多箱室宽箱梁截面参数对顶板横向受力的影响分析

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1、2014年7月第7期城市道桥与防洪桥梁结构121多箱室宽箱梁截面参数对顶板横向受力的影响分析’罗昊冲，李贵峰(天津市市政工程设计研究院，天津市300051)摘要：多箱室宽箱梁顶板作为直接承受外部荷载的主要结构，受力复杂，常常需要对其进行考虑框架效应影响的横向计算，必要时采用实体有限元分析。运用ANSYS建立箱梁局部实体有限元模型，主要研究了梁截面参数对顶板受力性能的影响，如梁高、腹板斜率、腹板厚度、底板厚度、箱室布置及横向预应力间距等等。结果表明：箱室布置是箱梁顶板受力性能优劣的决定因素；其次合理的预应力间距布置能极

2、大改善顶板受力性能；梁高、腹板厚、底板厚对顶板受力性能影响较小，且其值增加为有利影响；腹板斜率对顶板受力几乎无影响。关键词：多箱室宽箱梁；横向计算；有限元分析；截面参数中图分类号：U443．32文献标识码：A文章编号：1009—7716(2014)07—0121—030引言1工程背景对于大跨径连续刚构桥在横截面上的布置主某大跨预应力混凝土连续刚构桥桥宽为30．5m，要是箱梁形式，与桥宽有关，一般布置为单箱单采用单箱四室宽箱截面，为减小底板跨度及桥墩室或单箱双室，这主要是由于箱梁截面具有抗扭尺寸，腹板采用斜置式腹板，桥

3、墩为双肢薄壁墩；刚度大、整体性好、配筋方便等良好的结构性能，主墩墩顶处梁高为6．4m，中跨及边跨直线段梁很好的适应大跨径预应力混凝土连续刚构桥【”，高为2．5m，梁底按二次抛物线变化；边腹板厚度但有些桥梁由于跨越既有铁路，不允许直接在铁90～50em，中腹板厚8O～40em，顶板厚除墩顶处路上方悬臂浇筑或满堂支架施工的情况下，需采为50em外，余均为30em，底板厚由80—28cm用特殊施工方法，如顶推施工或转体施工工艺，按二次抛物线变化，在支点及跨中设有横隔梁，无法分幅修建，此时将采用单箱多室宽箱梁截面按三向预应力

4、结构进行设计，见图1。布置形式。在整体计算时，仅在纵向将结构简化为平面杆系计算，横向仅考虑了有效分布宽度及横向分布系数的影响，对宽箱梁截面横向的空间变形及受力状态及并不明确【21，且箱梁顶板是直接承受外部荷载的主要结构，同时内部，也受纵、横向预应力的共同作用，预应力孑L道又削弱了截图1箱梁支点与跨中断面图(单位．cm)面的有效面积，这都使箱梁的横向受力变得复杂。通过对众多已建桥梁检测时发现箱梁顶板的2计算模型、荷载及参数纵向裂缝是常见的裂缝形式之一，因此必须对箱顶板横向预应力采用4-7~5高强度、低松弛梁进行横向计算

5、分析。钢绞线，采用BM15—4和BP15—4扁锚锚固，见箱梁横向的计算方法，一般取控制截面附近图2。纵向单位宽度的框架模型进行计算[3]，但必须满足框架的变形与整个梁体协调一致的原则，必要时采用空间实体模型计算。对于单箱单室或单箱双室截面，国内众多学者对其进行了研究，采用图2箱梁横向预应力布置图(单位：cm)框架模型能够满足工程需要，但对于单箱多室宽箱截面，空间受力复杂，应对其进行空间实体分为研究箱梁顶板的横向受力，根据圣维南原析。理，只要边界与所要研究的区域距离适当，即可收稿日期：2014—03—21建立局部区域模

6、型从而得到更精确解【4】。本文沿作者简介：罗吴冲(1976一)，男，广东番禺人，高级工程师，从纵向取梁高度的2倍以上，以使分析区域不受边事桥梁工程设计工作。122桥梁结构城市道桥与防洪2014年7月第7期界条件影响，采用通用有限元软件ANSYS建立局一梁高2．5m⋯⋯⋯⋯·粱高3．5m，⋯⋯·粱高4．5m部模型见图3。《翟登辎匿050o01O000l5000200002500(}30000顶板位置／ram圈3箱梁横向局部计算模型图5梁高对顶板下缘横向正应力结果计算荷载：恒载考虑自重、二期(包括铺装提下，对腹板的斜率考

7、虑1：2、1：3、1：4及层、防撞护栏、人行道板、罩棚等)、横向预应直角四种情况，计算结果均表明，悬臂长度一定且力；活载考虑城一A级汽车荷载、人群荷载，车各箱室净跨径不变的条件下，边腹板斜率的变化对辆荷载按影响线最不利加载。顶板横向受力几乎无影响(未示出计算结果)。为研究箱梁截面参数对于顶板横向受力的影3．3腹板及底板厚度对顶板横向受力的影响响，考虑了梁高、腹板斜度、腹板厚度、底板厚腹板厚度及底板厚度对箱梁顶板的影响程度度、箱室布置及预应力间距的影响。与趋势类似，均表现为厚度增加顶板横向正应力3计算结果分析减小(见图

8、6～图9)，腹板厚度增加10(3111，顶板最大应力减小不足3％，底板厚增加10cm顶本文采用跨中截面作为基本参考，通过改变板最大应力减小不足2％，说明腹板厚及底板厚其他参数研究顶板的受力，结果如下：对顶板横向受力性能影响有限。文献【6】中对单箱3．1梁高对顶板横向受力的影响单室箱梁顶板横向受力进行了分析，提到通过改梁高对顶板的影响表现为在两边