基于平面模型的钢板组合梁结构安全性分析

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1、2015年6月第6期城市道桥与防洪桥梁结构89基于平面模型的钢板组合梁结构安全性分析吴平平(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽合肥210088)摘要：济祁高速合肥段淮河特大桥引桥在国内首次采用了新型钢板组合梁结构，基于平面模型对该结构进行了施工全过程安全性分析和使用阶段安全性分析，证明该结构的安全性是可以保证的。关键词：钢板组合梁；平面模型；结构安全性；翘曲扭转；钢梁应力中图分类号：U441文献标志码：B文章编号：1009—7716(2015)06-0089—04组合梁桥钢梁吊装、安装、桥面板吊装、成桥等施1概

2、述工全过程，根据使用阶段结构面临的各种荷载组济祁高速合肥段淮河特大桥引桥工程长11km，合作用，分析施工阶段结构受力的安全性和使用上部结构采用新型钢板组合梁桥形式，标准跨分阶段结构的使用性能、承载性能，在对结构进行全别为30m和35m，采用三跨或四跨一联的方式，面验算的前提下研究结构的受力特征。桥面全宽26．5m，基于双向4车道的标准设计，并3施工全过程结构安全分析采用分幅方式。图1是35m钢板组合梁桥的立面布置图，包含了钢梁、钢梁加劲板、横梁、混凝土桥3．1施工过程结构安全分析面板等构件。钢梁吊装完成之后，吊装预制混凝

3、土桥面板，钢板梁桥主梁断面采用直腹式双工字钢板组然后浇筑湿接缝混凝土，完成二期铺装，在此过程合梁，梁桥最长跨为35m，双主梁间距7．225m，中，分以下6个阶段考虑：中心线处的梁高均为1．75m。混凝土桥面板和钢(1)钢梁架设到位；主梁通过栓钉连接，双主梁之间采用中横梁加强(2)吊装预制混凝土桥面板；横向联系，中横梁的标准间距5m，桥梁的跨中标(3)浇筑湿接缝；准断面和横梁处断面如图2所示。(4)浇筑的湿接缝与桥面板连成整体，通过剪组合钢板梁桥桥面板由预制板和纵横向湿接力件与钢梁共同受力；缝构成，钢板梁桥采用满堂支架吊装

4、到位后，吊装(5)施an-期铺装，完成成桥；预制桥面板并浇筑湿接缝混凝土完成共同受力，(6)完成结构的收缩徐变，设定时间为成桥10a。考虑到钢板组合连续梁桥的受力特点，正弯矩区对于上述6个典型施工阶段，分析每个施工域采用C40混凝土，负弯矩区域采用PVA纤维混阶段特定位置的桥面板和钢梁受力状况、整体结凝土桥面板。构的位移，结果如表1。通过表1的纵向施工阶段与横向构件受力可2有限元模型知：杆系模型对于结构整体受力性能的描述具有(1)钢梁自身重力作用下，钢梁的应力水平很简便直接的优点，根据钢板组合梁桥的结构形式，低，普遍低于

5、30MPa，位移也仅仅有8mm，吊装完采用杆系有限元模型分析方法，计算钢板组合梁预制桥面板和浇筑完湿接缝后，钢梁的应力水平桥在施工及使用阶段各种不利荷载作用下的结构也普遍低于115MPa，说明钢梁本身应力水平很安全性。采用桥梁博士3．0软件建立结构全桥模型低，作为支架施工混凝土能够满足要求。如图3，共256个单元，257个节点。(2)钢梁在整个桥面板吊装过程中，应力水平通过将混凝土桥面板作为附加截面与工字钢最大为156MPa，出现在成桥后徐变收缩10a，边主梁作为组合截面，形成钢板组合梁桥，考虑钢板跨支座处下缘。应力水平

6、远低于钢梁工作应力，结收稿日期：2015—02—02构安全可靠，且钢梁应力水平较为均匀。作者简介：吴平平(1979一)，男，安徽桐城人，高级工程师，长期(3)阶段4桥面板开始参与受力，此时桥面板从事桥梁设计及研究工作。2015年6月第6期城市道桥与防洪桥梁结构91主要承担自身重力荷载作用，应力水平很低，拉压工字梁的翘曲应力的大小与梁的具体约束方应力均在1MPa以内；当二期铺装完成后，桥面板式和所受的扭矩大小有关，考虑到钢板梁的实际真正与钢梁参与受力，应力水平增加，且应力的分构造情况，忽略小横梁对双主梁抗扭的作用，同时布趋

7、势逐渐和钢梁的受力保持一致；到了成桥阶将支座位置处的大横梁看作钢主梁的完全抗扭连段。最大拉应力达到2．14MPa(边跨支座处)，考虑接，即将工字钢梁的无转动约束长度取为一跨35到拉应力区域使用了C40纤维混凝土(抗拉强度m，两端视为固接。在施工吊装的过程中，考虑到边比同等级混凝土一般提高40％～80％，抗拉强度设板偏载产生的不利效应和边板与中板一起产生的计值约为2．31～2．97MPa)，因此可以认为混凝土板弯扭耦合效应，两个可能的最不利工况如下。的拉应力性能储备足够，安全性有保障。工况1：在全跨长范围内，吊装边板B1～

8、B4。(4)整体结构的位移在成桥时为56mm，成桥工况2：在全跨长范围内，吊装边板Bl～B4和后十年达到了63mm，增加了7mm，因此需要根中板z1～Z4。据钢梁的受力变形和长期变形性能，设置预拱度。相应的计算结果如表2所示。3．2局部桥面板吊装安全分析表2钢梁约束扭转的翘曲应力在组合钢板梁桥的施工过程中，桥面板是分