超宽预应力混凝土箱梁的空间效应研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com2015年8月第8期城市道桥与防洪桥梁结构37超宽预应力混凝土箱梁的空问效应研究罗昊冲，宋力勋(天津市市政工程设计研究院，天津市300457)摘要：超宽箱梁存在明显的空间效应，主要变现为各条腹板受力的不均衡和明显的剪力滞效应。为了研究空间效应对箱梁纵向受力的影响，以一联变幅超宽预应力混凝土连续箱梁为例，采用空间实体有限元模型进行了计算，分析了箱梁各条腹板的受力差异性和箱梁截面的剪力滞效应，得出了一些有益的结论，有关经验可供相关专业人员参考。关键词：宽箱梁；空间效应；

2、剪力滞中图分类号：U443．3文献标志码：A文章编号：1009—7716(2015)08-0037-03土强度等级为C50，采用整体支架现浇法施工，横0引言断面见图1。随着社会经济的快速发展，城市化进程不断加快，城市快速路系统发展日益成熟，目前多个城市均发展各自的快速路系统。而随着城市的快速发展，交通量也日益提高，超宽箱梁桥则成为城市高架桥设计的首选；同时，由于净空的限制、景观的要求，城市高架桥普遍设计为大悬臂。此类超宽箱梁的特点有：宽跨比大、宽高比大、梁高低、翼板宽。由于上述构造特点，超宽箱梁在纵向

3、受力方面图1箱梁横断面图(单位：cm)与传统箱梁有明显差异，表现为明显的空间效应。本文采用空间有限元程序MIDASFEA建立一方面，宽箱梁的各条腹板受力较为不均衡；另一全桥实体模型计算分析。由于结构横桥向对称，模方面，宽箱梁表现出较为明显的剪力滞效应。型只取横桥向一半结构，对称中心面采用相应约对于梁桥的纵向受力分析，传统的方法是采束，计算模型见图2。计算考虑了自重、二期恒载、用平面杆系的单梁法计算，该方法以平截面假定预应力、梯度温度等荷载工况。为基础，只能得出箱梁截面同一高度的平均应力水平。该方法计算

4、方便快捷，精度可以满足绝大部分宽跨比较小的直线桥梁。但是对于大悬臂超宽箱梁，采用平面单梁模型进行分析可能会产生较大偏差。为了研究空间效应对超宽箱梁纵向受力图2全桥实体有限元模型的影响，本文以长春市快速路工程中的一联变幅超宽连续箱梁为背景，采用空间实体有限元模型2超宽箱梁各腹板受力差异的分析进行计算分析。对于超宽桥梁，腹板数较多，各腹板之间的受1工程概况与计算模型力差异也较大。本文针对实体分析的应力结果，在各腹板范围内进行积分求得了各腹板所承受的弯工程算例为某工程(33+35+33)m现浇预应力矩和剪力

5、值。考虑的纵向截面位置见图3，横截面连续箱梁，桥宽从40．5m到29．7m变化，梁高2．0m，的腹板编号见图4，自重及二期作用和纵向预应力断面形式为单箱七室，流线型大悬臂设计。预应力作用下各腹板的弯矩值和剪力值见图5。体系采用纵向预应力加桥面板横向预应力。混凝收稿日期：2o15—04—09作者简介：罗昊冲(1976一)，男，广东番禺人，高级工程师，从事桥梁设计工作。图3顺桥向截面位置示意图学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com2015年8月第8期城市道桥与防洪桥梁结构

6、39截面l顶缘纵向正应力延横向的分布l表2各截面的最大剪力滞系数—l一自重+二期一3-5(a)截面2顶缘纵向正应力延横向的分布0·⋯⋯⋯。⋯⋯⋯⋯⋯’‘⋯“一⋯‘··．⋯⋯。⋯．⋯．．．．⋯．、一1_一．、‘2一．，、，、，’、一，’，—～一目自重_重+二期．一一．．．．一：i一，．一．二．力_。_-l—·--一——叫=—。阻载组苗：1二0三二l二ll二二二二__l二’二二二二二

7、二l三正梯度温度支点截面的剪力滞系数在1．19～1．36之间；跨中截面则较小，不超过1．07。梯度温度作用下的剪力(b)滞

8、系数较大，在1．28～1．56之间。截面3顶缘纵向正应力延横向的分布54结论u一一．一’、·．一-一，．。-．。：鱼自重+二期(1)对于超宽箱梁，跨中截面各腹板的受力差纵向预应力异不明显，但支点附近差异则较大。支点处弯矩偏恒载组合差接近12％，而剪力偏差甚至超过40％。一1二二二二二二二二二二二二二二二二正梯度温度(2)在恒载组合工况下，支点截面表现出明显的正剪力滞效应，剪力滞系数在1．191．36之间；(C)而跨中截面的剪力滞效应较弱，不超过1．07。O(3)用平面单梁模型进行分析设计时，支点附一1

9、近的配筋和应力控制须预留适当的富余度，尤其—2≥是抗剪设计需要足够保守。—3-4恒载组合参考文献正梯度温度【1】彭德运，丁敬，李正．城市高架桥连续宽箱梁空间效应研究fJ]．公路，2012(8)：142—146．[2】兰昌荣，杨允表．大悬臂扁平多室箱梁结构的空间分析【J1．上海(d)公路，2010(2)：40—43．图6各截面顶缘纵向正应力延横向的分布[3】曲慧明．宽箱粱剪力滞效应分析【D】．重庆：重庆交通学院，2003．●●●+●●●●●●●十●●十●●