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《跨變截面預(yù)應(yīng)力混凝土雙箱雙室并聯(lián)連續(xù)箱梁橋的空間受力分析研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、三跨變截面預(yù)應(yīng)力混凝土雙箱雙室并聯(lián)連續(xù)箱梁橋的空間受力分析研究[錄入者：zxl1921
2、?時(shí)間：2006-07-1712:36:46
3、作者：陳菁菁,姚永丁,陶舍輝,項(xiàng)貽強(qiáng)
4、?來源：公 路 交 通 科 技]為了適應(yīng)城市交通的需要,現(xiàn)在一般城市道路橋梁要求修建雙向6車道或雙向8車道,橋梁橫向?qū)挾冗_(dá)到甚至超過30m。這樣寬的橋梁若采用連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu),橫向拼接方式多半是雙箱剛接并聯(lián)或雙箱分離。由于橋梁的橫向?qū)挾容^大,寬跨比增大,加之各箱室橋面板和橫隔板的剛接作用,使得各箱室和橋面板共同參與工作,空間效應(yīng)將十分顯著。設(shè)計(jì)中,工程師為了簡
5、化計(jì)算,往往是取并聯(lián)的半幅橋或單箱采用平面桿系理論進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,而忽略了主梁橫向協(xié)同工作效應(yīng)。這樣,勢必造成設(shè)計(jì)的狀態(tài)與實(shí)際橋梁的工作狀態(tài)有出入,過高地估計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)力,造成了材料的浪費(fèi)和工程投資增加。目前,在設(shè)計(jì)此類橋梁時(shí)橫向分布的計(jì)算還沒有得到很好的解決。因此,研究此類橋梁的空間受力特性和橫向分布作用,不僅具有理論意義,而且具有工程實(shí)用價(jià)值。1 工程背景本文以一座三跨(30m+50m+30m)變截面預(yù)應(yīng)力混凝土雙箱雙室并聯(lián)連續(xù)梁結(jié)構(gòu)為例(見圖1),橋梁全寬30m,其中車行道寬15m,兩側(cè)綠化帶寬215m,非機(jī)動(dòng)車道寬115m
6、,人行道和欄桿寬315m。分南北半幅橋,每側(cè)半幅箱梁寬15m,兩半幅箱梁有9道加筋橫隔梁連接,如圖1中1O9的位置,3和7位置(橋墩支點(diǎn))的橫隔板厚100cm,1和9位置(橋墩臺(tái)附近)的橫隔板厚60cm,其它位置橫隔板厚30cm。主梁采用雙箱雙室斷面,每個(gè)箱梁頂寬15m,底寬10m,箱梁支點(diǎn)處梁高218m,跨中梁高117m,箱底緣從根部到跨中按二次拋物線變化,箱梁底板厚?1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.20～50cm,腹板厚35～60
7、cm,頂板厚22～55cm。設(shè)計(jì)荷載汽車O20級(jí)、掛車O100,人群荷載415kN/m2,混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)C50,預(yù)應(yīng)力筋采用Φj15124高強(qiáng)低松弛270級(jí)鋼絞線。圖1 橋梁縱橫向斷面圖(單位:cm)2 空間分析與試驗(yàn)對(duì)比211 有限元分析模型實(shí)際上,作用在橋面上的荷載沿橫向通過橋面板和多根橫隔板向相鄰主梁傳遞時(shí)的受力性能是很復(fù)雜的,以往的各種橋梁荷載橫向分布理論均不能真實(shí)地模擬這類橋梁的受力特征。這里采用空間有限元來模擬橋梁雙幅受力的實(shí)際狀態(tài),它能夠較為準(zhǔn)確地反映荷載作用下橋梁橫向剛度對(duì)橋梁變形和內(nèi)力的影響。分析時(shí),采用殼
8、單元?jiǎng)澐至?144個(gè)單元,建立有限元模型如圖2。并以跨中截面作用兩輛重300kN車輛荷載(如圖3)時(shí),中跨跨中截面撓度和混凝土應(yīng)力的橫向變化來說明雙幅橋協(xié)同工作的狀態(tài)及橫隔板對(duì)橫向受力的影響。圖2 有限元分析模型圖3 加載位置示意212 計(jì)算模型參數(shù)分析在進(jìn)行空間有限元分析時(shí)有兩個(gè)值得注意的參數(shù)。一個(gè)是混凝土彈性模量的取值,通常混凝土彈性模量實(shí)測值比《橋規(guī)》規(guī)定的設(shè)計(jì)值偏高,所以計(jì)算模型中混凝土的彈性模量應(yīng)該按實(shí)測值取值,本次計(jì)算根據(jù)施工單位提供的實(shí)測值C50混凝土的彈性模量取317×104MPa;另一方面為了考察雙幅受力的
9、協(xié)同工作效應(yīng)和橫隔板的作用,研究這類橋橫向剛度的影響。這里選取了雙幅并聯(lián)受力有橫隔板、無橫隔板(即雙幅間僅橋面板處剛性連接)和單幅受力有橫隔板(橫隔板的設(shè)置同雙幅受力情況)、無橫隔板4種受力模式,進(jìn)行空間有限元分析,對(duì)控制截面分別給出了有關(guān)分析結(jié)果(圖4及表1),從中發(fā)現(xiàn):(1)雙幅受力時(shí)比單幅受力的計(jì)算截面最大撓度減小了30%左右,頂板最大壓應(yīng)力相差30%左右,因而荷載作用一側(cè)半幅橋時(shí)另半幅箱梁分擔(dān)荷載的作用不應(yīng)忽視。(2)有橫隔板參與受力比無橫隔板時(shí)截面最大撓度值均減少了30%左右,頂板最大壓應(yīng)力雙幅橋受時(shí)相差40%左右
10、;受力變形圖顯示有橫隔板時(shí)箱梁截面的變形基本上是剛性變形,而雙幅無橫隔板的受力模式在受到偏心荷載時(shí)箱梁截面產(chǎn)生了畸變變形,可見橫隔板對(duì)橫向剛度的貢獻(xiàn)顯著,特別是雙幅橋共同受力時(shí)其作用更為突出。(3)截面最大拉、壓應(yīng)力(MX、MN)位置4種三跨變截面預(yù)應(yīng)力混凝土雙箱雙室并聯(lián)連續(xù)箱梁橋的空間受力分析研究 陳菁菁等37 ?1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.受力模式下都不相同;最大撓度的位置也發(fā)生變化,雙幅橋共同受力時(shí)處于加載幅的外側(cè),單幅橋受
11、力時(shí)處于截面中線附近。圖4 4種受力模式空間分析對(duì)比圖不同受力模式下截面撓度、應(yīng)力空間理論計(jì)算值比較表1中跨跨中截面撓度(mm)最大值δ1δ2δ3δ4δ5δ6縱向應(yīng)力(MPa)頂板(MN)底板(MX)雙幅橋計(jì)算模式有橫隔板1140311343112221100501647014610134
