钢管混凝土劲性骨架对拱桥性能影响分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com2013年第4期西南公路XINANGONGLU钢管混凝土劲性骨架对拱桥性能影响分析杨永清文亚男刘振宇(西南交通大学土木工程学院四川成都610031)【摘要】以某中承式钢管混凝土劲性骨架拱桥为例，分析考虑劲性骨架作用对拱桥拱圈刚度及强度性能的影响，通过与静力荷载试验测试结果的比较验证，提出该类桥梁劲性骨架作用影响的比重，其成果可为同类桥梁结构借鉴参考。【关键词】劲性骨架；钢筋混凝土拱桥；静力荷载试验；刚度；强度【中图分类号】U448．223【文献标识码】A钢管混凝土劲性骨架在桥梁

2、施工过程中，先用立模型A：拱圈为钢筋混凝土箱形截面，不考虑钢无支架方法施工劲性骨架，然后围绕劲性骨架内填管混凝土劲性骨架。建立模型B：采用双单元模外包混凝土，把劲性骨架作为混凝土中的钢筋，不型，即拱圈两个节点间建立两个单元，分别赋予钢再拆卸收回。劲性骨架作为支架结构，在施工期问筋混凝土截面和钢管截面，考虑钢管与混凝土的耦承受构件的自重和施工荷载。在桥梁工程应用中，合作用。模型立面见图1，设计拱圈截面见图2，模劲性骨架钢筋混凝土拱桥由于其跨越能力大、潜在型B拱圈截面见图3。有限元建模时主要考虑结构的超载能力强、施工

3、方便，是一种极具发展前途的拱刚度、质量和边界条件，使模型传力方式尽可能与桥结构形式。一般在设计过程中不考虑劲性骨架对截实际情况接近。面强度、刚度的影响。本文以实际桥梁为例，定量计算劲性骨架对该类桥跨强度及刚度的影响比重。1桥梁概述某桥为160m中承式劲性钢筋混凝土箱形肋拱图1模型立面图桥，拱圈由两片箱肋组成，截面为3．4x2m，在钢管混凝土劲性骨架上现浇混凝土形成箱肋，每片劲性骨架上下弦各采用2299~12mm钢管混凝土，竖杆、斜杆、平联、横向剪刀撑均采用140~8mm空钢管，劲性骨架弦杆中心高度为2．9m，宽度

4、为1．5m。拱圈混凝土强度等级为C40，横梁采用预应力钢筋混凝土箱形截面梁，吊杆采用纵向平行钢丝束双吊杆体系，索体采用617、抗拉强度为1670MPa的热镀锌钢丝。桥面布置为12m(车行道)+2x1．5m(人行道)=15m。桥梁设计荷载等级汽一超2O，挂一120，人群3．5kN／m。。2有限元模型的建立采用空间有限元程序MIDASCivil2012进行建图2设计拱圈截面图2学兔兔www.xuetutu.com杨永清，文亚男，刘振宇：钢管混凝土劲性骨架对拱桥能影响分析7C>／钢管o图5B-B工况车辆加载布置图。fI

5、十酬loo～图3模型B拱圈截面图4结果分析3静力试验加载4．1拱圈挠度值分析3．1静力试验内容通过静力荷载测得在各工况下拱肋四分点处挠(1)A—A工况：拱肋拱脚附近截面(A—A截度值，结果见表2，其中挠度向下为负，向上为正。面)最大负弯矩加载；表2中桥梁实测挠度值与模型A计算所得挠度值09。相(2)B—B工况：拱肋L／4附近截面(B—B截比，校验系数为0．47～0．83；实测挠度值与模型B计面)最大正弯矩加载；算所得挠度值∞相比，校验系数为0．60～0．93；表(3)C—C_T况：拱肋L／2截面(C—C截面)最明

6、模型B的挠度计算值更接近桥梁实际情况。模型大正弯矩A加载。B计算所得挠度值09比模型A计算所得挠度值CO减3．2测试内容及测点布置少了8．09％～21．91％(1)试验截面的应力测试；表2拱圈挠度值比较分析表(2)桥跨L／4、L／2、3L／4处拱肋的竖向挠度测试实测值模型A模型A模型B模型B一测试。工况位置(计算值校验系计算值校验系l∞。lmm)∞(mm)数CO(mm)数×100％3．3试验加载方案拱肋L／4—12-2O一19．580．62一l5．90O．77．18．78％试验荷载采用载重车，各试验工况加载效率系

7、A—A拱肋L／22工况．8O383O．733．500_80—8．6O％数见表1，表中计算内力和试验内力取值来自于模拱肋3L／46．5013．830．47l0．80O．60—2191啦型B。根据规范要求，并考虑本桥实际技术状况，拱肋L／4一l3．1O一19．68O．67一l7．300．76—12．O8铌试验荷载效率系数介于0．95～1．04之问。具体加载B—B工况拱肋L／22．003．280．612．80O．7114．76嚷布置示意图见图4～图6。拱肋3L／47．4014．06O．5312-3OO．60—12．5l

8、％表l各试验跨工况单根拱肋的计算内力、拱肋L／42．703．610．753_3O0．82—8．49％试验内力及相应的荷载效率系数C—C丁况拱肋L／2-9．75一l1．86O．82—10．500．93—11．49啦序号加载l[况计算弯矩试验弯矩效率拱肋3L／42．803_37O．833．100．90—8．09％(kNm、(kNm)系数l拱脚附近截N(A—A)最大负弯矩加载-