天津海河春意桥工程钢箱梁施工分段应力与变形研究

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1、天津海河春意桥工程钢箱梁施工分段应力与变形研究摘要：本文通过有限元软件ANSYS计算了钢箱梁施工阶段的内力及变形，并验算了结构安全，为同类桥梁结构设计提供参考。关键词：钢箱梁，应力，变形分析；中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：1、工程简介海河春意桥位于规划中的天钢柳林地区城市副中心，是一座跨海河桥，南北向沟通津塘路与大沽南路。桥梁全长324.660m,桥面宽40m。其中主桥跨越海河，为三跨钢箱梁结构形式(57.5m+85m+57.5m),最大承台尺寸为48.6X7.7X3mo北侧引桥为3X20m现浇钢筋混凝土连续箱梁+13m现浇普通径简支箱梁；南侧引桥为1

2、3m现浇混凝土简支箱梁+34m现浇预应力简支箱梁，桥梁面积12500m2o道路全长309.402m,台儿庄南路包括U型槽长300m；车行道面积24645ni2,人行道面积3747m2,钢纤维路面面积5100m2,挡土墙长度195m。主桥钢箱梁总体布置：由于桥位处于海河水面宽约195m,春意桥釆用57.5m+85m+57.5m三跨跨越海河，桥跨总长200m,主跨85m,桥下满足规划VI级通航净宽30m及净高5.5m的要求；两边跨各为57.5m,确保边墩基础设置于堤岸范围之内，同时与引桥之间预留13m跨人行通道，保证上、下游亲水平台的贯通。纵坡同道路竖曲线，路面横坡双向

3、1.5%,人行道反向横坡1.0%o桥型布置如下图所示。图1.1海河春意桥平面布置图2、节段划分(1)纵向节段划分本桥钢箱梁全长199.8米，综合考虑箱内横隔板、箱间隔板、腹板纵向加劲肋的布置，还有运输车辆及公路运输限高要求等因素，将本桥钢箱梁长度方向划分9个节段，最大节段长度约31米。但该桥4#、7#桥墩处钢箱梁节段一和九截面高度达5.305m米，5#、6#轴线处节段三、七钢箱梁截面高度达6.687米，无法进行运输。所以在高度方向上再将节段一、三、七、九再进行上下分片制造，使分片高度不大于4.lmo钢箱梁纵向节段划分图1.2所示。图1.2纵向节段划分(2)横向节段划

4、分本桥钢箱梁横向全宽度为40米，由7个等宽钢箱梁、两侧悬臂装饰结构及箱间横隔板组成。桥面为带U形加劲肋的整桥面板，无法实现整体制作并运到现场。因此根据本桥横断面结构型式，横桥向顶板单元划分成15部分，共分为三种尺寸即2700mm、3690mm和1406mm：1）2700mm桥面板与悬梁和上弦杆组拼成单元构件，构件长度与钢箱梁节段接口位置互相错开量2200mm；2）3690mm桥面板也是钢箱梁一〜钢箱梁一'的顶板，因此与钢箱拼焊成运输节段即可，钢箱顶板与腹板接口错边量2200mm；3）1406mm桥面板与U型肋焊接成单元件，直接发到现场,其长度与钢箱梁节段接口位置互相

5、错开量2200mm；；4）钢箱梁间上、下横隔板按连接尺寸自然断开，全部工地焊接，钢箱梁横断面划分如下图1.3所示。图1.3横向节段划分3、计算结果本次计算采用AUT0CAD2008建立几何模型，而后导入大型有限元软件ANSYS11.0进行应力、位移计算分析。有限元计算的变形和应力值钢箱梁节段一、节段三梁长分别为17.750m、30.850mo16Mn钢材的抗弯强度设计值为210MPa,本工程的钢材为Q345qD,可按16Mn钢材强度进行设计；主梁的挠度允许值为L/600,L为梁的长度。计算结果最大值见表3.1所示，从表中可知，钢箱梁在工况一（吊装）和工况二（安装）情

6、况下，应力和位移均小于允许值，构件安全。表3.1计算结果最值4、结论1）通过大型有限元软件ANSYS11.0分析计算结果可知,钢箱梁节段一和节段三的应力