混凝土斜拉桥 П 形截面主梁弯曲受力分析.pdf

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1、世界桥梁２０１７年第４５卷第６期（总第１９０期）６５混凝土斜拉桥П形截面主梁弯曲受力分析１２３朱瑞允，秦凤江，朋茜（１．安徽省交通控股集团有限公司，安徽合肥２３００８８；２．重庆大学土木工程学院，重庆４０００４４；３．长安大学公路学院，陕西西安７１００６４）摘要：为了研究混凝土斜拉桥П形截面主梁的弯曲受力特征，指导П形截面主梁的设计，以某跨径组合为（１１０＋２２０＋１１０）m的双塔四索面预应力混凝土斜拉桥为例，采用有限元软件分别建立全桥整体杆系单元模型与桥塔附近主梁节段实体单元模型，对其П形截面主梁的弯曲受力情况进行了计算分析，并通过截面剪力滞系数来描述剪力滞效应的影响。结果表明，最

2、不利组合荷载作用下，塔底主梁节段在桥轴线处上拱，П形截面主梁两侧肋板下挠；预应力对横梁的作用明显，横梁产生向上反拱；主梁在计算荷载作用下除应力集中点外，全截面受压；塔根部主梁截面的剪力滞较为显著，剪力滞系数介于０．６８～１．１２之间；其它截面的纵向应力分布相对均匀，剪力滞系数介于０．８１～１．１２之间。对于П形截面主梁斜拉桥，塔根部附近主梁节段在设计时必须考虑剪力滞效应的影响，其它位置截面可以按照初等梁理论进行设计。关键词：斜拉桥；П形截面主梁；横梁；弯曲受力；剪力滞效应；应力；位移；有限元法中图分类号：U４４８．２７；U４４８．２１２；U４４１．５文献标志码：A文章编号：１６７１－

3、７７６７（２０１７）０６－００６５－０６1引言本文以国内某П形截面预应力混凝土梁斜拉斜拉桥设计过程中，常采用杆系模型（初等梁理桥为例，建立桥塔附近П形截面主梁节段的三维实论）进行主梁截面应力验算，即认为纵向应力沿横向体有限元模型，对其弯曲受力情况进行分析，以期为均匀分布，默认采用了杆系截面的刚性周边假定，忽该类主梁结构的设计与应用提供一定的理论指导和略了截面翼缘纵向应力分布不均的现象。但由于剪参考依据。切变形的存在，主梁翼缘纵向应力沿横向分布是非均匀的，某些部位主梁的应力将超过初等梁理论计2工程概况算的平均应力，甚至可能超过材料设计强度而导致国内某斜拉桥全长４４０m，为跨径组合（１１

4、０＋破坏，特别是在薄翼缘宽梁中这种现象更为突２２０＋１１０）m的双塔四索面预应力混凝土梁斜拉［１-５］出。桥。桥梁分为上、下行线平行的两幅桥，桥塔横向联分离式双主肋П形截面主梁施工方便，在预应结在一起形成双联塔，两主梁横向采用分离式布置，［６-１０］力混凝土主梁斜拉桥中得到广泛应用。因П斜拉索设置在主梁两侧形成空间四索面，斜拉桥整形截面主梁传力体系由主肋、桥面板与横梁共同组体布置如图１所示。主梁采用П形截面，纵向按全成，所以其抗弯、抗扭刚度均较闭合箱形截面主梁预应力混凝土结构进行设计。横梁采用矩形截面，小。П形截面主梁承受强大拉索力以及恒、活载作按部分预应力混凝土A类构件设计。全桥设

5、１１２用产生的弯矩，应力在拉索节段间的分布是不均匀对直径为７mm的镀锌高强低松弛平行钢丝拉索。的，全截面平均应力计算结果不能反映桥梁的实际桥塔由２个菱形塔横向联结而成，净高分别为９１．５工作情况。特别是在施工阶段，拉索索力分阶段施m、９２．５m，桥面以上塔高６０．７m。加，主梁截面应力的不均匀程度十分显著，国内已发单幅主梁宽２３m（见图２），两侧主肋高度为２．２生过大跨度斜拉桥在施工过程中主梁开裂或压溃的m，主肋顶面宽１．６m、底面宽１．８m。标准梁段桥现象。国内外对弯矩作用下开口截面主梁应力分布面板厚０．３m，受力较大位置的桥面板局部加厚至的研究相对较多，但对在轴力、弯矩共同作用下

6、分布０．７m。标准（锚索）横梁厚０．２６m，塔根部横梁厚［１１-１３］规律的研究还很少。１．５m，辅助墩顶横梁厚２m，边墩顶横梁厚４．０m；收稿日期：２０１７－０６－０６作者简介：朱瑞允（１９８４－），男，工程师，２００７年毕业于山东交通学院土木工程专业，工学学士，２０１０年毕业于长安大学桥梁与隧道工程专业，工学硕士（E-mail：１１５０４２５２５＠qq．com）。６６世界桥梁２０１７，４５（６）图3全桥有限元模型图1双联塔斜拉桥整体布置横梁标准间距７m，塔根部横梁布置加密，最小间距为４m。沿主梁纵向通长布置１５１５．２mm预应力φ钢束和３２mm预应力粗钢φ筋，采用１４根１５１５．

7、２φmm钢绞线作为中跨合龙束，采用７根１５１５．２４φmm钢绞线作为边跨合龙束。主梁采用前支点挂篮悬臂浇筑法施工，挂篮自身重量为１５０t，主梁标准梁段重量为３００t。桥塔采用爬模法施工。图4主梁节段有限元模型图2主梁标准横截面示意3有限元模型采用MIDAS有限元软件建立全桥有限元模型（见图３）。桥塔和主梁采用梁单元模拟，斜拉索采图5纵、横向预应力钢筋模型用只受拉桁架单元模拟。全桥共８７０个单元，１１２２在主梁节段两端横梁设置横桥向与竖向约束，个节点。边界条