摘要：本文根據不同跨高比(L/H)對橋梁墩臺蓋梁的受力特性進行分析，研究蓋梁不同跨高比下跨中截面與支點截面的應變分布情況及變化，提出蓋梁設計計算的合理方法，為工程技術人員提供參考。
　　關鍵詞：橋梁;蓋梁;高跨比;應變分布
　　Abstract: This paper analyzes bridge pier cap beam based on the Mechanical Characteristics of Different Span (L / H), studies cover beam across a high-than under the cross in the middle section of the fulcrum cross-section of the strain distribution and changes proposed capping beam reasonable method of design calculations, to provide a reference for engineering and technical personnel.
　　Key words: bridge; capping beam; span ratio; strain distribution
　　中圖分類號 : K928.78文獻標識碼： A 文章編號：
　　1 引言
　　蓋梁是一個承上啟下的重要構件，它聯結著橋梁上部結構和下部結構，并將上部結構的恒載和活載引起的支反力通過自身的內力分配傳遞到下部結構的橋墩和樁基礎中。目前，在橋梁墩臺蓋梁設計過程中，設計人員往往忽視蓋梁受力特性，常常采用程序化的設計軟件或是簡單的計算方法完成各種蓋梁的計算與設計，這不但造成了一定的經濟損失和不良的社會效應，而且給蓋梁的安全性、可靠性及耐久性埋下了極大的隱患。
　　2 蓋梁的受力特征及計算模式
　　2.1 蓋梁受力特征
　　蓋梁的主要荷載是由其上梁體通過支座傳遞過來的集中力，蓋梁作為受彎構件，在荷載作用下在各截面除了產生彎矩外，同時還承受著剪力的作用。此外，蓋梁在施工過程中和活載作用下，還會承受扭矩，產生扭轉剪應力。扭轉剪應力的數值很小并且不是永久作用，一般不用控制設計。實際計算中一般只考慮彎剪的組合，因為如果考慮彎、剪、扭三種內力同時組合，需要進行空間分析，計算工作會很繁瑣，而且實際意義也不大。因此可見蓋梁是一種典型的以彎剪受力為主的構件。
　　2.2 蓋梁計算模式
　　《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTG D62-2004)規定：墩臺蓋梁與柱應按剛構計算。當蓋梁與柱的線剛度之比大于5時，雙柱式墩臺蓋梁可按簡支梁計算，多柱式墩臺蓋梁可按連續梁計算。
　　由此可知蓋梁主要有兩種計算模式：雙懸臂簡支梁(連續梁)計算模式和雙懸臂剛構結構計算模式。前者可忽略樁柱對蓋梁的約束作用， 近似按雙懸臂簡支(連續) 梁計算。柱頂視為鉸支承， 柱對蓋梁的嵌固作用被完全忽略。這種計算模式是以往設計實踐中用得最多也最普遍的一種。后者考慮了立柱剛度對蓋梁的影響，蓋梁與柱呈剛架結構，此種計算模式為超靜定結構，可用平面桿系程序或有限元軟件進行電算。
　　3 蓋梁示例計算分析
　　某雙柱式橋墩蓋梁長11.5米，柱間距7.1米，兩側懸臂長2.2米，蓋梁寬度為1.9米，蓋梁計算模型如圖1所示。
　　本算例利用MIDIANS6.71按照第一種計算模式，根據不同跨高比，分別建立有限元模型，然后繪出梁高分別為1.4米、1.7米、2.4米和3.5米時蓋梁跨中、支點截面的應變曲線，研究跨高比(L/H)對蓋梁受力特性的影響。
　　(1)跨高比L/H=5.07(梁高=1.4米)時，蓋梁跨中和支點截面的應變計算結果見表1。
　　表1 蓋梁跨中和支點截面應變計算結果

計算點編號	距截面底緣距離(cm)	跨中截面應變	支點截面應變
1	140	-0.4435E-04	0.6328E-04
2	126	-0.3026E-04	0.4999E-04
3	112	-0.2212E-04	0.3882E-04
4	98	-0.1326E-04	0.2354E-04
5	84	-0.6001E-05	0.1543E-04
6	70	0.1234E-05	0.6547E-05
7	56	0.7984E-05	-0.4136E-05
8	42	0.1234E-04	-0.1563E-04
9	28	0.2128E-04	-0.2967E-04
10	14	0.3781E-04	-0.4134E-04
11	0	0.4509E-04	-0.5657E-04

　　根據表1的計算數據繪出的蓋梁跨中和支點截面應變分布圖如圖2所示。
　　從圖2可以看出，跨高比L/H=5.07時，蓋梁的正截面應變分布自頂面到底面的分布不再是直線了，也就是說不符合平截面假定，但是正截面應變的曲線化并不是很明顯。
　　(2)跨高比L/H=4.17(梁高=1.7米)時，蓋梁跨中和支點截面的應變計算結果見表2。
　　表2 蓋梁跨中和支點截面應變計算結果

計算點編號	距截面底緣距離(cm)	跨中截面應變	支點截面應變
1	170	-0.3089E-04	0.4837E-04
2	153	-0.2341E-04	0.3568E-04
3	136	-0.1567E-04	0.2773E-04
4	119	-0.7784E-05	0.2002E-04
5	102	-0.2468E-05	0.1446E-04
6	85	0.2013E-05	0.7661E-05
7	68	0.5945E-05	0.1304E-05
8	51	0.1087E-04	-0.6325E-05
9	34	0.1626E-04	-0.1593E-04
10	17	0.2267E-04	-0.2678E-04
11	0	0.3001E-04	-0.3981E-04

　　根據表2的計算數據繪出的蓋梁跨中和支點截面應變分布圖如圖3所示。
　　從圖3可以看出，跨高比L/H=4.17時，蓋梁的正截面應變分布不符合平截面假定，并且正截面應變分布曲線化要比跨高比L/H=5.07時更加明顯。
　　(3)跨高比L/H=2.92(梁高=2.4米)時，蓋梁跨中和支點截面的應變計算結果見表3。
　　表3 蓋梁跨中和支點截面應變計算結果

計算點編號	距截面底緣距離(cm)	跨中截面應變	支點截面應變
1	240	-0.1836E-04	0.3002E-04
2	216	-0.1184E-04	0.2264E-04
3	192	-0.7049E-05	0.1730E-04
4	168	-0.3247E-05	0.1320E-04
5	144	-0.5167E-06	0.1037E-04
6	120	0.1579E-05	0.8123E-05
7	96	0.3694E-05	0.5268E-05
8	72	0.6044E-05	0.1078E-05
9	48	0.8895E-05	-0.5057E-05
10	24	0.1298E-04	-0.1386E-04
11	0	0.1956E-04	-0.2378E-04

　　根據表3的計算數據繪出的蓋梁跨中和支點截面應變分布圖如圖4所示。
　　從圖4可以看出，跨高比L/H=2.92時，蓋梁的正截面應變分布已經呈現出非常明顯的非線性了，而且截面應變曲線的曲率變化比較大。
　　(4)跨高比L/H=2.0(梁高=3.5米)時，蓋梁跨中和支點截面的應變計算結果見表4。
　　表4 蓋梁跨中和支點截面應變計算結果

計算點編號	距截面底緣距離(cm)	跨中截面應變	支點截面應變
1	350	-0.1684E-04	0.2799E-04
2	315	-0.1073E-04	0.2125E-04
3	280	-0.5885E-05	0.1557E-04
4	245	-0.2523E-05	0.1284E-04
5	210	-0.1923E-06	0.1063E-04
6	175	0.1614E-05	0.8591E-05
7	140	0.3269E-05	0.6325E-05
8	105	0.5456E-05	0.2784E-05
9	70	0.7868E-05	-0.3057E-05
10	35	0.1167E-04	-0.1224E-04
11	0	0.1642E-04	-0.2293E-04

　　根據表4的計算數據繪出的蓋梁跨中和支點截面應變分布圖如圖5所示。
　　從圖5可以看出，跨高比L/H=2.0時，蓋梁的正截面應變已經呈現出非常明顯曲線性了，而且截面應變曲線的曲率變化非常明顯。
　　由計算結果可知，公路橋梁墩臺蓋梁的跨高比L/H在2.0～5.0之間時，蓋梁的跨中、支點截面的應變分布已經表現出明顯的非線性，不再符合乎截面假定了;當跨高比L/H≥5的時候，蓋梁的正截面應變基本上呈直線分布，應變分布的非線性并不明顯。但是隨著跨高比L/H的不斷減小，截面應變的非線性分布會越來越明顯。在實際工程中，公路橋梁墩臺蓋梁的跨高比L/H大多都在3～5之間，蓋梁的截面應變的分布已經不符合平截面假定，因此，不能按一般梁的計算方法設計這類構件，必須采用深梁的計算方法或是有限元軟件進行設計。
　　參考文獻
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