温度作用下曲线钢箱梁桥的结构效应分析

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1、2014年4月第4期城市道桥与防洪桥梁结构89温度作用下曲线钢箱梁桥的结构效应分析黄虹(上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司，上海市200092)摘要：曲线钢箱梁桥具有刚度大、自重轻和便于现场安装等优点，是城市立交桥中广为采用的一种结构形式。结合国内外钢箱梁桥日照温度的相关研究和规定，对曲线钢箱梁桥在温度作用下的结构效应进行了研究分析。并提出了应对措施。关键词：温度作用；曲线桥梁；钢箱梁；结构效应中图分类号：U448．2l+3文献标识码：A文章编号：1009—7716(20l4)04—0o89—040引言AC近年来，随着我国城镇化进程的推进，集多种交通方式于一体的综合交通枢纽工程随之应

2、运而生。受到用地、道路线性或其他条件限制，导致小半径、大跨度的桥梁占比很大，而曲线钢箱梁桥具有刚度大、自重轻、便于安装等优势，因此得到广泛应用。在很多枢纽高架中，常常因为桥梁布墩受限，设计师常遇曲线半径小、跨径布置欠合理的情况，此时，曲线钢箱梁桥对日照温度非常敏感，产生的图1曲线钢辑连续粱的平面内变形效应也更为明显。本文结合国内外钢箱粱桥日照桥宽以及下部结构刚度等4个影响因素，对曲线温度的相关研究和规定，对曲线钢箱梁桥在日照钢箱梁的均匀温度效应进行分析。温度作用下的结构效应进行了研究分析，并提出1．1支承约束方式了应对措施。表1列出了一座跨径组合为30m+35m+30m、桥宽15m、梁高2

3、m、半径75m曲线钢箱梁桥在1均匀温度作用不同支承约束方式时均匀升温30℃时的支反力均匀温度作用是指气温随季节发生周期性变结果。化时对桥梁结构引起的作用，一般假定温度沿桥表1不同支承约束方式时的支反力梁结构截面高度以均值变化。均匀温度作用是以受到约束时的结构温度为基准温度，在此基础上计算结构的最高和最低有效温度的作用效应。由于各地区常年气温变化幅度的差异，各国规范对桥梁结构的有效温度标准值规定也有所不同。均匀温度对曲线钢箱连续梁的作用效应主要是引起结构的平面内弯曲变形。对于曲线桥梁，均匀此外，采用图3所示的支承约束方式，则梁端温差导致的结构平面内变形包括沿桥轴向的切向的径向位移、纵向位移分

4、别为0．4cm和2-3em，位分量和与桥轴垂直方向的径向分量，两个位移分移较小，经过合理的梁端伸缩缝设计，能够满足使量的合成表现为曲线弧段的膨胀或缩短，涉及到弧用要求。段半径的变化而圆心角不变，即^y^y，而&0=&，如图1所示。以下针对结构的支承约束方式、平曲线半径、收稿日期：2014—02—27作者简介：黄虹(1970一)，女，江苏徐州人，高级工程师，从事桥梁设计研究工作。图2所有支座均固定约束9O桥梁结构城市道桥与防洪2014年4月第4期1．5对于均匀温度作用的设计应对措施3(1m(1)对于曲线钢箱梁，支承水平约束越多，水＼／、平温度力就越大，设计时适当放松一部分墩台支、、X座的径向

5、约束，或者采用弹性水平约束支座，对减小其平面内水平温度力效果明显。图3部分支座放松约束(2)钢箱梁平曲线半径越小，桥宽越宽，均匀●‘图、3中十表示双向活动支座；奉、表示温度效应也越大，因此在进行桥梁总体布置时，应单向活动支座；图表示固定支座。尽量予以避免。1．2结构平曲线半径(3)下部结构刚度越大，均匀温度效应也越大，表2列出了不同平曲线半径的钢箱连续梁在在设计容许范围内，适当减小下部结构纵、横向刚均匀升一≯温30℃时的径向力结果，支承约束方式同度，有利于温度作用的释放。图3。(4)曲线钢箱梁计算时，为了能够准确计算均表2不同平曲线半径时的曲梁粱端径向力匀温度作用的影响，应将下部结构一并建

6、模。平曲线半径／埘梁端径向力／kN结构描述2日照梯度温度Et照梯度温度是指因日辐射强度、桥梁方位以及桥梁上部结构布置形式等因素，使结构表面、内部温度因对流、热辐射和热传导等传热方式形＼成的瞬间不均匀分布，即结构温度场⋯。对于日照梯度温度而言，由于太阳辐射和其它影响引起上1．3桥宽部结构顶层温度增加时，产生正温差；反之，由于表3列出了不同桥宽的曲线钢箱连续梁在均匀再辐射和其它作用，热量由桥面顶层散失时产生升温30℃时的径向力结果，支承约束方式同图3。负温差。钢箱梁的日照梯度温度随上部结构形式、表3不同桥宽的曲梁梁端径向力地区条件和铺装厚度的不同而有差异，特别是桥面铺装具有隔热作用，并能保护上

7、部结构免受高桥宽，m梁端径向力／kN结构描述的Et照梯度温度的影响，其对钢梁的日照梯度温度作用较敏感。文献【2]对铺装厚度为65mm的钢箱梁进行了H照温度实测，温度分布如图4所示。1．4下部结构刚度表4列出了不同下部结构刚度时，曲线钢箱连续梁在均匀升温30~C时的梁端径向力结果，支承约束方式同图3。表4不同下部结构刚度时的曲梁梁端径向力—I_二0l⋯⋯一一：l、：图4钢箱梁实测日照梯度温度分布图4的温度分布可见，日照从顶