三塔结合梁斜拉桥结合段刚度匹配研究.pdf

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1、建材世界2010年第31卷第4期三塔结合梁斜拉桥结合段刚度匹配研究刘沐宇，马克亮(武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室，武汉430070)摘要：结合梁斜拉桥主跨结合梁和边跨混凝土梁因为材料以及截面形式不同，所以二者在刚度上存在较大的差异，为保证应力和变形沿桥纵向顺畅协调地传递。需使主梁刚度在结合段处平稳过渡。该文结合武汉二七路长江大桥，首先建立其结合段空间有限元模型，然后在此基础上增大、减小结合段钢粱板材厚度以及加劲肋密度建立结合段刚度匹配优化模型，通过对此5个模型在其最不利工况下的计算结果进行对比分析，得出结合段最佳的刚度匹配形式。结果表明，增大钢梁板材厚度以及

2、加劲肋密度为结合段最佳的刚度匹配形式，可以改善结合段纵向正应力传递。关键词：结合梁；结合段；有限元；刚度匹配ResearchonStiffnessMatchingofJointSectionoftheCompositeGirderCable-stayedBridgewithThreeTowersLJUMu—yu，MAKe—liang(HubeiKeyLabofRoadwayBridge&StructureEngineering。WuhanUniversityofTechnology，Wuhan430070，China)Abstract：Thereisgreatdiscrep

3、ancyofstiffnessbetweensidespanconcretebeamandmainspanthecompositegirderofthecompositegirdercable-stayedbridgebecauseofdifferentmaterialsandcross-section．InordertOmakesurestressandde-formationdeliveryswimminglybytheverticalbridge，stiffnessofmaingirdersmustbedeliveryedswimminglyatthejointsec

4、tion．ThispaperbuildsthespatialfiniteelementofjointsectiononRoad．ErqiWuhanYangtzeRiverBridge，andthenbuildsoptimizationmodelofstiffnessmatchingbyenhrgingorreducingsteeldepthandstiffenerdensity．Gettingthebeststiffnessmatchingofthejointsectionbycontrastingandanalysisingtheresultofthefivemodela

5、ttheworstcondition．Theresultsshowedthatenlargingsteeldepthandstiffenerdensityarethebeststiffnessmatching，andimprovingtheverticalstressdeliveryofthejointsection．Keywords：compositegirder；jointsection；finiteelement；stiffnessmatching结合粱斜拉桥是主梁采用钢结构、桥面板为混凝土结构、主梁与桥面板之间通过剪力件连接形成共同受力的新型桥梁结构⋯。自20世纪8

6、0年代结合梁斜拉桥问世以来，它便以跨越能力大、自重轻、刚度大、抗震性能好、造价低、外形美观、施工便捷等优点，广泛的应用于国内外大跨径桥梁建设中[2]。由于钢和混凝土2种材料本身的刚度差别，主跨结合梁和边跨混凝土梁的刚度存在较大的差别。显然，结合段是一个主梁刚度的过渡段，把结合段的两种梁截面形式作一些改变，目的在于利用两种不同材料的梁段截面几何特性差别来平衡其弹性模量的差别，从而使主梁刚度在此处有一个比较平缓的过渡。让应力和变形顺畅协调的沿桥纵向传递。结合段的刚度匹配至关重要，另外与结合段相邻的钢箱梁、混凝土梁的刚度如何与结合段的刚度相匹配，满足力学的合理性和应力的传递性，使

7、力的传递更平顺、更流畅，都是有待探讨解决的问题⋯3。因此通过分析结合段的受力机理，从理论上进一步探讨结合段的合理构造形式、刚度匹配等，为今后同类型桥梁设计提供有参考意义的数据。文献[4]利用有限元分析方法对实桥结合段进行模拟计算，分析结合段2种不同材料的主梁的刚67建材世界2010年第31卷第4期度匹配对其整体传力的影响。首先建立实桥结合段模型，然后在实桥模型的基础上从改变混凝土填充量和改变钢梁加劲肋尺寸两个方面来建立另外5个模型。通过对此6个模型在同样荷载工况下的计算结果进行比较与分析减小结合面混凝土梁的截面尺寸