文档介绍：公路桥梁荷载横向分布的仿真算法
蒋中祥陈嵘
(北京建筑工程学院)
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摘要:公路桥梁荷载横向分布有多种计算模型,其中比较实用的有:1)杠杆原理法;
2)偏心压力法、修正偏心压力法;3)铰接板(梁)法;4)刚接板(梁)法等。本文将在
现有理论的框架内讨论计算机仿真在荷载横向分布问题中的应用。应用仿真算法将使这些方
法呈现全新的面貌,使它们更适合数值计算的特点。
关键词:桥梁结构荷载横向分布计算机仿真影响线

1 引言
公路桥梁的主梁在横向与相邻的主梁有某种联系(约束),因此作用在主梁上的荷载,
并不完全传递到自身的支座,其中有一部分通过约束传递到相邻的主梁。因此,在主梁设计
中需要考虑的荷载,包括直接作用在该主梁上的荷载由自身承担的部分和由相邻主梁传递过
来的荷载。如何计算这些荷载?这就是荷载横向分布问题。
荷载横向分布是一个重要而又复杂的问题,已经有不少实用的研究成果[]3] [4 。本文并
不准备全面讨论这些问题。文[1][2]提出了不依赖影响线理论的内力包络图的仿真算法。本
文将在现有理论的框架内讨论仿真算法在荷载横向分布问题中的应用。
目前,荷载横向分布有多种计算模型[]3] [4 ,其中比较实用的有:1)杠杆原理法;2)
偏心压力法、修正偏心压力法;3)铰接板(梁)法;4)刚接板(梁)法等。应用仿真算法
将使这些方法呈现全新的面貌,使它们更适合数值计算的特点。
计算机仿真[6] 是用计算机对一个系统的行为进行动态模拟,以预测系统的效应的一种
方法。移动荷载作用下的内力包络图的计算是一个典型的可以用计算机仿真解决的问题
[]1] [2 。荷载横向分布计算可归结为移动荷载作用下支座反力的最大值的计算问题,因此同
样适用仿真算法。熟悉结构分析数值方法的桥梁工程专业人员很容易通过比较仿真算法和基
于影响线理论的传统方法,了解仿真算法的优越性。仿真算法思路简单、计算效率高,便于
程序实现,在诸多方面具有明显优势。
计算机仿真可分为两种方法[6] :
(1) 时间步长法:移动荷载作用下的弯矩包络图的仿真计算[1] 可归属此法;
(2) 事件表法:可任意布置的均布荷载作用下的弯矩包络图的仿真计算[1] 可归
属此法。
考虑到结构工程领域的语言习惯,本文将把“时间步长法”称为“小步加载法”。
2 杠杆原理法
图 1(a)是杠杆原理法荷载横向分布的计算简图。其中主梁间距为。因为简图是静
定结构,各单元的截面的特性,弹性模量、截面积、惯性矩都可取作 1,这样不会影响内力
计算结果。这个图比通常文献上的图要复杂一些。原因是我们希望用相近的计算简图来讨论
各种不同的方法。这在软件设计上有某种便利,而且基本上不影响计算效率。

(a) 移动荷载作用下的最大支座反力
- 1 -

(b) 支座 1 反力的影响线

(c) 支座 2 反力的影响线

(d) 支座 3 反力的影响线

(e) 移动荷载作用下支座 1 反力的广义影响线

(f) 移动荷载作用下支座 2 反力的广义影响线

(g) 移动荷载作用下支座 3 反力的广义影响线

图