宽幅无缝桥梁受力性能分析

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1、26桥梁结构城市道桥与防洪2012年2月第2期宽幅无缝桥梁受力性能分析蔡宪棠，桂晓明(广州市市政工程设计研究院，广东广州510060)摘要：无缝桥梁具有行车舒适、维护简单等诸多优点，但由于认识有限且缺乏统一的标准，此类桥梁在我国发展较为滞后。现有的研究关注桥长等限制因素，但对宽幅无缝桥却未见专门的报道。结合某城市立交方案，建立一种适用于工程实践的空间梁格模型，对宽幅整体式桥台无缝桥梁受力特性进行多工况分析，并与半整体式无缝桥梁方案进行了对比。研究结果表明：优化台后填土等设计参数能较大地改善此类桥梁受力性能；受桥宽的影响，桩顶横向弯矩可能

2、控制设计，采用半整体式桥台无缝桥梁方案有利于解决此问题。关键词：整体式桥台无缝桥梁；半整体式桥台无缝桥梁；受力性能；优化设计中图分类号：UJ441．5文献标识码：A文章编号：1009—7716(2012)02—0026—051、图2)，主梁采用异形变宽度箱梁，梁高1．6m，1概述主梁于桥台处宽110．2m，中墩处宽92．5m。采用为了适应桥面变形的需要，通常在桥梁上部桩柱式薄壁桥台，中墩为混凝土箱形墩，墩顶与主结构中设置伸缩缝。但随之而来的是桥头跳车现梁固结。象、渗漏导致的支座病害、行车舒适性降低、伸缩需要说明的是，根据现有的研究，人们

3、已认识缝的维护困难等诸多问题_l_。因此若能从中小桥到连续桥长对无缝桥梁受力的重大影响，美国的本身通过优化设计来减小梁体变形的影响，从而部分地方性条文还限制了适用跨径[5】，而对于横取消伸缩缝装置，对于提高社会、经济效益有着现向宽度的影响分析却未见报道，本方案属于典型实意义。的宽幅桥，对其进行空间分析，将有助于更全面地无伸缩缝桥梁有多种形式，本文主要讨论了解此类桥梁的特性。应用较为广泛的(半)整体式桥台无缝桥。早在二本文基于MIDASCIVIL软件，采用空间梁格十世纪三、四十年代，美国已开始此类桥梁的工程法模拟桥梁结构[61，模型纵梁间

4、距按腹板中心间实践，由于其使用性能的优越性，在各个州得到了距布置，截面变化方式采用变截面梁单元模拟；横广泛的应用。据统计，至2004年美国使用中的无梁截面特性按“工”字形梁模拟，其宽度为横梁间缝桥梁就多达13000座[5。同样，无缝桥梁在欧距，横梁容重设为0。车道单元以虚拟梁建模，以洲、日本、澳大利亚等地也得以较快发展。由于无不对结构产生影响。由于只进行静力分析，兼顾工缝桥梁上部结构与墩台、基础协同受力，且温度、程精度要求和计算效率并为了能在MIDAS等常收缩徐变等因素影响显著，其受力特性还有待进用软件中方便地分析此类桥梁，因此不计桩一

5、土～步研究，因此仍没有一个确定的标准，设计时还的非线性效应，采用“m”法的三维土弹簧进行模是建立在经验的基础上。同时，尽管认识到无缝桥拟『7_，生成的梁格模型见图3。梁的优越性，也进行了一些成功的尝试[4]，但我计算中考虑了结构自重、二期恒载、均匀升降国无缝桥梁的发展仍较为滞后，建成的实例也鲜温、温度梯度、支座沉降、汽车及人群活载、收缩见报道。因此，对无缝桥梁受力特点和优化设计进徐变等，荷载组合程序按规范自动生成。行研究，进而建立一种合理的、便于设计的标准颇3整体式桥台桥梁力学特性分析具意义。对于整体式桥台无缝桥梁，基础与上部结构2工程

6、简介及有限元模型的建立协同受力，影响其受力的主要因素有台后填土、桩本文结合广州知识大道工程中一宽幅立交桥侧土、桩径、桥台厚度等几个方面，为了了解各因梁实践，对相关技术问题进行分析。该方案为主跨素的影响程度，对它们进行敏感性分析，考察主梁25m+25m钢筋混凝土整体式桥台无缝桥(见图跨中挠度极值、主梁跨中及墩顶最大弯矩、桩顶弯矩、台顶最大位移等因素，以期对此类桥梁的优化收稿日期：2011-10—22设计提供参考。为方便对比，文中均采用最不利基作者简介：蔡宪棠(1985一)，男，福建宁德人，助理工程师，从摩桥梁设计工作。本组合的计算结果。2

7、012年2月第2期城市道桥与防洪桥梁结构27图1桥型立面图(单位：cm)图2中墩处横断面示意图(单位：cm)的试算确立最优化的填土类型，以减小桩顶控制内力。●z{钟州图3有限元梁格模型及车道布置示意图3．1台后填土影响作为系统的重要组成部分，采用何种台后填土对结构有利值得思考。本节以地基水平抗力系数的图4主梁弯矩极值随台后填土m值变化图比例系数(m值)为参数，考虑淤泥质土到粗砂范围土质条件下，不同土质对主梁内力等因素的影响。m在5000—30000kN／m范围每5000kN／m一个工况，共6个工况。由图4可知，随着台后填土m值的增大，主

8、互梁台顶处弯矩增长较快，对跨中及中墩处有一定钟卸截作用，但不是很明显。因此对于台梁结合处辑内力控制的情况下，应该慎重选择台后填土类型。由图5可以看出，由于本桥连续桥宽较大，与已有的研究区别在于，该桥的桩顶横