斜交角度对预应力混凝土空心板梁受力特性的影响

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1、铁道建筑2013年第3期RailwayEngineering文章编号：1003．1995(2013)03—0005．03斜交角度对预应力混凝土空心板梁受力特性的影响李金龙，贾艳敏，闵兆兴(东北林业大学土木工程学院，黑龙江哈尔滨150040)摘要：以空心板梁静载试验为背景，使用ABAQUS有限元分析软件对相同跨径、不同斜度的空心板梁单梁受力特性进行分析，得出跨中截面挠度、应力随斜度的增大而增大，支点反力在钝角区随斜度的增大而增大的规律，为装配式斜交空心板的设计、分析提供参考。关键词：斜度空心板梁静载试验有限元中图分类号：U448．36；U441文献标识码：ADOI：10．3969／j

2、．issn．1003—1995．2013．03．02高速公路的大力建设是为了适应全国经济的快速发展，加快区域之间的沟通与交流。为了满足选线的需要，斜交跨越的方案往往更加合理。空心板梁由于构造简单，施工方便，建筑高度小，因而在斜交方案中使用较多。但是预应力混凝土斜交空心板的受力特性比较复杂，它不仅具有斜交桥的特点，同时也因为其挖空率较大，壁厚较小，又具有薄壁结构的特性，这使得预应力混凝土斜交空心板桥的设计十分不便¨。。本图1跨中截面尺寸(单位：mm)文通过有限元分析软件对不同斜度的预应力混凝土空心板梁进行计算、分析，得出斜度对预应力混凝土空心板梁受力特性的影响，为工程设计提供参考。1

3、现场试验本文以某高速公路预制梁场单梁静载试验为依托，对该梁场所生产的斜度45。、跨径20In的预应力混凝土空心板梁进行静载试验(截面尺寸如图1所示)。试验采用钢绞线进行三级加载，在跨中和端点图2现场测点布置(单位：mm)以磁力表架为支撑，用百分表设置挠度测点。在跨中截面沿梁高方向布置混凝土应变片，用BZ2205C型应变测试仪测量加载时混凝土所产生的微应变，现场测点如图2、图3所示。每级加载后待梁体稳定后记录试验读数，得到荷载对梁体跨中截面应力以及挠度产生的影响。现场加载情况如图4所示。2斜度对空心板梁受力特性影响分析2．1分析模型的建立通过ABAQUS有限元分析软件建立相应模型。图

4、3梁体及测点外观主梁采用Solid三维实体单元，单元类型为C3D20R。预应力钢绞线通过Truss单元模拟。用降温法实现梁收稿日期：2012-10—10；修回日期：2012．11—10体的预应力。作者简介：李金龙(1988一)，男，辽宁丹东人，硕士研究生。工程试验数据与ABAQUS有限元分析软件模拟6铁道建筑数据对比如表1所示。由表1可见，模型计算所得数值与现场实际试验值接近。因此，本模型可以反映实际加载时空心板梁的受力特性。同样，用ABAQUS有限元软件分别模拟交通部《公路桥梁通用图》跨径为20m，斜度为0。，15。，30。和45。的预应力空心板梁单梁模型(截面尺寸如图1所示)。

5、按照公路．I级的荷载要求，以跨中截面荷载效应相等为原则换算出静载试验所需的试验荷载。在跨中施加集中荷载P=78kN，P2=156kN，P驺=234图4现场加载情况kN(其中PP舵，P∞分别为设计荷载的30％，60％，表1静载试验数据与ABAQUS有限元软件计算数据对比注：本文在弹性阶段分析梁体受力特性，该表只列出一级、二级加载的对比值。90％)；在弹性范围内分析斜交角度对空心板梁受力图5表明，在跨中集中荷载PPP作用下，跨特性的影响。中截面挠度随斜度的增大而减小。当斜度<15。时，这2．2斜度对挠度的影响种变化较小。当斜度>15。时，这种变化随斜度增大变挠度作为工程设计中的一项重要

6、设计指标，直观得更大。斜度15。，3O。，45。空心板梁的挠度分别约为地反映了截面的弯矩大小。在分析模型中，通过跨0。空心板梁的96．9％，87．3％，71．O％。由于斜度的中施加PPP荷载求得跨中挠度变化如图5所存在，在跨中集中载的作用下，表现出弯扭耦合效示。三级加载后的变形云图如图6所示。应，即空心板梁产生弯矩的同时伴随产生相应的耦合扭矩，产生扭矩的同时也会产生相应的弯矩；也就是斜梁的竖向挠曲变形和扭转角之间对应着耦合效应，导致跨中弯矩的折减，进而所反应出的挠度变形l减小。越导2．3斜度对跨中截面应力的影响搬《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)

7、中对全预应力构件明确规定，在荷载作用下，正截面的受拉边缘不允许出现拉应力。因此对于构件特征截面的应力控制在设计和施工中显图5集中载PPP作用下跨中得尤其重要。沿空心板梁高度方向取5个应力点，距截面挠度随斜度变化曲线梁底高度分别为60mm，292mm，475mm，658mm，825mm，分析在跨中集中荷载PP，P船作用下各点的应U．U2+5．932e~力变化。如图7、图8和图9所示。爵一088-I．928e+00综合图7、图8和图9可知：在跨中集中力作用辞：至猫譬下，空