大悬臂混凝土箱梁横向应力浅析

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1、102低温建筑技术2015年第9期(总第207期)DOI：10．13905／j．cnki．dwjz．2015．09．038大悬臂混凝土箱梁横向应力浅析冯小青，冯智楷，孙金(河南省交通规划勘察设计院有限责任公司。郑州450052)【摘要】结合湖北省某高速公路上已建大悬臂混凝土连续箱梁项目，运用FEA有限元程序建立该桥第五联箱梁的空间实体模型，对箱梁在不同荷载作用下的应力变化做了总体研究；同时对该桥进行荷载试验，验证了模型理论分析的结果。为以后解决类似工程项目分析与设计中的关键技术问题提供参考。【关键词】大悬

2、臂；悬臀长度；连续箱梁；荷载试验【中图分类号】TU375．1【文献标识码】B【文章编号】100126864(2015)09-0102—03目前，我国多个城市桥梁结构采用大悬臂宽幅连在自重和汽车偏载作用下横向应力的变化规律。续梁桥及各种鱼腹式、斜腹式箱梁桥，但城市基础建设桥下可操作空间不足及桥下施工空间有限的弊端也时刻限制着该种桥梁的广泛应用。因此，一种既节省施工空间提高其空间利用率又兼顾美观要求的桥梁形式——大悬臂混凝土连续箱梁应运而生。针对该种新型梁桥，主要关注的问题集中于以下几点：(1)工程技术：悬臂

3、端混凝土三向受力，应力分图1横截面示意图布不均匀。(2)经济指标：预应力悬臂与普通混凝土悬臂横向三维实体模型建立依据：针对5X43m的单的材料成本。箱双室结构，以首跨墩顶为截面中心，选取左右两个(3)施工工艺：大悬臂预应力施工技术是否满相邻0．3m厚的横隔板之间长度为模型实体。整体足该种桥梁。’模型共有3万多个有效节点，5万多个实体单元。墩(4)工程意义：该箱梁结构因悬臂长度一般大顶处的底板中心设置一个固定支座，墩顶底板两端分于6m，因此相比普通的混凝土箱梁其应力不稳定性比别设置两个单向活动支座，铰支座位

4、于横隔板与对应较明显，工程中比较难以把握。结构底板相交处。实体模型见图2。1工程概况本文以湖北省某高速公路上已建大悬臂混凝土连续箱梁为研究背景。该桥梁是城市内环线唯一的跨湖泊大桥，全长约2600m。该桥位于全长444．7m、总宽12．7m的高架桥中，为单向行驶3车道。其中第五联即为5×43m跨的预应力混凝土单箱双室结构，该单箱双室结构路幅宽30m，悬臂长度达到lOm，桥面由双向6车道的机动车道和非机动车道共同组成。活图2横向实体模型载等级为公路一I级。截面形式为普通的等宽等高箱梁截面，桥侧每隔一定距离设置

5、一个厚0．3m的横材料的基本参数取值：混凝土标号：C50；弹性模隔板，见图1，纵向预应力钢筋和横向预应力筋平均分量：=3．45×10MPa；泊松比：=0．2。布于梁体。本项目桥梁悬臂相对比较大，因此箱梁的偏载加载的基本参数：取车辆后轴作用于墩顶支横向受力问题十分突出。座，横向车道布载，取140kN的集中力。活载加载示计算荷载包括恒载(自重、预应力)和活载作用。意见图3。梁体结构预应力钢绞线分为横、纵向预应力钢绞线。(1)自重作用下横向应力分析。根据箱梁的上同时对该桥进行荷载试验，验证模型理论分析结果。下缘

6、应力分布曲线看出：悬臂下缘应力分布较均匀，2大悬臂混凝土箱梁横向应力分析悬臂上缘应力在悬臂根部有明显峰值。应力集中现以本项目桥梁为设计依托，探讨大悬臂箱梁结构象主要出现在悬臂根部。冯小青等：大悬臂混凝土箱梁横向应力浅析103图6针对应力分布规律对比了墩顶实心段应力和l4ol柏l4ol柏1柏14o横隔板位置，从图上可以看出截面不同位置的横向应』鲤!!!!鲤，力分布趋势相近，截面横向的应力集中点均为悬臂根部，具体的工程项目中采取相应的构造措施来避免悬臂根部横向应力过大而引起的纵向裂缝。在施工中也要保证该部位的

7、施工质量，最大程度的保护悬臂根部承载能力。(2)偏载作用下横向应力分析。选取边跨节段圈3偏载加载示意图(单位：kl'q)研究10m悬臂的箱梁在偏载作用下悬臂端的应力变化规律。0．3O．25段O．20重O．15重o．1Oo．o0．O5-0．10．oo--0．2-0．O5o2468lO距悬臂端的距离，m距悬臂端的距离，Ⅲ图5墩顶卞缘应力沿横向分布曲线图6墩顶与横隔板上缘横向应力对比图应力；根据工程实际此时应力集中现象也会比较明显，特别是钢筋锚固点及支座附近，设计中应采取相重应的构造措施来避免混凝土的破坏。同时

8、设计中应对悬臂上缘根部，及悬臂下缘中部这些横向受力薄弱部位加配钢筋及构造措施，避免横向应力过大引起的悬臂板纵向裂缝。。0510152025303荷载试验应力分析距悬臂端的距离，m为了更加有效的模拟原桥在偏载作用下的作用图7悬臂上缘段应力沿横向分布曲线效应，我们在大悬臂实体模型截面处施加标准车辆作为偏载作用力，在由标准车辆形成的偏载作用力下的有限元计算应力云图分布如图9所示。1．2同时，为了更好地验证模型分析的结果，我们对1．0