浅析大跨径预应力混凝土箱梁桥底板开孔的受力性能

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1、学兔兔www.xuetutu.com58桥梁结构城市道桥与防洪2012年4月第4期浅析大跨径预应力混凝土箱梁桥底板开孔的受力性能朱静秋(深圳市市政设计研究院有限公司，广东深圳518029)摘要：该文介绍了某三跨(47m+75m+47m)变截面连续刚构桥在张拉底板合龙钢束过程中底板混凝土开裂、脱落的过程。通过大量的有限元分析，论述了底板开孔对底板受力性能的影响。关键词：变截面；连续刚构；底板开裂；底板开孔中图分类号：U448．21+3、U441．+5文献标识码：A文章编号：1009—7716(2012)04—0058—03劲性骨架锁定，并与24日晚上

2、完成混凝土浇筑，0前言在3月5～6日晚在混凝土强度达到93％设计标预应力混凝土箱梁桥具有良好的空间性能，能号强度时完成中跨底板合龙钢束的张拉，张拉完适应现代化施工要求，是跨越大江大河、高山峡谷等成后底板就开始出现纵向裂缝，至7日上午发现的重要选择桥型之一。随着此类结构进一步向宽箱、底板开裂、局部崩裂和响声，8#～10#块底板混凝薄壁的PC结构方向发展，一直伴随着预应力混凝土在两侧波纹管布置范围内全部破损，部分区域土箱梁桥发展进程中的主要问题一裂缝问题也就更甚至出现了主筋外鼓的情况。加凸显出来。近几年来，发生了大量的大跨径PC箱3底板开孑L效应的分析

3、梁桥在施工底板合龙钢束的过程中出现了底板开裂甚至崩裂的严重事故，严重影响了此类结构的推广3．1计算模型和应用。从大量的研究成果进行分析可知，对于出现设计依据平面杆系原理对该桥进行设计计算底板开裂的原因有众多的研究，但对于底板开孔效发现主桥箱梁在施工阶段及运营阶段的应力均满应对底板受力性能的影响因子则非常之少。为此，本足规范的要求，不应发生此类严重事故。本文将对文将以某三跨(47+75+47)m变截面连续刚构桥的底该桥采用空间实体有限元的方法进行分析计算，板崩裂事故为背景，对底板开孑L效应对此类结构的其中跨中底板合龙钢束区段考虑底板开孔效应。底板受力

4、性能的影响因子进行详细的分析和研究。结构的具体有限元离散如图45所示。图6为不考虑底板开孔箱梁断面布置图。1工程概况3．2计算结果比较某三跨(47+75+47)m变截面连续刚构桥，上部对计算成果(见图7～14)进行分析可以知道，结构为变截面单箱单室直腹板箱梁截面，单箱顶考虑开孔和不考虑开孔对于箱梁结构的计算结果宽17．0m，底板宽8．0m，翼缘板长4．5in，支点处差别较大，同一部位(跨中合龙段底板)在同一个梁高4．2In，跨中梁高2．0rio_，梁底曲线按照1．5次施工阶段(如完成底板合龙钢束张拉后且灌浆之抛物线变化，腹板变厚度5O～40cm，底

5、板变厚度前)主要区别如下：50cm(支点)～25cm(跨中)，仅设置支点横隔板，(1)考虑底板开孔最大主压应力为一15．9MPa，不设跨中横隔板，箱梁顶面设2％单向横坡。箱梁不考虑开孔则为一13．39MPa，后者仅为前者的结构采用三向预应力体系，顶底板布置了大量的84．1％。纵向、横向和竖向预应力钢筋，其中中跨跨中底板(2)考虑开孔底板最大横向拉应力点在箱梁下共配置了22束合龙钢束。梗腋与底板顶面相交处波纹管上缘，最大值为该桥的具体结构构造见图1～2所示，图3为5．59MPa，不考虑开孑L最大拉应力点在下梗腋中间优化后的结构计算箱梁断面图。位置，最

6、大仅为1．98MPa，且底板横向应力分布均匀，后者仅为前者的35．4％。2事故概述(3)考虑开孔底板最大竖向拉应力位于箱梁底该桥悬浇箱梁在2005年2月22日中午完成板与下梗腋相交处以下箱室底板第二根钢束开孔处的上缘与下缘，呈45。布置，最大值为2．98MPa，收稿日期：2012—02—13不考虑开孔最大竖向拉应力位于下梗腋与底板相交作者简介：朱静秋(1981一)，女，湖北荆州人，工程师，从事桥梁工程设计工作。位置，最大值为0．44MPa，后者仅为前者的14．8％。学兔兔www.xuetutu.com2012年4月第4期城市道桥与防洪桥梁结构59L

7、旦_lI=生IlI粤j一-单l掣I害—_=1．l辈l{{I兰III旦_l删生}I。．边跨段}拢}。号段8号段7号段6号段59段4号段39段2号段1号段69段l号段2号段3号段49段5号段6号段7号段8号段9号段毂——J———～．J———一——————～，一————一————～————一～——图1112箱梁立面布置图17．O0圈5考虑底板开孔箱梁断面布置图图6不考虑底板开孔箱梁断面布置图L：．I邑．N＼谢匣蜒婚世辚世432lO123图2箱梁断面布置图17．000123距离箱梁中心距离／m图7跨中箱梁底板下缘横向应力图L．：Q．J4图3实际计算箱梁断面

8、布置图32乏R墨0辚世一12距离箱梁中心距离／m图41，2箱梁三维离散图图8跨中箱梁底板上缘横向应力图对计算结果进行分析可