大跨度连续刚构桥V形墩极限承载力研究

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1、大跨度连续刚构桥V形墩极限承载力研究袁明军，刘孝武，方志，董书鸣，杨允表41大跨度连续刚构桥V形墩极限承载力研究袁明军，刘孝武，方志，董书鸣，杨允表。(1．宁波城市交通建设有限公司，浙江宁波315010；2．合乐中国有限公司，上海200051)摘要：奉化江南翔桥为(80+130+80)m双幅三跨V形墩混凝土连续刚构桥，V形墩斜腿采用单箱双室预应力钢筋混凝土箱形结构。为确保该桥通行安全，了解V形墩在运营状态下的实际极限承载力，采用有限元法建立V形墩三维实体非线性模型，定量分析承载能力极限状态及正常使用极限状态下，以允许活载超载系数K为

2、表征的V形墩极限承载力，并结合现场监测数据，对K值进行修正。结果表明：V形墩在截面承载能力极限状态下的允许K值约为9，破坏形态为大偏压破坏；在正常使用极限状态下的允许K值约为6，由截面边缘最大压应力控制；在V形墩的钢筋应力及裂缝宽度限制条件下的允许K值约为6；以V形墩实测的成桥应力代替相应状态下的理论值，修正后的允许K值约为4．9，该桥V形墩在运营状态下的实际极限承载力较高。关键词：连续刚构桥；V形墩；极限承载力；超载系数；监测数据；修正；有限元法；非线性分析中图分类号：U448．23；U441文献标志码：A文章编号：1671～77

3、67(2014)06～0041—051工程概述析及实际运营状态的差异，使得桥梁的实际承载力奉化江南翔桥是宁波市机场路南沿工程中跨越与理论承载力完全不同，因而有必要分析V形墩的奉化江的特大桥梁，为双幅三跨V形墩混凝土连续实际承载力。目前，桥梁结构的极限承载力研究方刚构桥(见图1)，跨径组合为(80+130+80)m，单法主要有试验、理论分析以及理论与试验相结合的幅桥面宽23．5m。方法l-1J，其中采用较多的是纯理论分析方法(如有限元空间模型模拟)，缺少结合桥梁现场实时监测数8080据对极限承载力进一步修正，存在一定的片面性。因此本文

4、以奉化江南翔桥]二程为背景，通过建立该桥的V形墩关键节点的三维有限元实体模型，对其极限承载能力进行定量分析，并结合该桥建设过程的全过程监测数据，对理论分析结果进行修正，得到符合T程实际的V形墩节点的极限承载力。图1V形墩连续刚构桥总体布置该桥主墩采用V形墩形式，斜腿采用单箱双室2V形墩极限承载力分析方法预应力钢筋混凝土箱形结构，箱梁高2．0～2．4m，根据参考文献[3]和[63，极限承载力分析属于箱体顶、底板厚度均为50cm，腹板厚度为8o～120cm。两斜腿内中间设隔板，V撑斜腿顶、底部各设非线性全过程分析，极限状态定义为桥涵结构

5、或其一定长度的实体过渡段，以连接箱梁和V撑台座。构件达到最大承载能力或出现不适于继续承载的变为了提高V形墩的耐久性和改善应力状态，沿其两形或变位的状态。因此，承载能力极限状态包含两斜肢截面顶、底板中心布置预应力钢束，锚固端埋人方面：截面最大承载及结构变形或变位的限制。承台顶以下3．5m，在墩梁结合位置单端张拉。在该桥V形墩的极限承载力分析中，假定其恒V形墩刚构桥由于V形斜腿的采用，有效减小载作用条件不变情况下，将移动活载按比例增加，考了桥梁的计算跨径，降低了上部结构高度，减小了跨察结构在满足结构极限状态要求的活载发展系数中及支点部位

6、的弯矩，具有非常明显的优点。但是，(称为活载超载系数K)，该系数可用来表征V形墩V形墩受力复杂，作为V形墩刚构桥的关键节点，的极限承载能力。当K一1时，表示桥梁承受参考其极限承载力的评估与分析非常重要。由于理论分文献[7]规定的移动活载值，处于正常运营状态；收稿日期：2o1403—20作者简介：袁明军(1972)，男，高级工程师，2005年毕业于同济大学土木工程专业，工程硕士(E—mail：ymjnb@163．corn)。42世界#Yr-~2014，42(6)K>I时则说明桥梁处于超载状态，其承受的活载整个模型底部固定边界设在V形墩

7、承台底部。为正常运营状态下移动活载值的K倍。上部箱梁则沿V形墩两斜腿外缘与箱梁相交位置根据该桥V形墩的受力特点，其极限承载力主均往外延伸1个箱梁施工节段，减小了箱梁端部施要由斜腿的承载能力控制。斜腿在运营荷载作用下加的边界条件对V形墩的分析结果的影响。表现为钢筋混凝土压弯受力构件。因此，V形墩的分析模型(见图2)采用了钢筋混凝土非线性本承载能力分析可以转化为斜腿构件的承载能力分构关系，其中C50混凝土本构模型采用参考文献析。对于箱形截面钢筋混凝土压弯构件，极限承载El0]中的单轴受压的应力～应变曲线，而钢筋及预能力状态主要表现为受压

8、区混凝土压溃或受拉区混应力钢束则采用理想弹塑性本构关系曲线l_1。凝土开裂超过最大裂缝宽度限值。根据以上分析，V形墩极限承载力的可能控制状态为：状态1为V形墩斜腿截面压弯受力达到承载能力极限状态；状态2为V形墩斜腿截面边缘应力或裂缝宽