南水北调中线工程组合斜梁桥受力分析.pdf

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1、第42卷第20期人民长江Vo1．42．No．202011年10月YangtzeRiver0et．．2011文章编号：1001—4179(2011)20—0035—03南水北调中线工程组合斜梁桥受力分析朱克兆，赵胤儒，史召锋(长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北武汉430010)摘要：以南水北调中线工程中某组合斜梁桥为例，基于梁格法理论，建立了斜梁桥的有限元模型，通过改变斜度和支座支承刚度，对组合斜梁桥的受力性能进行了计算分析。结果表明，当支座支承刚度变化时，支座反力分布的总体趋势还是一致的，当支承刚度较小时，支座反力分布相对均匀些；同时，随着支承刚度的增大，

2、主梁的弯矩值有减小的趋势，而扭矩值则相应变大。关键词：组合斜梁桥；斜度；支承刚度；南水北调中线工程中图法分类号：U448．216文献标志码：A在南水北调中线工程桥梁设计中，为了加快工程1工程概况进度，缩短工期，桥梁上部结构多采用标准化跨径的装配式组合桥梁结构，以便于机械化和工厂化施工。而某桥跨径布置为3×40m简支组合箱梁，各桥墩在桥跨布置时，应结合桥位区的总干渠渠道布置情况、和桥台按顺水流向平行布置。桥面布置为0．1m(防地形、地质条件以及渠道两侧道路接线情况影响综合落网)+1．0In(人行道)+7．0In(行车道)+1。0m考虑，其中又以减少水中桥墩数量，

3、降低水头损失问题(人行道)+0．1m(防落网)，桥面总宽9．2m；设计荷最为关键。为了尽量减少总干渠的水头损失，桥墩应载等级为公路一I级，人行道人群荷载为3．0kN／m。顺水流向布置，并尽量采用圆柱式桥墩，以减少渠道过上部结构采用跨长40In装配式预应力钢筋混凝土简水断面范围内的全桥桥墩阻水面积。基于以上考虑，支箱梁，混凝土标号C50。每孔布置3片箱梁，箱梁中斜梁桥形式在工程设计中被广泛采用，数量约占到设心距3．2m，横断面布置如图1所示。计桥梁总量的60％以上。斜梁桥受力较复杂，根据广大学者的研究和分析，其力学性能主要表现为：弯扭耦合，斜梁桥跨中弯矩较相同跨

4、径的正交桥梁的弯矩要小，并产生扭矩，且弯矩和扭矩间是此消彼长的；钝角处支座反力要大于锐角处支座反力，当斜度增大到某一值时，锐角处支座反力有可能出现负值¨。因此，充分掌握组合斜梁桥的力学性能对桥梁设计有着极大的指导意义。为了研究斜度和支座支承刚度对主梁结构受力性图1主梁横断面布置(单位：am)能的影响，本文以南水北调中线工程中一座典型的3单片箱梁顶宽为2．8m，底宽为1．0m，顶板厚20×40in简支组合斜梁桥为研究对象，对此类组合斜梁cm，底板厚度20～32cm，腹板厚20～32cm，截面转角桥进行计算分析。收稿日期：2011—08—3O作者简介：朱克兆，男，

5、工程师，工学硕士，主要从事桥梁结构设计工程的研究。E—mai1：9283219@qq．com36人民长江处均设倒角过渡。每片箱梁在支点处设置一道端横应位置支座反力的1．2倍，1号和6号支座(锐角处)梁，跨中处设置一道中横梁，横梁高度均为2．05m，厚反力约为桥梁正交时相应位置支座反力的0．8倍。当0．25nl。梁体预应力体系采用高强度低松弛钢绞线恒载和活载共同作用时，与仅有恒载作用时的支座反(‘P。15．2)，厶=1860MPa，E=1．95×10MPa，预应力值对比，支座反力分布更加不均匀；当斜度为40。力孔道采用塑料波纹管成孔，真空辅助压浆，夹片式锚时，3

6、号和4号支座(钝角处)反力约为桥梁正交时相具，两端对称张拉；翼缘板与横隔板问留有宽40crfl的应位置支座反力的1．37倍。因此，在支座选用时，应湿接缝。桥台采用桩柱式桥台，单排双桩；桥墩采用双充分考虑钝角处支座的反力的情况，保证支座结构具柱式桥墩，钻孔灌注桩基础。有足够的安全度。表1支座反力kN2计算模型支座恒载+活载编号0。40。0。40。本文计算模型按照梁格法理论建立，其主要思路12601020183017001640为采用等效梁格代替桥梁上部结构，将分散在梁每一131O1320200020102090126015lO183021902500区段内的弯曲

7、刚度和抗扭刚度集中于最邻近的等效梁126015l0183021902500格内，实际结构的纵向刚度和横向刚度分别集中于纵131Ol320200020102090向梁格构件和横向梁格内。理想的刚度等效原则是：12601020183017001640当原型实际结构和对应的等效梁格承受相同的荷载由表2数据可以看出，主梁斜度越大，跨中弯矩时，两者的挠曲将是恒等的，并且每一梁格内的弯矩、折减越明显，当斜度由0。变化至40。时，弯矩折减达剪力和扭矩等于该梁格所代表的实际结构部分的内到了11％；相反，主梁扭矩却随着斜度的增大呈增大力。不过，由于实际结构和梁格体系在结构特性上

8、的趋势。弯矩值折减，扭矩值增加，这同时