宽箱梁双索面斜拉桥横向预拱度设置

《宽箱梁双索面斜拉桥横向预拱度设置》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、宽箱梁双索面斜拉桥横向预拱度设置李才（山东省交通科学研究院,山东济南250031）摘要：应用有限元分析软件Abaqus对影响钢箱梁横向挠度的多种变量进行分析对比，得出了各变量的影响规律。结合实际工程，在箱梁施工时按计算预拱度设置横向预拱度，成桥后的测量结果表明横坡度达到设计值，表明本研究设置横向预拱度的方法是正确的，可作为宽箱梁双索面斜拉桥横向预拱度计算的参考。关键词：宽箱梁；斜拉桥；横向预拱度；双索面中图分类号：U448.213文献标志码:A文章编号：1672-0032（20127）04-0000-00城市桥梁在横桥向一般设置行车道、非机动车道、人行道、绿化带等[1]，往往具有较大的宽

2、度。桥梁不仅具有通行功能，还要具备美化城市的功能[2-3]。近年来，桥梁的景观功能越来越受到人们的重视。斜拉桥造型美观且施工工艺成熟，越来越受到青睐[4]。宽箱梁双索面斜拉桥拉索在箱梁的两侧，施工中如不设置横向预拱度，很难保证成桥后的桥面横坡度。桥面横坡对桥面排水至关重要，如横坡度太小会造成桥面积水，不仅影响车辆和行人通过，还会造成桥梁损伤，因此保证成桥后的横向坡度非常重要[5]。现有规范没有对横向预拱度的设置进行规定，现实中也无成熟的计算方法[6]。本研究结合实际工程，利用有限元分析软件Abaqus/CAE建立模型，计算出横向预拱度，再分别以钢箱梁的宽度、高度、腹板数量为变量，进行静力

3、分析。用理论计算方法对预拱度的计算结果进行复核，并将计算结果用于指导主梁施工。1工程概况某两跨布置的空间扭转索面独塔斜拉桥的主梁为扁平式钢箱梁，跨径布置为2×118m。全桥共设4×13根斜拉索。斜拉索一侧锚固在塔上，一侧锚固在钢箱梁外侧腹板。斜拉索顺桥向间距7m，水平索距由主塔中心起为（23+12×7+11）m，主塔一侧无索区长度为23m，边墩无索区长度为11m。主塔为单塔柱，下塔柱为混凝土结构，上塔柱为钢箱结构。设计汽车荷载为城市-A，人群荷载为3.5kPa。设计桥面双向横坡度为1.5%，桥面铺装等厚，横坡通过改变钢箱梁高度实现。钢箱梁全宽为45.32m，横桥向两根拉索之间的距离为35

4、.40m。钢板顶板厚度为14mm，底板为16mm，边腹板为35mm，中腹板为20mm，U型肋为10mm，加劲肋为10mm，横隔板为16mm。大桥立面布置如图1所示，钢箱梁横向布置如图2所示(图中长度单位为cm)。图1大桥立面布置图图2钢箱梁横向布置图2横向预拱度设置横向预拱度是主钢箱梁在拼装施工时横向的预抛高[7]。当主梁宽度较大、支点在主梁两侧时，在自重和二期恒载作用下，桥梁中线产生的下挠不容忽视[7-8]，严重时将使横坡度远低于设计值，因此宽箱梁双索面斜拉桥横向预拱度设置十分必要。2.1模型选取斜拉索纵桥向的间距为7m，取一根拉索前后各3.5m作为分离单元。双悬臂的重量与箱梁自重相比

5、非常小，计算时可以忽略不计。为了得到各变量对横向挠度的影响，各工况对设计数据进行局部调整：宽度分别为33.4、34.4、35.4、36.4、37.4m；梁高分别为2.3、2.4、2.5、2.6、2.7m；腹板数量分别为6、7、8、9、10。在计算时，取其一为自变量，其它变量固定为设计值。计算采用有限元分析软件Abaqus/CAE。2.2荷载和约束将梁端的弯矩、轴力、剪力以外力的形式施加在相应部位。二期恒载和结构自重等效为均布荷载，斜拉索的支撑等效为边界条件，在节段的两端约束其竖向和顺桥向位移，一端约束其横桥向位移[9]。钢箱梁标准节段的质量为88t。纵桥向相邻两根拉索之间有2个标准节段，

6、纵桥向取两个标准节段作为计算单元[10-11]，标准节段自重均布载荷q1=7.103kN/m2。主桥钢箱梁除分隔带外，下层采用3.5cm浇注式沥青混凝土，上层为3.5cm的SMA沥青玛蹄脂碎石混合料，铺装层自重均布载荷q2=0.171kN/m2；护栏为钢防撞护栏，护栏自重均布载荷q3=0.03kN/m2。综上，钢箱梁的自重均布荷载q=q1+q2+q3=7.304kN/m2。2.3计算结果及分析利用有限元计算软件Abaqus/CAE建立实体单元模型，Q345钢的弹性模量取206GPa，密度取7.86×103kg/m3，泊松比取0.3。边界条件为在钢箱梁两侧的锚点处加相应约束，施加结构自重和

7、二期恒载[12]。计算模型如图3所示。设计梁段在恒载作用下的横向挠度如表1所示。图3Abaqus/CAE模型表1恒载作用下横向挠度测点编号12345678距中心线距离/m02.55.07.510.012.515.017.5挠度/mm13.56113.98114.12111.2218.0005.8992.1220.000从图5可以看出，横向最大挠度为14.121mm，发生在距箱梁中心线5.0m处，箱梁中心线处的挠度为13.561mm。