节点刚域效应对斜腿刚构桥的受力影响

摘要：斜腿刚构桥存在刚性区域，为研究刚性区域对斜腿刚构桥的受力影响，本文分别建立了考虑刚域效应与不考虑刚域效应的模型，分析了斜腿刚构桥节点刚域对桥梁的施工过程中以及成桥后的标高、内力的影响，结果表明：节点刚性区域对斜腿刚构桥的施工过程中以及成桥后的标高的影响较大；但是对跨中以及边跨的弯矩影响较小。

主题词斜腿刚构桥节点刚域效应力学特性

1前言

斜腿刚构桥梁是一种力学型式比较明快，结构简便，适用性较强的桥梁，它是一种结构变异的三跨连续梁桥，具有梁桥的特点。斜腿刚构桥在运营过程中，普遍出现跨中挠度偏大，在斜腿与主梁交叉位置处的两侧主梁腹板，出现有不同程度的竖向裂缝，这一情况的出现，虽不至于影响结构的安全使用，但是对桥梁结构耐久性有较大的影响，本文就节点刚域效应对主梁的受力影响作如下阐述。

2节点刚性区域的力学特征分析

对于斜腿刚构桥梁，通常采用梁单元来计算结构的受力特性，根据单元端部的弯矩、应力进行配筋、验算。这种计算模型是利用杆系单元来抽象和简化实际结构，对桥梁整体性能的判断分析是正确的，但在节点附近会产生模拟失真，这就是节点刚性区域问题。节点刚性区域问题是指实际结构中的几个构件在某节点发生交汇时，交汇节点附近区域因构造原因形成一刚度很大的区域，在建立全桥计算模型时，如果对此节点还采用一般的力学模型，就无法真实的模拟此区域的力学特征。

图(1)节点刚性区单位(cm) 图(2)力学模型 (a)不考虑节点刚性 (b)考虑节点刚性

图（1）所示的刚构主梁在进入轴线交点附近的节点范围内由于主梁高度的增加以及节点倒角的出现使高度h剧增，构件抗弯惯性矩的表达式为I=bh3/12,虽然进入节点刚性区后断面宽度b不变，但是由于h的剧增使得平面内的抗弯刚度显著增大了。轴向刚度也由于构件面积的增大而快速增大，所以节点刚性区内构件单元的轴向刚度、抗弯刚度都很大，基本上可以认为不发生轴向、弯曲变形，从而在整体上可以看作是一个刚性快。这个刚性块在外部与三根构件单元相连，相当于被弹性约束，可以发生刚性平动和转动。

3计算模型

选择有限元模型时，为模拟这种刚域效应，需要在节点处采用“刚臂”来模拟节点处的刚度增大。取进入主梁区域的部分以及斜腿部分为刚性区域，程序计算