双箱结合梁桥结构冗余度评估

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1、66世界桥梁2013，41(3)双箱结合梁桥结构冗余度评估编译姜勇。苑春艳(1．铁道部工程管理中心，北京100844；2．中铁一局集团公司海外事业部，陕西西安710054)摘要：为评估双箱结合梁桥的结构冗余度，按照AASHTOLRFD规范设计双箱结合梁桥(内、外侧梁采用相同尺寸翼缘)，将NCHRP报告406中推荐的R作为冗余度的量化指标，采用非线性有限元软件建立25个简支梁桥和8个连续梁桥模型，分析桥梁的跨长、曲线半径、外部横向连接类型和数量、梁的连续性等参数对Ra的影响。研究结果表明：1个没有外部横向连接的简支梁桥模型、17个有外部横向

2、连接的简支梁桥模型和8个连续梁桥模型的R满足NCHRP报告406中Ra≥0．50的最低要求；对于简支梁桥，随桥梁跨长、外部横向连接数量增加而增大，与桥梁跨长影响相比，曲线半径影响较大，横向连接数量影响最大；对于双跨连续梁桥模型，Ra为1．56～2．01(大于简支梁桥的R)，连续性可明显增加结构冗余度。关键词：双箱结合粱桥；钢箱梁；混凝土桥面板；冗余度；评估方法；有限元法中图分类号：U448．216；U442文献标志码：A文章编号：1671—7767(2013)03—0066—071概述没有被纳入规范。2005年AASHTOLRFD规范1．

3、1结构冗余度研究(2004)临时规定允许工程师使用“假设断裂构件的虽然结构冗余度的概念很模糊，其在数值上很精密分析”来“确定假设损坏构件的强度和稳定性”，难估测，但其很直观。从20世纪70年代后期到90以确定桥梁任一构件可否被判定为断裂临界构件。年代后期许多学者进行了大量研究，希望能够定义然而，用于说明结构构件不为断裂临界构件的精细结构冗余度并分析结构冗余度水平。1978年分析准则还没有被列入规范。AAsHT0非冗余断裂临界钢桥构件指导规范发1．2双箱结合梁桥表；1979年结构冗余度的概念以及非冗余钢桥低容双箱结合梁桥广泛用于公路的曲线匝

4、道和其它许应力范围第一次被引入到AASHTO公路桥梁规宽度在12．2m左右的桥，具有较强的抗扭刚度和范中，然而该规范仅有冗余度的主观定义，并没有分重新分配荷载的能力。一般认为单箱钢梁是非冗余析冗余度水平的准则；1985年ASCE—AASHTO工的，三箱钢梁是冗余的，但双箱钢梁(见图1)并没有作委员会建议在定量分析桥梁结构冗余度方面多做被广泛认可具有足够的冗余度。研究；l988年Ghosn和Moses进行了公路桥梁结构冗余度调查并对其进行了量化，详细结果见国家联合公路调查项目(NCHRP)报告406——公路桥梁上部结构的冗余度。NCHRP报

5、告406提供了客观和量化的桥梁结构冗余度分类的最低标准，并给出了任何桥梁结构体系冗余度分析和评估的指导方针。该报告中推荐的结构损坏程度R是量化桥梁冗余度的重要指标，要求桥梁损坏程度R一LF／LF≥0．5，即至少5O的荷载是针对第1个图1双箱结合梁横断面构件的损坏，其中LF值是取消1个主要持荷构件弯曲双箱结合梁提供的抗扭刚度表明其损坏方后桥梁的最大承载能力，LF是利用弹性分析得到式与其它类型双箱结合梁桥方式不同。此外，最近的未损坏桥梁的承载能力。2项研究(Kumarasena等2004，密尔沃基运输合作NCHRP报告406中阐述的冗余度评估

6、方法得伙伴2005)表明，合理的设计和细化可使双箱结合到了许多机构和桥梁设计人员的认可。然而，其还梁满足NCHRP报告406的最低冗余度标准。收稿日期：2013—01—18编译者简介：姜勇(1963一)，男，高级工程师，1984年毕业于北方交通大学铁道工程专业，工学学士(E—mail：13991858823@139．corn)。双箱结合梁桥结构冗余度评估姜勇，苑春艳67Marquette(密尔沃基运输合作伙伴2005)的互通立更高频率的阶段性维护和检测，导致断裂临界桥梁交冗余度研究是第1个进行双箱结合梁桥冗余度的的施工费用和维护费用增加。

7、研究，威斯康星交通部和美国联邦公路局认可此研由前述可知，双箱结合梁桥的应用广泛，但其是究结果并且认为此研究中的双箱结合梁桥处于冗余否为冗余结构没有明确定论。因此，为对双箱结合状态。奥斯汀德克萨斯大学最近的研究表述了评估梁桥的冗余度进行评估，本文采用有限元法分析桥钢桥冗余度的方法(Frank和Williamson2006)，该梁跨长、曲线半径、横向连接类型和数量、连续性等研究的一部分是通过切断1个全幅宽36．6rn的双参数对冗余度的影响。箱结合梁的1个底缘，模拟评估其在承受脆性断裂时桥梁保持良好状态的能力。除了在德克萨斯大学2双箱结合梁桥设

8、计的研究外，没有类似的研究来验证上述双箱结合梁按照AASHTOLRFD规范(2004)，采用网格是否为冗余度结构。分析法设计双箱结合梁桥。在平面模型中，利用梁1．3双箱结合梁横向荷载分配单元模