特载条件下简支转连续梁桥单(双)支座对梁受力影响研究

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特载条件下简支转连续梁桥单(双)支座对梁受力影响研究　　摘要：文章以云南某一级公路K1+600大桥（8跨30米）为例，在挂车-300荷载下，分别采用单(双)支座情况对梁体进行内力、应力计算，通过分析对比，并得出了相应结论供相关人员参考。关键词：简支转连续单支座双支座受力影响分析中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：7 先简支后连续体系是连续梁桥施工中较为常见的一种方法。先简支后结构连续梁桥是指：梁体场地集中预制，先按简支梁桥吊装施工形成简支状态,然后在主梁墩顶浇混凝土连成整体,待浇筑的混凝土达到强度后,进行力学体系的转换形成连续梁体系。简支梁桥受力明确，构造简单，施工方便，结构尺寸易于标准化，可预制成各种标准跨径的装配式构件，采用装配式的施工方法，这便于施工的质量控制，同时也可节约大量模板支架，缩短施工期限，加快建桥速度。但简支梁跨中弯矩较大，不适用于较大跨径的桥梁，同时简支梁需设大量的伸缩缝，影响行车的舒适性和安全性。连续梁桥是中等跨径桥梁中常用的一种桥梁结构，预应力混凝土连续梁桥是其主要结构形式，连续梁桥具有良好的连续性和力学性能，它具有接缝少、刚度好、行车舒适等优点。但连续梁桥施工工艺复杂，施工工期较长，设备和材料投入较大，不利于成本控制。先简支后结构连续梁桥正是结合了简支梁和连续梁的特点，双方优缺互补。先简支后结构连续在使用中属于连续受力体系，这种施工方法简单可行、质量可靠,具有较高的标准化、装配化特点,并且所形成的连续梁具有刚度大、伸缩缝少、行车速度高等优点。在受力性能和行车舒适性方面比先简支梁桥更优越。先简支后连续施工方法在上世纪70、80年代兴起之后，经过不断的发展、完善，现已经被广泛使用，成为常规桥梁中的首选桥型。先简支后连续梁桥按桥墩处支座不同设置分为单支座连续梁桥和双支座连续梁桥两种。单支座连续梁桥是在连续墩横桥向中心线上设一排永久支座，两边设临时支座，先架设预制梁在临时支座上，浇筑接头混凝土并张拉负弯矩钢束后，拆除临时支座，结构转换为连续体系；双支座连续梁桥是在连续墩横桥向中心线两侧各设一排永久支座，预制梁按简支方式直接架到两侧的支座上，浇筑接头混凝土并张拉负弯矩钢束，结构转换为连续体系。7 关于单、双支座采用的问题一直是学术界探讨的问题，两种方式各有利弊。单支座连续梁结构受力明确，但需要安装和拆除临时支座，施工复杂；双支座连续梁施工方便，且双支座能改善主梁的受力性能。但双支座情况下结构受力不明确，若支座脱空则对梁体受力影响较大。本文以云南省鹤庆县北衙至七坪公路K1+600大桥为例，在挂车-300荷载下，分别采用单(双)支座情况对梁体进行内力、应力计算，分析对比在特载情况下两种方式的受力状况，并得出了相应结论供相关人员参考。1.工程概况1.1概述K1+600大桥起点桩号为K1+474，终点桩号为K1+726，桥梁全长252m。上部结构采用预应力混凝土T梁，其中T梁为后张法预制，先简支后结构连续，跨径组合为（4×30+4×30）m。桥宽12m，横向布置为：0.5米防撞护墙+11米桥面+0.5米防撞护墙。主梁平面布置采用6片预应力钢筋混凝土T梁，先简支，后结构连续，主梁间距2米，设3道中横隔梁，2道端横隔梁；主梁均按直线布置，通过外边梁、内边梁翼缘板变悬臂值形成曲线。1.2主要材料预制主梁采用C50混凝土，桥面板采用C50混凝土，防撞护墙采用C25混凝土，其设计参数见表-1。预应力采用钢绞线束施加，钢绞线弹性模量取1.90×105MPa，钢绞线采用美国ASTMA416M-98低松弛标准，松弛率3.5％，热膨胀系数0.000012，最小破断应力1860MPa，锚下控制张拉应力1395MPa。表1混凝土参数7 2.结构计算2.1计算方法和假定本结构计算采用平面杆系理论，根据结构体系的形成过程，按主梁划分结构离散图，采用QJX（桥梁静力线性计算程序）系列程序进行计算。根据规范荷载组合要求的内容进行内力、应力计算，使结构在施工阶段、运营阶段的内力、应力均符合规范要求。结构计算跨径30米，按预应力混凝土A类构件设计。2.2荷载(1)恒载一期恒载为预应力混凝土主梁，容重r=2.6t/m3。二期恒载为：9cm沥青混凝土及两侧防撞护墙。沥青混凝土容重取为r=2.4t/m3，二期恒载取为：1.0t/m。(2)活载1、汽车荷载：公路-Ⅱ级2、挂车-300挂车荷载横向分布系数按梁格理论的有限元程序分析法计算，边梁为：0.38。挂车-300荷载按下列图示布置：图3挂车-300荷载2.3结构离散图及计算步骤7 计算采用4×30m一联为模型，结构离散为88个单元，89个节点，其结构离散图如下：图4结构离散图（单支座）图5结构离散图（双支座）2.4计算步骤按阶段划分进行，结构计算共划分为9个施工阶段，各阶段见表-2表2阶段划分注：表中时间为累计值。2.5计算结果分别计算各阶段组合内力,下图为单、双支座情况下第9阶段恒载＋挂车-300组合应力图。图6恒载＋挂车-300组合应力（单排支座）图7恒载＋挂车-300组合应力（双排支座）表3单排支座情况表4双排支座情况：7 从计算结果来看，无论结构采用单排或双排支座的布设方式，梁体上、下缘的拉、压应力均未超过规范限值，其中压应力上限值为16.2MPa(162kg/cm2)，拉应力上限值1.83MPa(18.3kg/cm2)；而对比两种支座布设方式下，结构的拉压应力水平，单支座产生的跨中弯矩大于双支座产生的跨中弯矩(从上缘最大应力值比较，单支座比双支座多15.7%)；墩顶负弯矩也较双支座时大(从下缘最大应力值比较，单支座比双支座多7.25%)；可见双支座能改善梁体受力，削弱负弯矩的峰值；布设双排支座的情况下，梁体在受力优于单排支座。3.结论1)结合以上计算图表的理论分析，可以得出：无论结构采用单排或双排支座布设方式，结构设计本身均能满足公路-Ⅱ级、挂车-300荷载的要求。2)在特载情况下，通过各单元上、下缘应力比较，当布设双排支座时梁体在跨中受力小幅优于单排支座，而墩顶负弯矩则较单支座情况显著减小，可见双支座能明显削弱负弯矩的峰值，改善梁体受力；7 3)从施工角度上看双支座结构更方便、快捷，不需设临时支座，施工可一次到位，从工艺上优于单排支座结构；但双支座情况下结构受力不明确，本文计算中双支座建模时假定的是弹性支座，未考虑双支座受温度变化及支座脱空等情况下的影响，若采用刚性支座，由于同一桥墩上的两支座间距比较小,而梁的刚度大，容易使其中一支座或支座的局部脱空，近而改变了结构受力情况，即双支座在工况下存在着不确定性因素。参考文献[1]姚玲森.桥梁工程.人民交通出版社.1985[2]范立础.桥梁工程.人民交通出版社.2004.[3]陈善勤,麻文燕.简支转连续梁桥特点及单(双)支座受力分析[J].重庆交通大学学报:自然科学版,2007,26(增刊):14217[4]宋仙云、唐小兵等.简支转连续梁桥双支座对梁受力影响分析.交通科技，总第239期2010年第2期[5]余海堂、张海龙连续梁桥的先简支后连续T梁设计.《土木工程与管理学报》2005年第S1期作者简介：吴永军，男，1977年生，工程师，主要从事道路、桥涵勘察设计工作。7