桥梁箱梁内模板计算：桥梁箱梁在偏心荷载下的力学简化算法

桥梁箱梁内模板计算：桥梁箱梁在偏心荷载下的力学简化算法对于对称荷载，运用初等梁的弯曲理论就可计算出截面的正应力，而反对称荷载产生的扭转正应力和畸变应力则要通过箱梁理论来计算。但在设计中，内力一般用平面杆系有限元计算，这种计算方法很难计算出偏载作用下的正应力。因此提出了简化计算方法，即用荷载横向分布系数的概念来求边肋的偏载系数。常用的简化计算方法有：2 简化计算原理及计算方法。则在偏心荷载下纵向某一位置处的总应力为，对称布时的正应力值为，则偏载系数（纵向应力增大系数）为：

1 箱梁在偏心荷载作用下的截面正应力

根据荷载分解分析法理论，可以将作用在空间结构上的荷载，通过分解后，化为若干个简单的对称和反对称型、并且用平面杆系理论求解荷载，最后进行应力叠加进行分析。以单箱单室矩形截面箱梁为例。箱梁在偏心荷载作用下可分为4 种基本状态：纵向弯曲、扭转、翘曲（即畸变）及横向弯曲，如图1 所示。由于横向挠曲主要产生横向的弯曲应力和剪应力，故在偏载系数计算中不考虑，可以看出箱梁纵向应力增大主要是由箱梁刚性扭转和翘曲引起的。在对称荷载作用下，截面产生纵向挠曲应力

;在反对称荷载作用下，截面发生扭转，产生约束扭转的正应力

和畸变翘曲正应力

。则在偏心荷载下纵向某一位置处的总应力为

，对称布时的正应力值为

，则偏载系数（纵向应力增大系数）为：

2 简化计算原理及计算方法

对于对称荷载，运用初等梁的弯曲理论就可计算出截面的正应力，而反对称荷载产生的扭转正应力和畸变应力则要通过箱梁理论来计算。但在设计中，内力一般用平面杆系有限元计算，这种计算方法很难计算出偏载作用下的正应力。因此提出了简化计算方法，即用荷载横向分布系数的概念来求边肋的偏载系数。常用的简化计算方法有：

（1）经验系数法。根据一些工程的内力分析，如果箱壁较厚并沿梁的纵向布置一定数量横隔板而限制箱梁的扭转变形，则截面的畸变应力可以忽略不计，而活载引起的约束扭转应力一般只为活载弯曲应力值的15%左右，因此计算时，可在各肋平均分担外荷载的基础上，把边肋上所受荷载增大15%作为偏载系数，即

（2）偏心压力法。偏心压力法起初是用来计算开口截面梁桥横向分布系数的，用它来求解连续混凝土箱梁的偏载系数，是其应用的推广。该法是将箱梁腹板看作开口截面的梁肋，按照偏心受压来求边肋的横向分配系数，然后乘以总肋数得到。其公式为：

式中：e 为外荷载合力总用点至桥面中心线的距离；n 为箱梁肋板数；a1 为边肋到桥面中心的距离；ai 为各肋板到桥面中心的距离。K 为外侧腹板的荷载横向分布系数。

（3）修正的偏心压力法。修正的偏心压力法也是将箱梁看作开口截面的梁肋，在偏心压力法的基础上考虑箱梁的抗扭刚度。引入抗扭修正系数β ，其计算公式为：

式中：β 为截面抗扭修正系数；l 为连续梁被考察的某跨跨长；G、E 为箱梁材料的抗剪、抗弯弹性模量；I、Ik 为箱梁的抗弯和抗扭惯性矩。Cw 为常截面连续梁等效简支梁刚度修正系数。

（4）文献认为箱梁箱室较多桥面较宽时，则边肋的横向分布系数按公式（2）、（3）计算的K 值会很大，偏载系数的计算结果太偏于保守，因此提出以下公式计算：

该法是按梁肋实际横向分配系数来计算偏载系数，未考虑一定的安全储备，故计算结果往往偏小，使结构偏于不安全。

（5）公式（2）、（3）算法太过于保守，而公式（4）、（5）的算法偏不安全，将以上公式折中考虑，故提出以下计算公式：