双跨中承式拱梁组合桥主梁剪力分配研究.pdf

《双跨中承式拱梁组合桥主梁剪力分配研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、◎s一～—淞一双跨中承式拱粱组合桥主梁剪力分配研究陈斌[同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司，上海200092]摘要：对于结构体系较为复杂的桥梁结构，研究其截面的剪力分布能有效指导其结构的横向设计。以海南省万宁旅游公路上的关键节点太阳河桥为例，引出了双跨中承式拱梁组合桥的结构体系，并对其主梁部分的剪力分配进行研究。采用了大型有限元分析软件对主梁节段采用实体单元进行模拟，得出了在不同边界条件下截面各部分所承担的竖向剪力大小与比例，为主梁的横向设计与计算提供了依据。在工程设计中特别是对于结构体系复杂的桥梁，应重视斜腹板角度较大的箱型截面剪力分配结果，其对桥梁准确设计有着重要的意义。关键词：中承式

2、拱梁组合桥；拱索结构；V墩刚构；实体分析；剪力分配1工程概况海南省万宁旅游公路示范工程，是万宁市滨海区域非常重要的贯通性道路，同时也是海南省定位于国际旅游岛后首批开展的省级示范工程。工程范围南起石梅湾，北至大花角，沿线有一座太阳河桥上跨太阳河分洪渠，为本旅游公路工程中的重要桥梁节点。太阳河大桥采用130+130m的双跨中承式拱梁组合结构，桥面总宽为17．5m。整个主桥的结构主要由拱索支撑结构与V型斜腿刚构两部分组成，其中拱索支撑结构中的主梁可以等效为多点弹性支撑的连续梁结构，吊杆间距为10m，总长为80m；斜腿刚构部分的主梁跨径组合为30+40+30一i00m；大桥全长为267m，太阳河桥总体

3、布置如图1所示。图1太阳河桥总体布置图(单位：m)拱索结构采用的是独拱肋单索面双吊杆的形式，主拱采用钢结构的矩形箱型断面，并朝拱脚方向往桥梁两侧逐渐扒开，从而增强了拱肋的整体稳定性。V型斜腿刚构部分通过V墩与主梁刚接形成刚构体系，其形成的三角形区域的跨径为40m，该结构不但有效保证了该区域主梁结构的受力需要，而且通收稿日期：2016-07—2948上踢么磁No．32016过其两侧30m边跨实现了其与拱索结构部分的有效衔接。全桥主梁采用等高度的预应力混凝土箱型梁结构，且兼做拱索结构的系梁。为了保证主梁轻盈的外观，同时满足其在拱索结构区域、V型斜腿刚构区域均能具有较好的结构性能，主梁截面采用外侧为

4、斜腹板的单箱三室断面。由于主梁在桥梁不同受力体系区域受力状态不同，其横向受力状态在不同区域也在不断变化，故对主梁横向受力的研究尤其是拱索支撑结构区域的研究对整个桥梁结构设计的合理性有着重要意义。2主梁结构剪力分配研究2．1主梁结构根据太阳河大桥总体设计，主梁为单箱三室预应力混凝土箱梁，梁高2m，顶板总宽17．2m，底板宽5．7m，外侧斜腹板与水平夹角22．1。，主梁中腹板厚36cm，斜腹板厚28cm。主梁在吊杆区域设置横隔板以实现吊杆与主梁之间的内力传递；其余段在V型墩刚构的墩梁结合处、边支点端横梁处设置横梁，以实现主梁与下部结构之间的内力传递。由于主梁截面在不同结构体系区域的横向受力均可能存

5、在差异，而且箱梁的边腹板的板厚和倾角均较小，其承担的竖向剪力有限，整个截面腹板的剪力分配对主梁的横向设计起着非常关键的指导意义。主梁横断面及区域划分示意图如图2所示。一＼亵墓耍／一群I．塑．J．堕4———上——o堡l左侧适垡偏松左翼板+。左箱顶板中箱顶板右箱顶板右翼板一：蒸冀甄■图2主梁横断面及区域划分(单位：cm)2．2计算模型本文利用三维实体模型，对截面各腹板、顶底板以及翼板在不同荷载作用下承担的剪力值作了量化分析[1]。计算模型选取了主梁梁端至中央V墩支撑点处的梁段进行建模，模型梁段总长112．5m；横梁尺寸均按实际尺寸模拟，其中端横梁厚4．5m，V墩支点处横梁厚2m(4m／2)，吊杆处

6、横梁在边箱内厚0．45m、中箱内厚0．8m。计算采用大型通用有限元程序建立有限元模型，采用8节点solid45实体单元模拟混凝土主梁嘲；整个模型共计节点68532个，单元306014个，主梁实体模型寺而如图3昕示图3主梁实体模型示意横向计算分别考虑了恒载和活载偏载作用下的工况，恒载包括主梁自重荷载和二期荷载；活载偏载包括车道荷载与人群荷载(单侧施加)。其中主梁自重通过计算程序施加反向加速度进行模拟，二期铺装荷载通过对主梁顶面施加均布荷载形式施加；车道荷载与人群荷载通过车道中心与人行道中心施加节点力的方式施加。模型边界模拟对V墩处主梁截面采取全固结约束；对梁端横梁底面支座中心线处的节点采取竖向支

7、承约束；对吊杆吊点处梁底节点采取竖向支承约束。根据计算模型的边界模拟，本次计算模型跨径布置为10m×8+30m。根据横梁设计要求，在恒载作用下，提取8号吊杆处(近V墩侧第一根吊杆)、4号吊杆处(中间吊杆)以及1号吊杆处(近梁端侧第一根吊杆)三个截面的结果；在活载偏载作用下，只提取梁端◎横梁处截面的结果。为了避免吊杆与梁端边界支承的局部效应影响，提取距离横梁侧面0．13m处(0．13m为单元的划分尺