空间网格

计算机学术语

基本上所有复杂的桥梁结构可以离散成“板”构成，例如一个箱梁可以分解为顶板、底板以及多块腹板构成，如右图所示。这些板可以是钢的，可以是混凝土的，或其他任意材料的。于是，这些板元便可以“组合”成全混凝土截面、全钢截面、部分是钢的部分是混凝土的截面（钢－混凝土结合梁）、以及其他任意几种不同材料组成的截面。一个板元又可以由十字交叉的正交梁格组成，如同济大学大礼堂是反过来将梁格组成“板”，桥梁横向分布计算中的比拟正交异性板法同样也是将板比拟成正交梁格。一片正交梁格就像是一张“网”，一个结构有多少块板构成，就可以用梁格表示成多少张“网”。这样，空间桥梁结构可以用空间网格来表达。下图为几种常见截面的空间网格划分形式

模型

什么是空间网格

空间网格特点

如前所述，好的计算模型应该兼顾“算清楚”和简化交付配筋基本构件两方面的需求。空间网格模型在“算清楚”方面，可以将结构效应分为“外部”的和“内部”的两部分。“外部”的效应主要为主梁（或索结构中的加劲梁）以外的结构效应和荷载效应，前者主要包括悬索桥的主缆和吊索、斜拉桥中的斜拉索、拱桥中的系杆和吊杆；后者主要包括活载、初应变（徐变、收缩、局部温度）、沉降等。“内部”的效应是指由空间网格构成的主梁本身的空间效应，包括薄壁效应（扭转、畸变）、剪力滞效应以及混凝土纵横向的泊松效应。“外部”效应可以通过结构分析反映为“内部”效应。对于由薄板组成的钢结构桥梁，空间网格模型当网格足够密时，结构的空间稳定计算包容了整体稳定和局部稳定。

以一个由空间网格模型构成的箱梁结构的“内部”效应为例，纵向的效应（轴力、弯矩）由纵向梁格承受；横向的效应（框架、畸变）由横向梁格承受；箱梁截面的扭转、畸变效应实际转化成腹板梁格的剪力差；箱梁截面顶板、底板的剪力滞效应由纵向梁格的受力不同而显现。对这个计算模型而言，没有如弯、坡、斜、宽、结合梁、索结构等桥型差异，最后的计算结果均是以纵横梁格的受力来体现的。当然，纵横网格在平面内的刚度要比板元“软”一些，但是这并不是不能克服的，这一点在WISEPLUS中已经可以根据网格划分自动修正处理。由空间网格计算模型表达的输出结果比大家熟悉的基于单梁的输出结果更为精细和丰富。

指标应力

空间网格模型可综合计算梁截面的9项指标应力，如图1所示，其中“面外应力”指的是由局部效应（如车轮荷载、预应力等）引起的板的上缘与下缘应力；“面内应力”指的是由荷载引起的整体效应反应在的各板中间层的正应力与剪应力。

空间效应

空间网格表达的荷载

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