某预应力混凝土连续刚构拱桥静力分析及结构优化.pdf

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1、２０１６年第２期（总第１７９期）江西建材交通工程某预应力混凝土连续刚构拱桥静力分析及结构优化■王哲武■中铁大桥局集团有限公司，湖北武汉４３００５０摘要：随着国家经济建设的发展，桥梁设计不仅仅满足于安全、耐久、适用，更注重于美观性方面的要求。预应力混凝土连续刚构拱桥由于具有美观性方面的优势，在国内外桥梁建设中得到了日益广泛的应用。文章以某预应力混凝土连续刚构拱桥为背景，对该桥上部结构进行了静力分析，并对初步设计方案中存在的问题进行了研究，提出了可行的上部结构优图３地铁车辆荷载计算图示（长度单位：ｃｍ）化方案。２３计算结果关键词：预应力混凝土连续刚构拱桥静力分析结构优化

2、经过静力计算分析，该桥上部结构初步设计存在以下三个方面的问题。１工程概况（１）部分主梁节段正截面抗弯强度不足。根据《铁规》６１５、该桥上部结构设计为（８０＋１５０＋８０）ｍ预应力混凝土连续刚构拱６２２及６２３条规定，荷载主力组合作用下结构正截面抗弯强度安桥，其立面图如图１所示。桥面宽１０ｍ，线路情况：正线为双线，线间距全系数应满足，主力＋附加力组合作用下应满足。经过计算，发现边跨４２ｍ，标准轨距１４３５ｍ。主梁混凝土材料为Ｃ６０混凝土，截面形式采主梁拱肋与主梁交界处附近部分主梁节段单元正截面抗弯强度不足。用单箱单室斜腹板箱梁，纵向按全预应力构件设计，横

3、向及竖向按普通因该桥为对称结构，本文仅汇总一处边跨主梁与拱肋交界处梁段计算钢筋混凝土构件设计。箱梁顶板宽１０ｍ，底板宽２６ｍ，翼缘悬臂长结果，计算结果见表１，表１中所列主梁节段单元的具体位置见图４。２１ｍ。中墩顶梁段为等截面，梁高均为２０ｍ；边跨及中跨梁段为变截面，梁高按２５次抛物线变化，边跨墩顶梁段截面与中跨跨中梁段截面对称，梁高为２５ｍ，中墩主梁与拱肋交接处梁高为５６８ｍ。箱梁内在边墩顶、中跨跨中、拱肋与主梁交接处设置横隔板。图４单元位置示意表１计算结果汇总表荷载ＮＭ计算安受压区单元［Ｋ］强度验算组合（ＫＮ）（ＫＮ·ｍ）全系数Ｋ高度验算图１桥梁立面图（

4、单位：ｃｍ）１６１３３８－１６９３０１１２９４２２０通过不符合该桥设计新颖之处有以下三点：（１）与传统连续刚构桥相比，墩顶１７３９０２－２０２７５８７２８３２２０通过不符合部分挖空，减轻了梁体自重；（２）与竖直墩连续刚构桥相比，大倾角拱肋减少了跨中及墩顶弯矩峰值；（３）与传统Ｖ形墩刚构桥相比，拱肋倾１８９１８５－２３２７８２６２８０２２０通过不符合［１］主角更大，拱肋直线与梁底曲线相切，线型美观。１９１３３８４－２６４９９９５２７８２２０通过不符合力２上部结构静力分析组２０２６３９７－２９８１７８５２７９２２０通过不符合２．１分

5、析依据及方法合２３－１０１５８７２－１１４１００９２１０２２０未通过符合上部结构静力分析主要依据：（１）该桥初步设计图；（２）《地铁设计规范》（ＧＢ５０１５７－２０１３）；（３）《铁路桥涵设计基本规范》（ＴＢ１０００２１２４－１００３５０７－８４６５７１２２５２２０通过符合－２００５）；（４）《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》２５－１００２５５２－６４４３８９２１４２２０未通过符合（ＴＢ１０００２３－２００５），以下简称《铁规》。１６－３６９７－２１９４５５６２２７１９８通过不符合上部结构静力分析采用有限元程序进行计算

6、，有限元分析模型见１７－１１３３－２５７１７４０２２３１９８通过不符合图２。主梁施工阶段模拟如下：主墩墩顶梁段主梁及合拢段主梁按支主力１８４１５１－２９０７５４５２２４１９８通过不符合架现浇施工模拟，其余梁段主梁按悬浇施工模拟。桥梁边界条件模拟＋如下：边墩与主梁固结，墩底按固结处理；中墩与拱肋固结，中墩底部应附１９８３５０－３２６５３３５２２５１９８通过不符合用刚度等效原则，以双柱基础模拟群桩桩基刚度。加２０２１３６２－３６３２８０８２２９１９８通过不符合力组２３－１１５６２５３－１３７２５３１１７９１９８未通过符合合２４－１１

7、４５９０－１０１９４４１９３１９８未通过符合图２有限元分析模型示意图２５－１１３１４２－７７６１５１８３１９８未通过符合２２主要计算参数（２）部分主梁节段运营阶段预应力钢束最大拉应力超过规范限３（１）恒载及二期恒载；混凝土容重取２６ｋＮ／ｍ，二期恒载包括保护值。拱肋与主梁交界处１６－２５主梁节段单元，箱梁顶板上缘预应力钢层、防水层、板式道床、钢轨结构、桥梁挡板、电缆及支架、紧急疏散平束在运营阶段最大拉应力为１１１７ＭＰａ～１１２４ＭＰａ，不符合《铁规》第台、横坡垫层、声屏障等荷载，按双线取８０ｋＮ／ｍ；（２）温度荷载；桥梁整６３１３条关