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解析 舊活荷載L-20影響線必須要素

 

本文是就舊荷載L-20的輸入例進行解說。對象模型是橋長40米的鋼便橋量程為不等區間(圖1、圖2)。活荷載在載重床板當中對1跟梁 柱進行模型化(圖2)。活荷載預想的是昭和31年制定的L-20(一等橋20t)。但是,在幅員方向當中活荷載不進行移動。活荷載只在橋軸方向進行移動。


 
■圖1 結構尺寸(mm)

點擊圖片可放大。
■圖2 解析模型圖
 活荷載條件

給予線荷重P以連行荷重,設置等分布荷載p。

線荷載
P= 50.0(kN/m)×4.0(m) = 200.0(kN)  
等分布荷載
p=3.5(kN/m2)
群集荷載 沒有
 活荷載的輸入畫面

基本設置:
如圖3,指定活荷載的種類為連行荷載,勾選“考慮p2荷載”。p2荷載在線形道路橋示方書中有規定,與就荷載的等分布荷載p相同。


■圖3 基本設置

幅員數據按鍵:
如圖4輸入幅員數據。幅員為4m因此不會發生從載荷荷載。


■圖4 輸入幅員數據

制作組別鍵:
在組別當中,根據特定的材料制作與他不同的沖擊系數。在本事例當中不一致(圖5)。


■圖5 定義組別

Zoning/p2,q鍵:
「區間」是在活荷載領域當中,使用中間支點等區分的範圍。根據活荷載位置得出的沖擊系數不同使分段長不同,這是認識程序必須的設置。本事例是按照圖6進行 設置的。


■圖6 定義區間
區間1 去除突出部位20cm並在任意位置中輸入12.0m
區間2 支間長保持15.0m不變
區間3 去除突出部位20cm並在任意位置中輸入13.0m

p2 荷載強度中給予等分布荷載 p參數。支間L為80m以下因此3.5(kN/m2)使用默認值即可。

運行荷載鍵:
運行荷載鍵由1個集中荷載給予,全長為0.000。如圖7有200kN的距離以距離0.000m給予。


■圖7 輸入幅員數據

沖擊系數鍵:沖擊系數i計算後支間長L的取出方法如圖8。沖擊系數的算式為“鋼橋”(i =20/(50+L))。

  • 荷載① L=27:99(i = 0:32258)
  • 荷載② L=12:00(i =0:25644)
  • 荷載③ L=13:00(i =0:31746)


■圖8 沖擊系數用活荷載載荷位置(m)

部材と支點に対する衝撃係數を設定します。部材は「グループ未登録要素」を選択して入力します。各支點に対しても設定します。等分布荷 重は「L荷重」を、線荷重は「連行荷重」を選択して支間長を入力します。図9は部材に対する線荷重の入力例です。


■圖9 線荷載P 的部材沖擊系數

單位荷載間距:
按照圖10,比率設為1%。此設置將左右影響線的精度。比率小時影響線將順滑並且影響線的縱距和面積精度隨之提高。


■圖10 單位荷載間距
 活荷載的結果畫面

圖11為部材1156彎曲力矩的計算結果。計算結果如下。

連行荷載(線荷載) 34.89 + 11.08 = 45.97 (1)
分布荷載
26.56 + 8.19 = 34.75 (2)
合計 80.73 (3)


■圖11 彎曲力矩
 驗證結果

部材1156的彎曲力矩M的影響線如圖12的“粗線"。考慮沖擊系數後如“細線"。


■圖12 彎曲力矩M 影響線

影響線的縱向距離為η、考慮縱向距離為η'時、

η' = η(1 + i )

影響線面積為A、考慮沖擊面積A'時、

i為沖擊系數, A k 和 i k       根據包圍面積不同確定分割時的第k的面積,沖擊系數。n為分割數。為求M正側最大值時,只以正 A k  為計算對象(圖的下側)。

線荷載P形成的M為MP、等分布荷載q的M為Mq 時、M為

M = MP + Mq (6)
Mp = Pη' (7)
Mq = qBA' (8)

當M為最大值時所在位置為細線的的縱向距離η'為最大值時的位置為x=31.108m(圖12的紅紅點線)。此時η′=  0.229818。另外、因為P=200kN、B=4m、q=3.5kN=m2、A′=2.483139、代入式(6)、 (7)、(8)後 獲得如下數值。

MP = 45.964    Mq = 34.764    M = 80.73

(單位:kNm)。這些值的式(1)、式(2)、式(3)為一致。程序的計算結果和手動求解的結果一致。


(Up&Coming '15 盛夏號刊載)
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