引言
有人可能会问,为什么在通过现浇板和横隔梁将两根预制梁连接在一起时,中间支座处的弯矩会急剧增大。预期的行为是,中间支座处的弯矩会随时间因混凝土徐变而逐渐产生,而不是在预制梁与现浇部分组合后立即出现。让我们更详细地研究这一问题,并考虑临时支撑的各种布置方式及其对内力分布的影响。
结构描述
为了解释连续梁支座处出现较大弯矩的原因,在 IDEA StatiCa Beam 和 midas Civil 软件中分析了两种工况。考虑两根预制梁与现浇钢筋混凝土板及支座处横隔梁的组合结构。组合截面两部分的混凝土强度等级相同,均为 C45/55。截面形状如下:
组合截面:

支座处横隔梁:

静力计算简图随时间变化。每种工况均考虑不同的支撑布置方式,但施工过程相同。施工流程包括:预制梁制作、堆放、在现场临时支撑上安装预制梁,以及随后与现浇板和横隔梁进行组合。两种工况的最终支座位置相同,荷载历程也相同。
两种工况的荷载历程:

工况 A 的施工阶段(浇筑楼板时设置临时支撑):

工况 B 的施工阶段(浇筑楼板时不设置额外临时支撑):

midas Civil 与 IDEA StatiCa Beam 的对比
在对比过程中,我们重点关注两种工况各施工阶段支座处和跨中的弯矩。
工况 A
施工阶段 3:
预制梁由临时支撑支承,承受自重和钢筋混凝土板湿混凝土荷载,包括徐变和收缩的影响。
弯矩图 – IDEA StatiCa Beam

弯矩图 – midas Civil

施工阶段 4:
预制梁与楼板形成组合,组合截面仅承受自重,进入最终支座阶段,包括徐变和收缩的影响。
弯矩图 – IDEA StatiCa Beam

弯矩图 – midas Civil

施工阶段 6:
结构在 100 年时刻,仅承受自重,包括徐变和收缩的影响。
弯矩图 – IDEA StatiCa Beam

弯矩图 – midas Civil

工况 B
施工阶段 3:
预制梁由最终支座支承,承受自重和钢筋混凝土板湿混凝土荷载,包括徐变和收缩的影响。
弯矩图 – IDEA StatiCa Beam

弯矩图 – midas Civil

施工阶段 4:
预制梁与楼板形成组合,组合截面仅承受自重,进入最终支座阶段,包括徐变和收缩的影响。
弯矩图 – IDEA StatiCa Beam

弯矩图 – midas Civil

施工阶段 6:
结构在 100 年时刻,仅承受自重,包括徐变和收缩的影响。
弯矩图 – IDEA StatiCa Beam

弯矩图 – midas Civil

IDEA StatiCa Beam 和 midas Civil 的计算结果已整理汇总于下表:

结论
上表表明,不同软件的计算结果基本一致。结果存在偏差的原因在于,midas Civil 未区分结构组合前后的名义尺寸高度 h0。
用户需要针对截面各部分分别指定与组合前或组合后阶段相对应的截面参数。而在 IDEA StatiCa Beam 中,组合前阶段已被考虑在内,即干燥部分截面的周长对应预制梁整个截面的周长;组合后,即预制梁干燥部分的周长因预制梁与现浇板之间施工缝的长度而减小。中间(最终)支座处弯矩的急剧增大归因于所选择的临时支撑布置方式。正是临时支撑消除了施工阶段的影响,从而得到接近于采用全支架法施工结构的弯矩图。
在工况 B 中,由于未设置中间临时支撑,可以观察到施工阶段的不利影响,表现为静力计算简图多次改变以及弯矩图的差异。
本研究的目的是验证 IDEA StatiCa Beam 和 midas Civil 计算结果的准确性。由于两个独立软件均证实了结构的相同行为,因此可以确认 IDEA StatiCa Beam 的计算结果是正确的。
