工字梁横截面尺寸，工字梁表示
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|李明泽中国公路工程咨询集团有限公司摘要：工字钢组合梁的应用越来越广泛，工字钢组合梁能否基于传统算法进行计算值得详细研究。本文以某快速改扩建桥梁为例，采用多种算法计算车辆荷载在各梁上的横向分布系数，并将结果用于单梁模型计算I-，这表明可以简化采用梁式组合梁，梁格法计算结果误差在10%以内；分析横梁布置和桥面厚度对横向分布系数的影响，通过添加加厚桥梁研究发现，盖板是有效的，并且对工字钢组合梁的横向分布系数没有明显影响。关键词：I型组合梁，横向分布，梁网格法，梁网格法
作者简介：李明泽(1988—)，男，硕士研究生，工程师，研究方向：桥梁设计。
0 引言将多主梁结构简化为单梁是常规装配式桥梁内力计算常用的算法，计算板上的车辆荷载。实践证明，这种近似假设不仅可以满足工程应用的精度要求，而且可以显着减少设计人员的计算工作量，在桥梁计算中得到广泛应用。侯帆等从侧向分布系数和受弯承载力计算方法的角度对钢-混凝土组合梁桥进行了详细研究[1]。颜林军等选取不同条件下的钢-混凝土组合梁，拟合该类型桥梁横向荷载分布系数的计算公式[2]。戴力等利用ABAQUS建立有限元模型，研究参数对组合梁弯曲极限承载力的影响[3]。交通运输部2021年发布的《装配化工字组合梁桥通用图》[4]适用范围非常有限，因为它没有小于30 m的跨度组合，并且仅适用于双向4和6车道。在高速公路改扩建中，我们正在考虑选择重量轻、支撑力强的工字钢组合桥，以扩大应用范围，例如受净空限制的中型和中型桥梁要求和结构高度限制。我是。在设计组合梁桥时，是否可以参照预制组合梁桥内力计算方法来计算工字梁/混凝土组合梁的内力？以浙江甬台温高速公路改扩建工程上跨高速桥为对象，基于不同横向分配系数计算方法进行求解，并对不同算法的结果进行比较分析。可为类似桥梁的计算和设计提供参考。
1 项目概述甬台温高速公路上坡匝道桥之一为420m预应力混凝土空心板，有两个高速段，各穿过两个中心孔。由于甬台温高速公路由四车道改建为八车道，改扩建后的高速公路路基宽度为220.5米，而老桥跨度只有20米。需要拆除并重建以满足高速公路立交桥下区域的需要。原20m桥空心板厚度为90cm，铺装层为找平层10cm+沥青混凝土8cm，间隙仅有5m多一点，很小，因此对跨长和间隙的限制制定计划时要综合考虑。
2、方案构思虽然旧桥更换方案受到旧桥净空的限制，但为了尽量减少对现有旧桥的影响，选择扩大桥上两个孔的跨度。 做过。对于高速高速公路，将4x20 米跨度更改为：对于（17+23+23+17）m的跨度组合，桥梁结构高度不应超过100cm（梁高90cm+找平层10cm）。 ），并尽可能利用下部结构中可用的桥墩。
空心板、小箱梁、T梁、短T梁是公路中小跨常规桥梁常用的上部结构类型[5]。
由于装配式预应力混凝土空心板桥跨度不能超过20 m，应首先废除空心板法[6]。从表1梁板结构高度来看，按25 m跨小箱梁取23 m小箱梁梁高为140 cm，按23 m T梁高为170 cm跨度为25m的T梁，跨度为23m的短T梁，高度为170cm，跨度为20m的短T梁，高度为110cm，结构高度为更高。因此，现有公路桥梁普遍采用的装配式上部结构组合结构已不能满足桥梁改扩建的需求。
表1 梁板结构高度表下载原图
此次，我们考虑了保证高架下道路净空、重量轻、桥梁强度高、环境影响小的钢结构桥梁，设计了满足改扩建要求的组合梁结构。组合梁厚度（工字钢结构高度+桥面厚度）不得超过100cm（老桥空心板厚度90cm+找平层厚度10cm）。 ）。钢-混凝土工字钢组合梁结构简单明了，受力清晰，施工难度低，不仅能充分展现钢材和混凝土的受力特性，而且易于标准化、适用。一方面，进行标准化设计和工业化施工，提高结构施工效率，保证工程质量。
3 截面设计主梁截面尺寸设计如图1所示。
图1 工字钢/混凝土组合梁截面（cm） 下载原图
采用“工字梁+混凝土桥面板”的多根组合梁，钢-混凝土组合梁桥的断面一般由工字梁主梁、横向耦合装置、剪力连接件和混凝土桥上桥面组成.工字钢主梁采用水平连接结构连接，通过剪力连接件与混凝土桥面连接，使整个结构共同承受应力。根据国内丰富的经验，简支工字钢组合梁的高跨比一般为1/151/22。拟建桥梁高度为1 m，计算跨度为22.22 m，高跨比为1/22.22，略超出经验值范围。混凝土桥面宽度15.8 m，悬臂长度1.4 m，C50桥面均匀间距，厚度0.25 m。整体Q355工字钢主梁，梁高0.75m，钢主梁中心距2.6m。
4 横向分配系数计算杠杆法、刚性梁法、刚接（板）梁法等是混凝土桥梁荷载横向分配系数计算成熟可靠的简单算法。采用常规计算方法（刚性梁法、刚性板梁法、比较正交各向异性板法[7]）计算装配式桥梁的横向分布系数，并与空间梁网格法的计算结果进行比较。我们分析了几种传统算法的结果。
在传统的装配式混凝土桥梁中，板梁由钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土材料制成，而工字梁组合梁是由钢材和混凝土两种不同性能的材料制成的异质梁。因此，最大的挑战是如何解决截面特性。在工字钢组合梁中，混凝土截面通常相当于钢截面。组合梁的组合截面属性可以使用Midas Civil [8]中的组合截面直接获得。
采用Midas Civil建立如图2所示的梁网格法模型和如图3所示的单车道单梁模型。梁网格法模型和单梁模型的跨中挠度值为：两者之比即为水平分配系数[9]。
式中，mi——为第i根梁的横向分布系数，fi——为基于梁网格模型的第i根梁的跨中挠度，第i根梁的跨中挠度基于di——。单车道单光束模型。
从表2可以看出，刚性板梁法结果与刚性梁法结果偏差很小，基本吻合，且均大于梁格子法结果。 G-M方法计算结果较小。刚性板梁法端梁的计算结果仅比刚性梁法大1.1%，表明即使忽略横梁，桥面的约束刚度也很强。这与刚梁法中“梁是刚体”的假设相近，也与目前钢-混凝土组合梁实际应用中减少横梁布置的做法相一致。采用刚性板梁法计算边梁和中心梁的计算结果分别比梁网格法大6.6%和1.3%，最大偏差不超过10%。因此，在工程应用中，可以根据刚性板梁法计算车辆荷载横向分配系数。另外，在此类多梁预制桥中，车辆活荷载影响值一般小于恒载影响值，另一个问题是车辆活荷载影响值之差小于10%。总体考虑是以安全为导向的，因为最不利的载荷组合的影响是显着的，但影响只是减弱。
图2 梁网格模型下载原图
图3 单束法模型下载原图
表2 各种算法的水平分布系数表下载原图
5 影响组合梁侧向力分布的因素分析5.1 侧向连接对侧向分布系数的影响利用Midas Civil 对不同车道数侧向连接梁端部的有限元模型和端部进行对比分析。唯一研究梁布置对组合梁桥影响以及侧向力分布影响的梁模型。
从表3的计算结果可以看出，密集布置梁可以降低横向分配系数，与工况相比，侧梁横向分配系数降低1.5%，中心梁横向分配系数降低3.8%仅安装。马苏。端梁。
表3 各种车道梁横向分布系数表下载原图
虽然增加横梁确实提高了整体性，但效果很小，不能显着降低横向分布系数。如果安装较少的横梁，边梁和中心梁的横向分配系数的降低小于5%。由此可见，工字梁组合梁桥的受力特征表明，大部分荷载作用于桥面，这也与实际工程中边梁数量较少的事实相吻合。
5.2 桥面板厚度对横向分布系数的影响桥面板厚度不仅影响工字型钢组合梁的结构刚度，而且影响主梁之间的连接刚度，影响全桥的内力分布。会给它。为了研究断面分析系数对桥面厚度变化的影响，建立了桥面厚度为200 mm、250 mm、300 mm 3个模型[10]。
从表4可以看出，随着桥面从200 mm加厚至300 mm，车辆荷载在边梁和中间梁上的横向分配系数仅下降8.8%和6.6%。
表4：按桥面厚度划分的横向分布系数表下载原图
根据受力基本原理分析，当桥面厚度增加时，桥面断面的横向弯矩也随之增加，断面的承载能力也随之增加。在保证结构安全的前提下，增加桥面厚度，直接加强了桥面的刚度，加强了梁与梁之间的横向连接，减少了施加在各主梁上的应力，使其更加均匀。但对比上表结果可以看出，即使桥面加厚，横向分配系数也无法明显降低。另外，由于桥面厚度不可能做到无限厚，如果工字型钢组合梁结构的高度固定在一定范围内，那么在组合梁设计中选择合适的桥面厚度就显得很重要结构，尤其重要
5.3 主梁数量对横向分配系数的影响为了考察主梁数量对横向分配系数的影响，对八主梁模型和六主梁模型进行了对比分析。组合梁桥中的力分布[11]。
从表5的计算结果可以看出，改变主梁数量明显改变了车辆荷载在侧梁和中梁上的横向分配系数。横向分配系数比布置六梁时更大，显着下降了31.5%和35.1%。
表5 梁数横向分布系数表下载源图
根据受力基本原理分析，梁数越多，每根梁承受的荷载越小，主工字梁之间的距离也减小，梁间的扭转约束刚度增大，整体实力增强，将会得到加强。这使得荷载分布更均匀，也缩小了边梁和中梁横向分布系数之间的差距，使应力更均匀[12]。
6 结论在常规预制组合梁桥车辆荷载横向分布计算方法的基础上，研究了工字钢组合梁横向分布系数的计算方法，并与梁网格法进行了对比分析。接下来分析横系梁、桥面布置等因素的影响。受主梁厚度和数量的影响，得出以下结论：
(1)在工程设计初期和初步设计阶段，可以采用传统的单梁法计算工字梁组合梁桥的内力，误差在可接受的范围内，是可以拟合的。这个项目还是比�**踩摹Ｔ谑┕ね贾谱鹘锥尾捎昧和穹ń邢晗阜治觯蟠蠹跎倭松杓乒な薄�
(2) 随着桥面厚度从200 mm增加到300 mm，施加在边梁上的车辆荷载横向分配系数减小了不到10%，因此减小边梁横向分配系数的效果为不是很贵。由于桥面加厚可以减轻车辆荷载，因此设计时必须合理选择桥面厚度。
(3)增加横向系梁设置并不能显着降低横向分配系数。计算结果表明，当安装少量水平分隔梁时，边梁横向分配系数降低小于5%。通过对桥面厚度的分析发现，桥面对工字梁的约束作用大于横向系梁的约束作用。这不仅是由于节省钢材而带来的经济考虑，而且还缩短了安装时间和工期。
(4)通过增加主梁数量并显着减小主梁间距，可以有效改变一根主梁的应力分布，显着降低主梁的横向分布系数。在实际工程应用中，需要结合经济分析。采用优化设计。
参考文献[1] 侯凡. 钢混凝土组合梁桥横向分布及抗弯强度研究[D]. 南京： 东南大学， 2019. [2] 严林军， 张经伟， 罗奎. 预制多主梁钢--混凝土组合梁桥横向荷载分布研究[J].道路交通科技，2020(3):59-69. [3]戴力，姜祥林，朱泽文，等.组合梁弯曲影响分析与极限强度相关的梁参数[J].交通科学与技术，2021(2):20-24.[4]装配式工字梁组合梁钢桥总体图：JTG/T 3911-2021[S].北京：人民网中华民国交通部.2021.[5]邵旭东.桥梁工程[M].北京：人民交通出版社，2007.[6]公路钢筋混凝土桥梁及预应力混凝土桥涵设计规范：JTG3362-2018[S]北京：人民交通出版社，2018. [7]刘华，叶建树，余波等，桥梁荷载横向分配系数计算方法[J].交通运输工程学报，2009(1)):62-66. [8]聂建国.钢-混凝土组合结构桥梁[M].北京：人民交通出版社，2011. [9]李瑞琪，袁万成，高康等，预制简支钢荷载方向分布系数研究混凝土组合小箱梁桥[J].结构工程师，2015(4):54-59.[10]石雪飞，马海英，刘晨.工字钢组合梁桥双钢梁设计参数敏感性分析与优化[J].同济大学学报：自然科学，2018(4):444-451. [11]张涵，丁汉山.多梁钢混凝土组合曲线箱梁桥荷载横向分布系数计算与分析[J] . 特种结构， 2018(6):95-101. [12] 黄乔. 钢-混凝土组合桥梁结构设计原理（第2版）[M]. 北京： 人民交通出版社， 2017.
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