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1、第28卷,第5期中国铁道科学Vol128No152007年9月CHINARAILWAYSCIENCESeptember,2007文章编号:1001-4632(2007)05-0043-04钢)混凝土混合结构在大跨度连续刚构桥中的应用卫星,李小珍,李俊,强士中(西南交通大学土木工程学院,四川成都610031)摘要:重庆石板坡公路长江大桥采用填充混凝土后板式钢)混凝土接头。在轴力、弯矩和剪力的作用下,钢)混凝土接头处将产生轴向压应力、拉应力和剪应力。压应力由承压板及PBL剪力键共同传递,拉应力、剪应力主要由PBL剪力键传递。计
2、算得到钢)混凝土接头的最不利荷载组合内力。在钢)混凝土接头附近截取18m长的1个梁段,将混凝土与贯穿钢筋进行耦合、贯穿钢筋与PBL板进行耦合,采用实体单元、板单元和梁单元,建立钢)混凝土接头有限元模型,利用有限元软件ANSYS进行仿真分析,得到钢)混凝土接头各部分的应力分布。结果表明:结构各构件在设计荷载下并未出现超出材料强度的应力峰值;剪力主要靠腹板上的PBL剪力键传递;有效的预应力体系是钢)混凝土接头可靠性的根本保证。关键词:钢)混凝土接头;PBL剪力键;连续刚构;混合梁中图分类号:U448123文献标识码:A重庆石板
3、坡公路长江大桥复线桥采用刚构连续头,如图1所示。钢箱梁端部的顶板、底板和腹板组合梁,桥跨径组合为8615m+138m+138m+做成双壁板,与填充的混凝土通过PBL剪力键、138m+138m+330m+13215m。主跨采用钢)预应力钢筋、普通钢筋等得到很好的连接,将预应混凝土混合梁结构,长度330m,中间部分采用钢力钢筋往前延伸与混凝土横隔板连接,预应力短束梁,长度108m,2个端部采用混凝土梁,长度均钢筋锚固在混凝土箱梁的横隔板和钢箱梁的横隔板为111m。这种结构的关键是钢)混凝土接头,其上,预应力长束钢筋锚固在混凝土
4、横隔板后梁段的构造复杂,应力分布复杂,在恒载和汽车荷载的作顶板、底板的齿块上。[1,2]用下,强度和疲劳问题应引起高度重视。钢)混凝土接头的钢结构纵向长4m,其中钢箱部分长215m,内填充混凝土部分长115m,在1钢)混凝土接头构造结合面设置1块50mm的承压板,连接钢箱梁部分顶板采用加劲板,与混凝土部分内的加劲板[3,4][5]大桥采用填充混凝土后板式钢)混凝土接(PBL)对应。图1重庆石板坡长江大桥钢)混凝土接头构造(单位:mm)收稿日期:2006-11-16;修订日期:2007-07-04基金项目:西部交通建设科技项
5、目(200431822317)作者简介:卫星(1976)),男,山西沁源人,讲师,博士。44中国铁道科学第28卷由承压板及PBL剪力键共同传递,拉应力、剪应2钢)混凝土接头受力性能力主要由PBL剪力键传递。根据结构的自重、二期恒载、预应力、城-A在轴力、弯矩和剪力的作用下,钢)混凝土接级车辆荷载及温度荷载,计算得到钢)混凝土接头头处将产生轴向压应力、拉应力和剪应力。压应力最不利内力组合,见表1。表1钢)混凝土接头最不利荷载组合内力项目弯矩/(kN#m)轴力/kN剪力/kN扭矩/(kN#m)成桥1244310-3770010
6、-5418150恒载成桥10年4465910-3465210-5486190max9400177971531215621114车辆荷载min-4493310-259014-471912-518610max498513645610362150温度荷载min-418314-756115-308110max2682910-3044615-474315621114成桥组合min-3694710-4785210-1044610-518610max5904510-2739815-481119-621114成桥10年组合min-4457
7、14-4480319-1051412-518610表中荷载方向规定:轴力拉为正;剪力逆时针为正;弯矩下侧受拉为正;扭矩向外为正(以右截面为准)。选取半辐桥,在桥轴线上加对称约束。混凝土梁段3钢)混凝土接头的有限元分析采用SOLID65实体单元,钢梁段和开孔钢板均采用SHELL181板单元,贯穿钢筋和预应力索采用311有限元建模方法BEAM4梁单元。共有节点70783个,单元71663(1)根据圣维南(S1Venant)原理,在钢)个。三维有限元模型如图2、图3所示。混凝土接头附近截取18m长的1个梁段。(2)混凝土与钢板间
8、的粘结摩擦作用机理十分复杂,因此在有限元模型中不模拟该作用,而将其作为结构的安全储备。(3)贯穿钢筋被混凝土握裹,其相互作用机理[6]除了粘结摩擦外,还有接触相互作用,因此将混凝土与贯穿钢筋之间进行耦合。图2钢)混凝土接头有限元模型(4)将贯穿钢筋与PBL板耦合。(5)混凝土材料采用多线性等向强化模型(
