拓宽工程新建桥梁上部结构混凝土收缩对结构受力影响分析

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1、第l3卷第2期石家庄铁路职业技术学院学报VOL．13No22014年6月JOURNALOFSHIJIAZHUANGINSTITUTEOFRAILWAYTECHNOLOGYJun．20l4拓宽工程新建桥梁上部结构混凝土收缩对结构受力影响分析张齐坤¨杨建兵张广寅¨(天津铁道职业技术学院天津300240天津市东方勘测有限公司天津300163天津市市政工程研究院”天津300074)摘要：就某高速公路拓宽桥梁新建上部结构混凝土收缩对结构受力的影响进行分析。介绍混凝土收缩的机理、主要原因和影响因素，结合．X

2、-程实例，建立有限元模型，计算分析混凝土收缩对T形梁结构受力的影响，为拓宽桥梁的优化设计和施工提供理论依据。关键词：高速公路拓宽桥梁混凝土收缩T形梁结构受力中图分类号：U446文献标识码：A文章编号：1673—1816(2014)02—0058—051依托工程概况该拓宽桥梁位于某高速公路K12+304．309~K12+684．291处，原桥为结构相同的上、下行两幅桥，跨越道路，与道路交角73．6度，桥梁总长为341．042m，跨径布置为上行5×20m+16．142m+24．9m+lO×20m，下

3、行6×20m+24．9m+16．142m+9×20m。上部结构为预制后张预应力混凝土T形梁，下部结构桥墩为直径1．2m的双圆柱接双悬臂矩形截面盖梁，基础为直径1．5m的钻孔灌注桩，桥台为组合式桥台。新拓宽桥梁位于原桥两侧，墩台位置与原桥一致，斜交角度相同。上部结构T梁外形尺寸与原桥T梁相同，新旧桥梁上部结构T梁采用悬臂刚性连接。下部结构新桥桥墩基础为单排2根直径1．Om的钻孔灌注桩上接承台，桥墩为直径1．2m的独柱，桥墩盖梁为矩形截面，桥台为U型桥台，桥台基础为双排4根直径0．8m的钻孔灌注桩上

4、接承台。原桥设计荷载标准：汽车—超20级，拓宽桥梁计算荷载：公路一I级。图1、图2为桥梁加宽后的半横断面示意图。2混凝土收缩对简支T形梁结构受力影响的分析2．1计算工况说明(1)计算模型说明对依托工程采用ANSYS软件建立有限元实体模型，进行收缩作用的单项效应分析。有限元模型中的混凝土单元使用SOLID45单元模拟，钢筋单元采用LINK8单元模拟。荷载方面只考虑新建的5、6、7号T梁和相关后浇连接带的混凝土收缩作用，不计结构自重、预应力、活载及其它荷载。收缩收稿日期：2014一O3—14作者简介

5、：张齐坤(1970-)，男，河南新野人，学士，副教授，研究方向铁道工程专业、桥隧专业教学工作。58第2期张齐坤，等拓宽工程新建桥梁上部结构混凝土收缩对结构受力影响分析荷载等效为温度荷载施加在混凝土单元上。图1中墩半横断面示意图(单位：cm)图2桥台半横断面不意图(单位：)(2)计算荷载与方法计算荷载仅考虑新建上部结构的混凝土收缩作用。计算方法按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)附录F的方法。(3)收缩应变值eCS的确定收缩应变值￡CS按照《公路钢筋混凝土及预应

6、力混凝土桥涵设计规范》JTGD62—2004附录F的规定进行计算，相关参数取用值如下：相对湿度：80％收缩开始时的混凝士龄期t0：5天计算考虑时刻的混凝土龄期t：3年结构开始受收缩影响的时刻ts：新建预制T梁：95天新建预制T梁后浇带：65天新旧桥连接带：5天(ts根据实际的施工过程确定。假设该桥新旧桥连接时间为新梁吊装就位后2个月，同时假设新建预制T梁吊装时的龄期为30天，由此得到以上ts值)经计算得到的混凝土收缩应变终极值eCS如下：新建预制T梁：1．216e-4新建预制T梁后浇带：1．38

7、8e～4新旧桥连接带：2．132e一42．2结构变形分析在进行结构分析之前首先分析结构的变形，因为收缩作用的本质是由混凝土的变形引起结构受力。(1)纵向变形分析。图3显示了新桥混凝土收缩作用下全桥沿纵桥向的变形图(变形值放大500倍)。可以看出新桥部分在纵向上显著缩短，但由于受到旧桥部分的约束，这一缩短的值沿横桥向是逐渐变化的，即从左到右T梁的纵向长度逐渐缩短。最外侧的新桥边梁缩短了3mm以上。(2)竖向变形分析。从图4可以看出，由于支座和横隔板的约束作用，顶板发生了空间翘曲变形，旧桥T梁跨中翘

8、起约lmm，与之相对的是，新桥部分跨中凹下去1．7mm。这一翘曲变形还使新旧桥连接带附近产生了较大扭转变形，T梁的端面也有转角变形。(3)横向变形分析。图5显示，混凝土收缩作用使全桥的横向尺寸减小了1．5mm，但由于全桥59石家庄铁路职业技术学院学报2014年第2期中的应力集中。这一现象可能造成端横隔板局部严重开裂而减弱结构的横向整体性。3结语本文依托某装配式简支T梁桥拓宽工程，通过有限元计算分析了新建桥梁上部结构混凝土收缩对结构受力的影响，得到了以下结论：1)装配式简支T梁桥拓宽连接后，新建桥