裝配式小箱梁橋荷載橫向分布系數(shù)探究.pdf

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1、第2期(總第165期)2013年4月中圄彳茵z霜CHINAMUNICIPALENGINEERINGNo．2(SerialNo．165)Apr．2013DOI：10．3969／j．issn．1004-4655．2013．02．006裝配式小箱梁橋荷載橫向分布系數(shù)探究鐘小軍(上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究總院，上海200125)摘要：以某裝配式小箱梁橋?yàn)槔捎每臻g有限元法計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)，并與常用的近似計(jì)算方法的理論計(jì)算數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明，簡(jiǎn)支裝配式小箱梁橋跨中荷載橫向分布系數(shù)采用剛接板梁法與空

2、間有限元法及實(shí)測(cè)撓度、主梁應(yīng)力得到的橫向分布系數(shù)較為接近，適用于小箱梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；先簡(jiǎn)支后連續(xù)裝配式小箱梁橋跨中荷載橫向分布系數(shù)采用等代剛度法與空間有限元法及實(shí)測(cè)撓度、主梁應(yīng)力得到的橫向分布系數(shù)更為接近；杠桿法計(jì)算的支點(diǎn)剪力荷載橫向分布系數(shù)對(duì)以上2種結(jié)構(gòu)體系均適用。關(guān)鍵詞：小箱梁；有限元法；荷載橫向分布系數(shù)；簡(jiǎn)支；先簡(jiǎn)支后連續(xù)中圖分類號(hào)：U448．213．12文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1004—4655(2013)02—0017—03我國(guó)市政、公路橋梁中，多孔中等跨徑(25—40m)的橋梁占很大的比重，通常采用T

3、梁、裝配式小箱梁等結(jié)構(gòu)形式。裝配式小箱梁是在繼承T梁優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行提高的一種結(jié)構(gòu)形式。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)由于施工方便、質(zhì)量可靠、造價(jià)經(jīng)濟(jì)，已在國(guó)內(nèi)外大規(guī)模推廣應(yīng)用。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析過(guò)程一般將其簡(jiǎn)化：采用適當(dāng)?shù)慕朴?jì)算方法將空間作用的荷載橫向分配到各片主要結(jié)構(gòu)上，然后按平面桿系對(duì)單片進(jìn)行分析。荷載沿橫向?qū)Ω鱾€(gè)主梁不同分配的比例系數(shù)即為荷載橫向分布系數(shù)。目前，關(guān)于裝配式小箱梁橋橫向分布系數(shù)的研究大多是采用空間有限元法與常用的近似計(jì)算方法進(jìn)行比較，得出應(yīng)采用近似計(jì)算方法的結(jié)論。這些結(jié)論大多只是基于數(shù)值分析

4、的結(jié)果，缺少試驗(yàn)的驗(yàn)證。另外，已有的研究?jī)H針對(duì)某一種結(jié)構(gòu)體系，缺少不同體系的同條件對(duì)比研究。本文針對(duì)某裝配式小箱梁橋2種不同結(jié)構(gòu)體系(簡(jiǎn)支、先簡(jiǎn)支后連續(xù))的橫向分布系數(shù)進(jìn)行研究，采用空間有限元法(梁格法)與常見(jiàn)近似計(jì)算方法進(jìn)行對(duì)比；并通過(guò)試驗(yàn)實(shí)測(cè)荷載橫向分布系數(shù)，檢驗(yàn)理論分析結(jié)果與實(shí)際的符合程度，找出合適的近似計(jì)算方法。收稿日期：2013—02—06作者簡(jiǎn)介：鐘小軍(1981一)，男，工程師，工學(xué)學(xué)士，主要從事橋梁設(shè)計(jì)工作。1工程概況本文分析采用的工程為一專用機(jī)動(dòng)車跨線橋。橋跨布置：4×30In(西側(cè)引橋，4

5、孑L簡(jiǎn)支小箱梁)+2×35m(主橋，連續(xù)鋼箱梁)+5×30m(東側(cè)引橋，5孑L先簡(jiǎn)支后連續(xù)小箱梁)。設(shè)計(jì)荷載：公路一I級(jí)。橋面布置：0．5m(防撞護(hù)欄)+8．5m(機(jī)動(dòng)車道)+0．5m(中央分隔帶)+8．5m(機(jī)動(dòng)車道)+0．5m(防撞護(hù)欄)-18．5m。橋梁橫斷面、立面布置圖見(jiàn)圖1。東側(cè)a)懶㈨?何肖例≮卿端撇7枯瑚l{7橫m飯4—00y褂橫梁三一_+=_二二I—=—二2下2==一—==01旦l釜一二：一醋；一一劍bI立曲布置蚓圖1橋梁橫斷面、立面布置圖2荷載橫向分布系數(shù)分析2．1分析內(nèi)容1)分析對(duì)象。采用

6、的小箱梁主梁構(gòu)造尺寸來(lái)自《簡(jiǎn)支預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁圖集(上海市市政工程標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì))》，其截面特性見(jiàn)表l。表1主梁截面特性參數(shù)邊梁中梁?jiǎn)瘟簩挾萣／m3．67003．6200單梁抗彎慣矩I／m40．5260O．518l單梁抗扭慣矩4m40．78730．786817中圄彳叢暑朽鐘小軍：裝配式小箱梁橋荷載橫向分布系數(shù)探究2013年第2期2)分析方法。有限元分析采用MIDAS／Civil程序建立空間梁格模型，根據(jù)各片梁在荷載作用下的撓度推算影響線和橫向分布系數(shù)；近似計(jì)算方法分析采用橋梁博士V3．1軟件進(jìn)行分析?？臻g梁格計(jì)算

7、模型見(jiàn)圖2。圖2空I司梁格計(jì)算模型3)試驗(yàn)(1)試驗(yàn)?zāi)康?。除了解全橋技術(shù)狀況檢查及荷載試驗(yàn)檢驗(yàn)該橋的施工質(zhì)量，確定工程可靠性、檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件在設(shè)計(jì)荷載作用下的工作狀態(tài)及承載能力外，最為關(guān)鍵的是通過(guò)小箱梁簡(jiǎn)支橋跨與先簡(jiǎn)支后連續(xù)橋跨的對(duì)比測(cè)試，為上海地區(qū)應(yīng)用推廣及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)提供實(shí)測(cè)技術(shù)數(shù)據(jù)。(2)加載方法。靜載試驗(yàn)荷載共用8輛每輛總重350kN的三軸載重貨車，通過(guò)對(duì)橋跨結(jié)構(gòu)縱、橫向最不利位置加載，測(cè)量試驗(yàn)荷載作用下控制截面的應(yīng)力(應(yīng)變)和撓度，得出各小箱梁跨中及支點(diǎn)的橫向分布系數(shù)，并與理論計(jì)算方法計(jì)算的橫向分

8、布系數(shù)進(jìn)行比較(見(jiàn)圖3)。北側(cè)東側(cè)圖3荷載橫向加載位置(4車道北偏載)2．2分析結(jié)果2．2．1簡(jiǎn)支小箱梁橫向分布系數(shù)簡(jiǎn)支小箱梁橫向分布系數(shù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)是根據(jù)4車道北偏載加載試驗(yàn)荷載作用下實(shí)測(cè)應(yīng)力及實(shí)測(cè)撓度得出的各小箱梁跨中及支點(diǎn)橫向分布系數(shù)。簡(jiǎn)支小箱梁跨中橫向分布系數(shù)表見(jiàn)表2。簡(jiǎn)支小箱梁跨中橫向分布系數(shù)曲線見(jiàn)圖4。表2簡(jiǎn)支小箱梁跨中橫向分布系數(shù)表小箱梁編號(hào)1號(hào)2號(hào)3號(hào)4號(hào)5號(hào)橫梁格法0．8860．876