支點預(yù)偏心對曲線梁橋扭矩分布及支反力的影響研究

《支點預(yù)偏心對曲線梁橋扭矩分布及支反力的影響研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、支點預(yù)偏心對曲線梁橋扭矩分布及支反力的影響研究　　摘要：由于曲線梁橋的恒載扭矩、預(yù)應(yīng)力扭矩及“彎扭耦合”效應(yīng)，使得曲線梁橋的扭矩較直線橋梁大得多，且梁端最大，通常會造成梁端內(nèi)側(cè)支座支反力為拉力，當(dāng)不設(shè)拉壓支座時，支座出現(xiàn)脫空，抗扭支承失效，造成曲線梁體橫向的滑移，且梁體易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)側(cè)翻。為避免此情況，在曲線半徑、橋垮布置、截面形式尺寸、預(yù)應(yīng)力布束等因素不變的前提下，僅研究支點預(yù)偏心對調(diào)節(jié)梁體扭矩分布和梁端支座受力狀況的影響，為設(shè)計提供借鑒，以保證梁體的整體穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞：預(yù)偏心、曲線梁橋、扭矩分布、支

2、反力中圖分類號：TU997文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A1概述1.1研究思路9曲線梁橋無論存在荷載偏心，由于內(nèi)外弧恒載差異梁體均會存在扭矩，一般在支承處承受的扭矩最大，且由于“彎扭耦合”曲線梁橋的扭矩較直線橋梁大得多，且梁端扭矩最大。較大的扭矩在抗扭支承處通過支反力的形成傳遞，通常會造成梁端內(nèi)側(cè)支座支反力為拉力，當(dāng)不設(shè)拉壓支座時，支座出現(xiàn)脫空，抗扭支承失效，造成曲線梁體橫向的滑移，且梁體易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)側(cè)翻。因此設(shè)計應(yīng)足夠重視曲線梁橋的扭矩分布和梁端支座受力狀況，以保證梁體的整體穩(wěn)定性。支座設(shè)預(yù)偏心是工程中調(diào)節(jié)曲線梁橋扭

3、矩分布的常用方式，本文將以一工程實例，在保持曲線半徑、橋垮布置、截面形式尺寸、預(yù)應(yīng)力布束等因素不變的前提下，通過改變支座設(shè)置方式等邊界條件，采用MIDAS軟件模擬計算，分析不同預(yù)設(shè)支座偏心對曲線梁橋的扭矩和支反力的影響規(guī)律。1.2工程實例介紹9某高速公路一4-25m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，平面位于R=60m、A=78m的曲線，橋?qū)?.5m。1、2#墩高21m，3#墩高14m，墩柱直徑1.5m，采用獨柱墩；0、4#號橋臺采用重力式U形橋臺。上部采用單箱單室預(yù)應(yīng)力混凝土斜腹板等高度連續(xù)箱梁，箱梁高1.5

4、m，頂板厚22cm，底板厚20cm，腹板水平厚50cm（在接長段厚90cm），懸臂長175cm，中橫隔梁寬160cm，端橫隔梁寬80cm，每一跨內(nèi)設(shè)20cm厚橫隔板兩道。全橋共一聯(lián)，分兩段澆筑，先施工第一節(jié)段（第1跨至節(jié)段施工縫），第二節(jié)段為節(jié)段施工縫至第4跨，兩段均采用單向張拉（兩節(jié)段間預(yù)應(yīng)力鋼束用連接器連接）。該橋設(shè)計荷載為公路I級。支座設(shè)置如下圖：梁端采用抗扭支承，內(nèi)側(cè)位單項活動支座；1、3#墩為單鉸支承，設(shè)單向活動支座；2#墩設(shè)固定支座。采用MIDAS軟件模擬計算時上下部結(jié)構(gòu)整體建模，支座用

5、彈性連接模擬，約束方向給予一個較大的剛度，活動方向剛度值設(shè)為0。圖1梁體支座布置示意圖2支點預(yù)偏心對曲線梁橋扭矩分布及支反力的影響2.1支點預(yù)偏心調(diào)整梁體扭矩分布的原理中間點鉸支座預(yù)設(shè)偏心的工作原理其實很簡單，無偏心的曲線梁橋，最大扭矩集中在梁端附近；預(yù)設(shè)支座偏心后，各個預(yù)偏心的中間支座的豎向反力對梁剪切中心產(chǎn)生的附加偏心力矩，在邊跨達(dá)到最大，該扭矩的方向正好與無偏心時的邊跨扭矩相反，達(dá)到調(diào)整梁端截面的扭矩分布的目的。為了改善結(jié)構(gòu)的扭矩分布，可以將中間的點支承以及兩端的橋臺設(shè)置成固結(jié)形式，對于抗扭跨

6、徑較大的曲線梁橋亦可采用預(yù)應(yīng)力來改善結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)。2.2支座預(yù)偏心對曲線梁橋不同荷載作用扭矩的影響分別對2#墩預(yù)設(shè)不同的偏心值，計算分析支座預(yù)偏心對曲線梁橋扭矩、支反力的影響。由于梯度溫度、恒載、預(yù)應(yīng)力對曲線梁橋的負(fù)扭矩貢獻(xiàn)較大，因此這兒只研究這幾種荷載的影響。9（1）梯度溫度（2）恒載（3）預(yù)應(yīng)力（4）汽車荷載（梁體最小扭矩包絡(luò)）圖2中墩設(shè)不同偏心時梁體在荷載作用下的扭矩變化（kn.m）從以上結(jié)果可以看出，由于梯度升溫和預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的豎向支反力很小，所以在偏心時產(chǎn)生的附加扭矩也很小，對曲線梁體的調(diào)

7、整扭矩作用可忽略。這與支座預(yù)偏心調(diào)整扭矩的原理一致。偏心對恒載產(chǎn)生扭矩的調(diào)整作用很明顯，不難看出偏心與附加扭矩成線性關(guān)系，偏心值越大，梁體受到的附加扭矩越大，且中墩偏心時在中墩附近的跨中位置效果最明顯，呈向兩梁端逐漸減少的趨勢。對于本橋而言中墩偏心0.1m，在梁端可產(chǎn)生230kn.m的附加扭矩。9對于梁體不同截面的最小扭矩，汽車荷載作用的位置不同，偏心所產(chǎn)生的附加扭矩與截面和汽車荷載作用位置有關(guān)。由于梁端0#支承位置最小扭矩對應(yīng)的汽車荷載在0#支承位置附近，汽車荷載對于中墩產(chǎn)生的反力值很小，所以僅偏

8、中墩對于調(diào)整梁端扭矩值意義不大。而對于中墩截面最小扭矩而言，汽車荷載位置在中墩附近，產(chǎn)生的支反力也較大，由于偏心影響，將產(chǎn)生加大的附加的反向扭矩，故僅預(yù)偏中墩的時候，偏心對汽車荷載的扭矩調(diào)整在中墩位置影響加大，對梁端影響較小。2.3支座預(yù)偏心對曲線梁橋豎向支反力的影響表1支座偏心對恒載作用支反力的影響單位：kn注：由于建立局部坐標(biāo)系的緣故，支反力“+”，表示支座受拉；反之亦反。表2支座偏心對荷載組合作用下支反力的影響單位：kn注：1、由于建立局部坐標(biāo)系的緣故，支反力“