的抗扭和縱梁截面的抗剪就產(chǎn)生了混合疊加，而規(guī)范里面的承載能力計算結(jié)果是按整個截面來驗(yàn)算的，事實(shí)上對于抗扭由于閉合截面和非閉合截面有很大的區(qū)別，不能簡單地對截面進(jìn)

18、行拆分或者疊加，因此對于抗扭配筋，應(yīng)該用單梁的計算結(jié)果來進(jìn)行承載能力計算配筋。而梁格的作用是計算體現(xiàn)了彎矩在各個腹板位置的不均勻性，因此對于較寬的彎斜梁應(yīng)該按照梁格計算的結(jié)果對各縱梁進(jìn)行縱向抗彎的承載能力計算和配筋。 二，對于活載的布置，假如用單梁計算，不管車道如何布置，如何進(jìn)行偏載計算，對其正應(yīng)力是沒有影響的，因?yàn)閷τ趩瘟簛碚f偏載的結(jié)果只是對扭矩有影響，也就是對截面的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力有影響，對于彎矩在各腹板位置的分布不均無法體現(xiàn)。偏載系數(shù)的定義表明，這個系數(shù)指的是彎矩影響增大系數(shù)，目的是體現(xiàn)彎矩在各腹板位置不均造成的內(nèi)力和正應(yīng)力的分布不均，跟剪力、剪應(yīng)力、扭距、反力是無關(guān)的。因此在用空間梁單元計算

19、的時候察看不同的結(jié)果要用不同的荷載組合，這樣結(jié)果才準(zhǔn)確，察看扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力和扭矩最大的時候，要按偏載最不利工況不加偏載系數(shù)的組合，而察看正應(yīng)力和彎矩結(jié)果的時候應(yīng)該按照活載乘以偏載系數(shù)的組合。這一點(diǎn)是大家通常會忽略的。這里需要注意的問題：對于箱梁根據(jù)橋梁工程 中南大學(xué)版154頁的介紹，設(shè)計中只需要考慮自由扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力、彎曲剪應(yīng)力，彎曲正應(yīng)力、畸變翹曲正應(yīng)力、橫向彎曲應(yīng)力，因此對于空間梁單元，如果定義了車道偏心，程序自動計算自由扭轉(zhuǎn)及對應(yīng)的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，因此查看扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力和扭矩最大、支座反力最大的時候，要按偏載最不利工況不考慮偏載系數(shù)的組合；而正應(yīng)力及彎據(jù)結(jié)果查看的時候考慮到約束扭轉(zhuǎn)正應(yīng)力+畸變翹曲正應(yīng)力

20、，所以必須對偏載系數(shù)進(jìn)行考慮。如果沒有定義車道偏心直接采用的單梁計算+中心布車道，則必須考慮彎曲偏載系數(shù)及剪力偏載系數(shù)。至于主應(yīng)力，由于無法直接采用一個系數(shù)體現(xiàn)，所以一般直接就采用了1.15計算。如果是彎橋，考慮了偏載布置車道，由于其彎扭耦合作用，彎矩會引起扭矩，扭矩也會引起彎矩，無法簡單的將其區(qū)分，因?yàn)閱渭兤d引起的扭矩和這一扭矩引起的彎矩不應(yīng)該乘系數(shù)，所以真實(shí)結(jié)果我認(rèn)為應(yīng)該是介于考慮系數(shù)和不考慮系數(shù)的結(jié)果之間，可以在計算時取一個小于1.15的系數(shù)來進(jìn)行分析。 對于梁格法，這個問題就更為復(fù)雜一些，應(yīng)該設(shè)立多種車道工況，也就是說，對每一根縱梁進(jìn)行最不利布載，也就是在規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)將活載盡量集中的布置在某一根縱梁的位置，幾根縱梁（對于箱梁就是幾個腹板）需要幾個車道組合，然后將這幾種工況進(jìn)行包絡(luò)，形成一個組合，然后跟其他結(jié)果進(jìn)行組合。這樣就能得到每一個位置的最不利結(jié)果。 三，對于hinricih的結(jié)論2值得商榷，彎扭耦合突出的結(jié)構(gòu)其實(shí)就是平面彎曲半徑小的結(jié)構(gòu)物，彎扭耦合突出倒不一定都要用梁格，例如彎曲半徑很小的等寬窄梁橋，用單梁計算是完全可以的，也是非常方便的，另外對于彎扭耦合這個問題值得提提，通常咱們都知