1、中國市政工程年第期（總第期）在高速公路橋梁設計中，為了適應線路走向或受地理條件限制，曲線橋、斜交橋以及斜橋正做而布置獨立支座的連續(xù)箱梁橋等非規(guī)則的橋梁結構形式越來越多地被采用。對于非規(guī)則橋梁結構，按照平面模型來分析不夠準確。應用板殼單元模型或?qū)嶓w單元模型分析，其計算結果準確、可靠，但建模過程繁瑣、分析費用較高、在一般通用的分析軟件中較難實現(xiàn)預應力筋的模擬。采用空間梁格單元模型（簡稱梁格法）將箱梁簡化為格梁進行受力分析，與實體單元一樣。該方法基本概念清晰、計算費用較低、應用范圍廣，在各類橋梁設計中均可廣泛使用。本文以實際工程為背景，對連續(xù)箱梁分別建立了單梁模型和梁格模型，同時，還建立了考慮預應力

2、鋼筋的橋梁實體單元模型，并以實體單元的計算結果為基準，對兩種梁系模型的計算結果差異進行了比較分析，并對建模過程中應注意的問題提出了建議。工程概況本橋為杭浦高速上的一座四跨預應力混凝土連續(xù)箱梁橋，橋跨布置為；箱梁縱向中心線處梁高，外緣高；橋面寬，兩側翼緣懸臂板長，箱底寬，為單箱雙室截面（圖），預應力鋼筋均對稱布置在箱梁腹板內(nèi)；連續(xù)梁除兩端為雙點支撐，中間三點均為單點支撐形式；箱梁在跨間無橫隔板，僅在支點處設支座橫梁。全橋為單向車道，設計荷載：汽車超、掛車。計算模型本文采用橋梁專用有限元分析軟件建立了上述橋梁的單梁模型和梁格模型。實體單元模型則采用通用有限元分析程序進行模擬。單梁模型采用平面梁單元

3、來模擬整個結構，對于支座只能采用簡化合并的方式進行處理，無法考慮支座橫梁的剛度貢獻和單支座支撐的特殊性。由建立的單梁模型單元總數(shù)為個，節(jié)點總數(shù)為個，具體模型如圖所示（由于結構的對稱性，圖僅示意了模型的左半側結構）。該模型為平預應力混凝土連續(xù)箱梁橋計算模型對比分析郭勇王媛張根法郁存正（浙江大學，杭州）（浙江樹人大學，杭州）（浙江蒲江縣公路段，永康）（浙江永康市公路段，永康）摘要：以一個單箱雙室的預應力混凝土連續(xù)箱梁橋為研究對象，分別建立了結構平面梁單元模型、空間梁格單元模型以及空間實體單元模型。通過對計算結果的比較分析，指出了一般設計中常用的平面梁單元模型和空間梁格單元模型計算結果的差異，并對該

4、類橋梁結構設計中采用何種模型和建模過程中應注意的問題提出了建議。結論對同類橋梁的設計分析具有重要的參考價值。關鍵詞：箱梁橋單梁法梁格法實體單元橋梁與結構 中國市政工程年第期（總第期）面模型，橋梁的橫向剛度無法進行模擬。汽車荷載的作用也只能通過對主梁定義車道偏心加以考慮。梁格模型梁格的劃分應綜合考慮以下因素：）梁格的縱向桿件形心高度位置應盡量與箱梁截面的形心高度相一致，縱橫桿件的中心與原結構梁肋的中心線相重合，使腹板剪力直接由所在位置的梁格構件承受。）為保證荷載的正確傳遞，橫向桿件的間距不宜超過縱向梁肋的間距。）縱梁抗扭剛度的計算按整體箱型斷面自由扭轉(zhuǎn)剛度平攤到各縱梁上。）預應力鋼筋在梁肋中的布

5、置應特別引起注意。對于整個箱梁截面而言，預應力鋼筋是對稱配置的。由于梁格劃分后邊肋幾何形狀的非對稱性，此時按設計位置布置預應力鋼束，在邊肋中將產(chǎn)生較大的平面外彎矩，這顯然與實際受力情況不符，在計算結果的分析中應扣除平面外彎矩產(chǎn)生的效應。通過綜合分析以上因素，按圖中虛線對連續(xù)箱梁進行了梁格的劃分。為保證計算精度，縱向單元長度取為，橫向桿件間距為。在車道位置布置車道虛梁以考慮汽車載荷。支座橫梁及支撐均按設計進行布置。建立的梁格模型單元總數(shù)為個，節(jié)點總數(shù)為個，具體模型見圖（由于結構的對稱性，圖僅示意了模型的左 半側結構）。實體單元模型 實體單元模型采用通用有限元分析軟件建立，使用單元模擬混凝土，單元

6、模擬預應力鋼筋束，通過升降溫施加預應力。模型單元總數(shù)為個，節(jié)點總數(shù)為個，見圖。建立實體單元的目的主要是為上述兩種計算模型的計算結果提供基準，具體建模過程在此不再贅述。計算結果分析應力分析在自重荷載作用下，對三種模型的計算結果進行了比較，如圖、圖所示。在自重作用下，跨中部位三種模型的分析結果均比較吻合，但在支座處，由于單梁模型無法考慮支座橫梁的剛度和單點支撐的特殊性，其計算結果與實體單元的結論存在偏差，差異比為左右，而梁格模型在支座處的計算結果則與實體單元吻合得較好。對箱梁施加預應力，箱梁上緣中部應力的計算結果見圖。三種模型結果仍比較接近，最大偏差出現(xiàn)在單梁模型的中支座處，與實體單元的差異比為。

7、在自重、預應力與汽車荷載組合工況作用下，對兩種梁系模型的計算結果進行比較，如圖、圖所示。由于汽車荷載是一種移動載荷，且加載形式并不對稱，所以對模型的構造比較敏感。由圖、圖可以看出，兩種模型計算結果的主要差異仍出現(xiàn)在支座圖實體單元模型圖中國市政工程年第期（總第期）處，差異比為左右，跨中應力也出現(xiàn)了一定的偏離。分析其原因，一方面是單梁模型無法準確模擬單點支撐這一特殊支撐形式，另一方面是兩種模型對車道布置形式不同所造成的，梁格模型對車道的模擬顯然更為準確。剛度分析在上述三種荷載工況下，單梁和梁格模型的撓度計算結果十分接近，撓度值如表所示。結語）采用單梁模型對結構進行計算時必須對支座進行簡化處理，無法

8、考慮斜支撐、單點支撐等特殊支撐形式，同時對于橫梁、斜彎梁的剛度貢獻也無法進行模擬，車道施加只能通過對主梁的偏心進行近似。另一方面，單梁法建模簡便，計算速度快，計算結果能夠反映結構的整體受力性能，在初步設計或方案比較階段，不失為一種較好的計算方法。）梁格方法建模相對繁瑣，但可以很好解決上述單梁法計算中遇到的困難，通過考慮橫梁（包括支座橫梁和橋面板）的橫向剛度，可以建立起橋梁結構的空間受力模型，對非規(guī)則橋梁作出比較準確的分析。通過布置虛擬車道梁，能夠較好地模擬車道的空間分布情況。梁格法建模中要注意的問題主要有兩方面。首先要合理地對空間網(wǎng)格進行劃分，模擬橋面板的等效橫梁間距不宜超過縱梁梁肋的間距，隨著計算機處理能力的增強，不妨將單元劃分得細一些，可以保證計算結果更為精確。另一個要引起注意的問題是由于梁格的劃分，造成邊肋梁預應力施加偏心，必須在計算結果中去除平面外彎矩的影響，否則將無法保證設計結果的可靠性。）對三種模型截面應力的計算結果進行比較可以看出，在跨中，三種模型的應力結果還是比較吻合的，但在支座處，單梁模型的計算結果則偏差較大，另兩種模型的應力值仍吻合得較好，單梁模型支座處的計算誤差最大可達。在設計中，如果采用單梁模型的計算結果進行支座配筋，應考慮誤差存在的影響。）兩種梁系模型對橋梁縱向剛度的模擬比較接近，撓度計算結果的最大差值不超過，在進行橋梁總體剛度的設計校核時，兩種模型的計