无背索斜拉桥塔梁固结区域应力状态分析及结构处理.pdf

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1、安徽建筑2012年第1期(总182期)无拉桥塔梁固结区域应力状态分析及结构处理StressStateAnalysisforBeamTowerAreaConsolidationofCableStayedBridgewithoutBackanditsStructureProcessing罗梅青(安徽省交通勘察设计院，安徽合肥230011)—●●●●——■l●—一————-摘要：无背索斜拉桥塔粱固结区域的应力状态复杂，文章通过空间立面有限元分析方法对铜陵路元背索斜拉桥塔粱回结区域进行了应力状-===——■●—一态分析，根据其受力状

2、态在该处采取了一定的结构措施，对防止混凝土开裂起到了较好的效果。关键词：无背索斜拉桥；塔梁固结区域；应力状态分析；结构处理中圈分类号：U411文献标识码：B文章编号：1007一"7359(2012)01—0169—031工程概况④合肥市铜陵路桥位于合肥市铜陵路南段上，在屯溪路桥图1总体布置图(单位：cm)与当涂路桥之间横跨南淝河，为无背索斜拉桥。桥梁跨径布置为30m+66m+30m，桥梁全长131．5m，全宽38m。总体布置见图1。无背索斜拉桥是一种新型的桥梁结构形式，它利用倾斜交的塔柱自重与来自主梁的荷载相平衡，组成一种独

3、特的传力体通系。工主梁梁体采用部分预应力混凝土梁格式结构，全桥横向程分5道纵梁，纵桥向每隔18道横粱。研究主塔纵向设于①号桥墩处，横向分别位于两分隔带处，塔与身主体在桥面以上高54．79m，其轴线与桥面呈60。夹角向北应倾斜。在塔高30．?9m和47．79m处分设两道横向联系梁。主塔用结构形式见图2。塔底与梁固结，在连接处两侧分别采用圆滑图2主塔纵断面(单位：cm)曲线过渡。主塔下横梁断面形式见图3。塔梁固结处立面形式—见图4。550．5001507001-5％．2应力状态分析(==口现在斜拉桥结构分析计算主要采用的方法是有

4、限元法，也就是通过合理的模型，采取有效的结构分析方法，对桥梁的施工过程和设计状态进行一定精确度的模拟分析过程。铜陵路桥施工过程和设计状态仿真有限元分析时，以8节点三维等参单元和杆单元为主。图3主塔下半横梁断面(单位：cm)2．1有限元计算软件应用由美国ANSYS公司开发的ANSYS软件，该软件具有强大的前处理、求解和后处理功能，用来进行结构静力学分析，求解外荷载引起的位移、应力和力；ANSYS中有非常丰富的单元库，可用来模拟各种实际工程中的各类构件。2．1．1SOLID65单元羹fSOLID65单元用于含钢筋或不含钢筋的三维

5、实体模型。安该单元具有8个节点，每个节点有3个自由度，即x．y、z三个徽方向的线位移；还可对三个方向的含筋情况进行定义。其示意图如图5。建2．1．2LINKIO单元筑收稿日期：2011-12-20I．,INK10单元为3D空间并承受轴向的拉力和压力，不考作者简介：罗梅青(1964一)，女，高级工程师，一直从事桥梁工程设计研究工作。虑弯矩。每个节点具有x、Y、z方向的3个自由度，其示意图如2012年第1期(总182期)安徽建筑全桥自北至南设为顺桥向，三维坐标系X、y,z：X轴为顺④桥向坐标轴，顺桥向为正；y轴为横桥向坐标轴，向

6、左为正；z轴虽为竖直向坐标轴，向上为正；坐标原点设在桥头，顺桥向中心线，主梁的下表面。2．2．2单位和参数的选取单位：采取国际单位制K长度：nl质量：kg力：N混凝土：弹性模量E=3．5X100Pa；泊松比IX=0．1667；线膨胀系数=1．0X10J钢绞线：弹性模量E=2．0X10“Pa；泊松比=0．3；线膨胀(棱柱选项)系数0l=1．0X10-5图5SoLlD653D单元2．2．3预应力的添加塔：以750MPa×AX0．9为张拉力进行计算主梁：以1395MPa×A为张拉力计算，其中跨中部分的预应力钢筋考虑了预应力损失比较

7、大，以1395MPa×AX0．8为Z张拉力进行计算。其中A为预应力钢筋截面面积，按照设计图纸选取。2．2．4正负号的规定Y应力值：正号表示为拉应力，负号表示为压应力。X位移：向坐标轴正方向的位移为正，向坐标轴负方向的图6LINK103D单元位移为负。2．3计算荷载在主梁和横梁加预应力状态下，按荷载的不同分工况进交行计算，主要荷载组合如下：通①桥梁自重和铺装荷载；工②恒载+汽超20(6列)X0．7+人群荷载(3．5kN／m)；程③恒载X1．2+1．4X『汽超20(6列)XO．7+人群荷载研究(3．5kN／m)】。与2．4塔梁结

8、合部的分析结果应塔梁固结区域的应力状态复杂，它承受来自主梁和塔的用轴力、剪力、弯矩和扭矩作用。其分析结果见图8～图15。从图8一图l5中可以看出，横梁与主梁结合处以及横梁底板与塔柱结合处存在应力集中问题，塔梁固结区域存在拉应图7铜陵路桥模型图力。3结构处理措施3．1处理措施在铜陵路桥的设计