基于力法的格构梁节点荷载分配方法及悬臂段长度优化设计

作     者：樊军伟 杨仕教 邓波 孙冰 王东星 FAN Junwei;YANG Shijiao;DENG Bo;SUN Bing;WANG Dongxing

作者机构：南华大学资源环境与安全工程学院湖南衡阳421001 南华大学土木工程学院湖南衡阳421001 

出 版 物：《自然灾害学报》 (Journal of Natural Disasters)

年 卷 期：2024年第33卷第2期

页      面：113-121页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52079098,52308356) 湖南省自然资源厅科研项目(20230144DZ) 衡阳市科技创新计划项目(202250045321)。 

主　　题：格构梁 荷载分配方法 力法 悬臂长度 优化设计 文克尔地基模型 边坡工程 

摘      要：格构梁节点荷载简化分配方法的不足在于无法考虑2个方向的梁上其他节点荷载的影响且对文克尔(Winkler)地基上梁的类型进行了主观假定。为克服格构梁节点荷载简化分配方法的上述缺点,提出了一种基于力法的格构梁节点荷载分配方法。根据节点静力平衡条件及变形协调条件,新的格构梁节点荷载分配方法通过构建并求解线性方程组,能够合理地将作用在节点的集中力分别分配给2个方向的纵梁和横梁。进一步地,引入一个格构梁边坡锚固案例并等比例地增加纵梁和横梁的悬臂长度。不同基床系数条件下,基于新的节点荷载分配方法将格构梁节点荷载分配给纵梁和横梁,然后对各梁单独进行弯矩计算。以悬臂最大正弯矩与跨中最大负弯矩比值的绝对值接近1为评价指标,对格构梁最优悬臂长度进行了评价。节点荷载分配结果表明,随着悬臂长度的增加,分配给纵梁和横梁的荷载逐渐趋于稳定。弯矩计算结果表明,随着基床系数的增大,悬臂长度对格构梁弯矩的影响逐渐减弱。不同边坡基床系数条件下,当悬跨比在0.2~0.4之间时,悬臂各梁最大正弯矩与跨中最大负弯矩趋于均衡。因此,基于力法理论的节点荷载分配方法的提出为格构梁内力的精确分析及悬臂长度优化设计提供了可靠的理论依据。