单跨斜箱梁桥设计计算研究

《单跨斜箱梁桥设计计算研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、2011年4月第4期城市道桥与防洪科技研究171单跨斜箱梁桥设计计算研究金波，赵清波(天津市市政工程设计研究院，天津市300051)摘要：随着国家路网的不断发展，出现了各式各样的斜交桥梁。对于单跨密肋密支座整体斜箱梁桥，斜交角度大于20。时斜桥效应将非常明显，因此按照正交桥设计会留下很大的安全隐患。该文通过大量计算分析对比，提出计算斜桥的有效方法(梁格法)的同时，总结出一些能够缓解斜桥效应的有效途径，并对可能出现的斜桥病害提出可行有效的预防方法。关键词：斜箱梁桥；设计；计算；支承刚度；预应力；横向刚度；梁格法；空间有限元法中图分类号：[}442文献标识码：A文章编号：1009—771

2、6(2011)04一O17l—o5。多年来，桥梁洒结牡素构的设i鲁计汁计笛算一古直沿用田平平而面===1L==三—三=，_三—三——三—三===—杆系计算图式(斜桥正做)，它计算方便，内力、应力和位移的计算结果与现行规范两种极限状态(正常使用和承载能力)的验算内容相一致，在总体上能够把握结构的安全度。然而，对于整体性很图2单跨斜桥箱梁横断面图强的斜箱梁桥，如果忽视桥梁的自身特性，忽视桥(1)钝角处竖向反力要大于其锐角处反力，锐梁的细部构造，往往会给桥梁建设带来安全隐患。对于这样一类箱梁，单纯依靠平面杆系计算方法角侧甚至出现负反力；斜度越大，两者的反力差越进行设计是否可靠，也有待进一步

3、深人研究。大。斜梁桥力学特点与正交梁桥相比有很大区(2)由于斜支承的存在，斜桥在支座附近存在别，由于斜支承的存在导致其弯曲和扭转发生耦很大的扭矩。合，使其结构分析变得复杂，空间力学特性表现(3)斜桥同弯桥一样存在弯扭耦合作用，所以突出。单跨斜梁相对连续斜梁桥受力特性较为清斜桥的跨中弯矩比同等跨径的正桥要小，斜度越晰，结构的控制计算更容易掌握，不可预见性大大，跨中弯矩折减越大；但随之而来的是扭矩逐渐大降低。因此，在某一高速公路工程上采用了单增大。跨结构的密肋密支座预应力斜桥箱梁(图1为此(4)由于汽车制动力、温度、预应力等作用，斜斜桥平面，图2为此斜桥断面，22#～25#三跨中，桥平面

4、变形不统一，在平面上形成弯矩，该弯矩使每跨均为简支结构，斜30。)，而没有采用三跨连斜桥存在由钝角侧向锐角侧平转的趋势；如果伸续箱梁体系。缩逢安装不好，存有较多石子等杂物限制梁体伸缩，梁体平转的趋势更加明显(本斜箱梁使用了抗震销加以横向限位)。(5)单跨斜梁桥分为：规则斜桥RS(RegularSkewGirder)，左右墩位斜度相同；异形斜桥IS(IrregularSkewGirder)，左右墩位斜度不同；直角梯形斜桥TS(TrapezoidSkewGirder)，一侧墩位正交。经本文大量计算结果发现，在相同跨径下，从墩反力角度考虑，IS型斜桥的斜桥效应最强烈。本文围绕上述斜桥的主要

5、力学特性，对梁格法进行了改进和参数设置上的深人探讨。本文重点计算分析了具备5条腹板(每个腹板下有一个支座，单侧支座数为5个)的左右幅桥23#～24#墩。172科技研究城市道桥与防洪2011年4月第4期本文以ANSYS空问实体模型计算结果为真实对于梁格法的横向外形尺寸，桥梁博士帮助值，对比了不同参数下的梁格模型(桥梁博士软文件中有如下描述：件)，从而得到了最为接近ANSYS结果的梁格模型“对于斜弯桥，结构的离散原理和方法与直线及参数(桥梁博士软件)。图3为23#～24#墩箱梁桥基本一致。纵向每跨以至少8个单元为宜。横梁ANSYS空间实体模型，图4为23#～24#墩箱梁空间一般以实际的大

6、横梁为主，无横梁处宜采用上下梁格模型。底板替代，上下底板合成的断面宜采用将板厚相加的矩形断面，因为横向传力时，上下板的挠曲变形相对独立，难以形成共同受力的截面特征(即各自绕自己的中性轴转动，但也有部分共同作用的特征，因此采用合成的矩形断面妥协处理)。”针对“桥梁博士”上述观点，本文从墩反力角图323#～24#墩箱梁ANSYS空间实体模型度对工况一和工况二进行了计算比对。工况一：横梁截面为上下板厚相加的矩形断面。工况二：横梁截面为上下板间距为实际梁高的工字型断面(腹板宽度为1mm)。为了得到更为广泛的结果，比对例子采用了单侧支承个数为8个、结构跨径为20m的普通单跨图423#一24#墩

7、箱梁空间梁格模型异型斜桥(图7为普通单跨异型斜桥的具体平面图示，图8为普通单跨异型斜桥的横断面)。1．1横向刚度对于梁格法(二维梁单元)来说，“桥梁博士”和“迈达斯”在理论上基本没有区别。对于梁格法的横向刚度，迈达斯帮助文件中有如下描述：“对斜交桥梁多用梁格法进行建模。可用斜交梁格或正交梁格来建模。对于斜交角度小于20。时，使用斜交梁格是非常方便的。但是对于大角度的斜交桥，根据它的荷载传递特性，建议选用正交梁格，而且配筋时尽量沿正交方向配筋。”图5为迈达斯