有关大跨度混凝土连续曲线梁桥参数分析与优化

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1、第1l期广东土木与建筑No．112Oo8年l1月GUANGD0NGARCHIIECTURECIVILENGINEERINGN0V20o8大跨度混凝土连续曲线梁桥参数分析与优化胡雪峰张俊平刘爱荣(广州大学土木工程学院广州510006)摘要：针对大跨度连续曲线梁桥的支承方式，对其受力行为的影响因素进行分析，对比了不同支承形式下支反力及径向位移的分布规律，提出了相应的优化建议，对同类工程有一定的参考价值。关键词：大跨度；连续曲线梁桥；支承形式；参数分析在大跨度连续曲线梁桥中．由于抗扭跨径大．扭1引言转内力和位移明显较大．故全部桥墩均宜采用双支座抗扭支承为了全面分析支座布置形

2、式对大跨度弯梁近年来大跨度预应力混凝土连续曲线梁桥(刚桥上部结构的影响．我们考虑了以下几种支承形式：构)作为跨越河流的主线桥被广泛采用．且曲率半径①原设计方案(如图3)；②在支承形式①的基础上，不断减小．以便在选线上具有更大的选择空间和灵中墩(9*、1()#)支座均往外偏移30cm；③在支承形式活性．能更好地适应道路线型但大跨度混凝土连①的基础上，边墩(8、11)支座全改为双向活动支续曲线梁桥在运营过程中常会出现支座脱空、支座座；④在支承形式②的基础上，边墩(8、11)支座全出现负反力、径向位移过大、伸缩缝剪切破坏、墩柱改为双向活动支座开裂等病害．其成因较为复杂．其中

3、支座布置的合理与否就是很重要的一个因素．对于曲线梁桥．它直接3连续曲线梁桥支承参数分析影响到结构的安全性和使用性能本文结合广州南岗涌大桥实例．对大跨度混凝土连续曲线梁桥的支利用Madis2006软件建立空间杆系有限元模型．座布置形式进行了讨论和分析．并给出了相应的优上下部结构按整体考虑，主要分析恒载、活载、风荷化建议。为该结构形式设计起到一定的参考作用。载以及温度荷载作用下结构的反应。上部结构、盖梁、系梁均采用梁单元模拟，桥墩和桩采用柱单元模2结构有限元分析拟．有限元模型如图4所示3．1支座反力广州南岗涌大桥主桥为50m+80m+50m三跨变由图5可知，在支承形式下①

4、下，恒载作用下中高度预应力混凝土连续曲线箱梁，曲线半径R-400m，墩竖向支反力外侧约比内侧大6％．边墩竖向支反力预设3％的横向坡度主梁采用单箱双室箱型截面．桥宽18．5m。该桥全部桥墩均采用双柱式设计．双支座抗扭支承．支座横向距离中墩为8m．边墩为9m，采用对称双居中布置。该桥立面、⑨⑨⑩⑩截面及支座布置形式如图13所示图1结构立面图桥中线图2主梁横截面图图3支承布置形式平面图5l2008年I1月第1I期胡雪峰等：大跨度混凝土连续曲线梁桥参数分析与优化NOV2008No．1l在支承形式①下．各荷载作用下主梁径向位移曲线非常平缓．最大值发生在中跨跨中位置，说明设计的支

5、座布置形式较为合理；支承形式③、④考虑在边墩设置双向活动支座．边跨径向位移显著增大．中跨径向位移则变化较小．最大值发生在边墩位置。支承形图4空间杆系有限元模型式②、③考虑中墩支座向外侧偏心30cm，通过比较一25可知．偏心的设置对主梁径向位移影响较小减小约蚕20妄1515％，但边跨径向位移增大约4mm。10釜50—2j蚕201510幢50恒载(b)支承形式②④垣载外侧图5各荷载作用下内外侧墩竖向支反力对比图蚕外侧约比内侧大20％：在“恒载+最不利活载”作用下d匠中墩竖向支反力外侧约比内侧大1l％．边墩竖向支反力外侧约比内侧大55％但由于恒载所占比重(b)整体升温20℃

6、荷载作用桥纵向距离(m)大．在活载和温度荷载作用下都不会出现支座脱空现象．说明设计的支座布置形式是基本合理的中墩支座向外侧偏移30era(支承形式②④)，恒载作用下中墩竖向支反力内侧约比外侧大3％．边墩竖向支反力外侧约比内侧大l1％：在“恒载+最不利活载”作用下．中墩竖向支反力内侧约比外侧大8％．边墩竖向支反力外侧约比内侧大35％，如图6。通过比较可知。通过设置一定的偏心使内侧桥墩支反力增大．外侧支反力减小．从而可使内外侧支反力更均(c)静风压作用图7不同支承形式主梁径向位移对比图匀．特别是当曲率半径较小时尤为明显，如图6。设置的偏心距应以使结构在恒载作用下中墩内侧支

7、反力因此．对于大跨径混凝土连续曲线梁桥，当曲率比外侧大4％10％．说明原设计方案仍有优化余地。半径较大时．可以考虑在边墩设置双向活动支座：当曲率半径较小时．可以在中墩支座采用偏心设置．同时边墩宜采用单向活动支座或者采用横向限位措施：当桥墩较高(大于10m)时，中墩可以采用墩梁固结使其变成连续曲线刚构的形式同时由此而产生桥墩横向弯矩不大．桥墩依然处于小偏心受压状态。恒载恒载+最不利荷载●支承形式①(③)一支承形式②(④)图6各荷载作用下各支承形式的墩竖向支反力对比图4结论3．2径向位移本文主要分析了主梁在恒载、活载、整体温升以4．1当曲率半径较大时，内