预应力混凝土弯箱梁桥多支座布置效应分析.pdf

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1、公路交通科技应用技术版预应力混凝土弯箱梁桥多支座布置效应分析111123常书晔，魏涛，杨尚义，李萌，杨则英，衣海明(1.枣庄市公路管理局，山东枣庄277800；2.山东大学土建与水利工程学院，山东济南250061；3.山东省水利勘察设计研究院，山东济南250066）摘要：以枣木高速木石互通立交A匝道桥为工程背景，针对原设计支座受力不均的现象，对不同的支座布置方案建立相应的有限元模型进行支座受力计算。计算结果的对比分析表明，通过将内、外侧支座沿径向合理的移动，可以在梁体内力不发生大的变化的前提下有效地改善内外侧支座受力不均现象，从而为此类桥梁的支座合理布置提供参考。关键词：桥梁；预应力混凝土；弯

2、箱梁；有限元；支座受力中图分类号：U448.34文献标识码：B尽管我国在曲线梁桥的理论和应用方面已取得了较大的成果，但由于曲线梁这一结构的受力状况较为复杂，国内相当数量的曲线桥在设计中还存在较多问题，如对扭转、平面内变形等问题的分析欠全面，支承等设计细节还存在不少问题，特别是部分曲线梁桥在通车后不久就出现内侧支座脱空的现象，严重者甚至出现倾覆的苗头。本文以枣木高速公路木石段改造工程木石互通立交A匝道桥为工程背景，采用有限元软件对支座的位置调整对弯箱梁桥的支反力和内力的影响效应进行分图2跨中及支点横断面示意图/cm析，以优化该类桥型的支座布置，避免在使用过程中因支座位置的不合理而引发相关病害。2

3、有限元计算模型1工程概况本文分析重点为支座间距调整对支反力及内力的影枣木高速公路木石段改造工程木石互通立交A匝响效应，并不涉及到对细部截面应力应变的研究，因道桥跨径布置为（3×25）+（25+35+25）+（3×25）m，上此，基于“曲线梁单纯扭转理论分析的假定”,采用部采用预应力混凝土连续箱梁，下部采用U台、柱式Midascivil有限元分析软件建立单梁模型，多支座的模墩，基础除4、5号墩采用桩基础外其余均采用扩大拟采用主梁与支座顶点之间刚性连接，在支座厚度范围基础。内采用相应支座的刚度弹性连接来实现。截面尺寸及混凝土、预应力钢束的材料属性均按照原设计资料采用，按照原设计支座位置建立的A匝道

4、第一联有限元模型如图3所示。图1A匝道桥第一联支座布置示意图荷载考虑如下：（1）恒载：恒载包括两部分，一本文选取的研究对象为A匝道桥第一联。该联曲线期恒载为箱梁自重；二期恒载为桥面系自重，以梁单元半径90m，经计算得到圆心角为49.25°。原设计支座布均布荷载的方式作用在相应的梁单元节点上；（2）预置如图1所示，其中横桥向的中间支座采用单向支座，应力荷载：本文不考虑预应力张拉顺序对弯箱梁桥的受内侧及外侧支座均采用双向支座；上部结构箱梁为单箱力影响，按照一次施加全部预应力的方式考虑预应力荷三室截面，支点及跨中横断面如图2所示。载；（3）车辆荷载：公路Ⅰ级定义车道并施加移动荷基金项目：山东省交通科

5、技创新计划项目（2009Y14）。作者简介：常书晔（1974-），男，山东枣庄人，高级工程师，研究方向为公路与桥梁工程。2011年1期(总第73期)105桥隧工程载；（4）温度荷载：根据规范，均匀温度按升温20℃，降温24℃考虑；梯度温度按规范采用正温差13.3℃，负温差6.7℃。同时，为对比分析支座位置调整对支反力及内力大小的影响效应，在原设计模型的基础上，分以下几种情况改变内侧及外侧支座位置：①内侧支座向内沿径向移动1m；②内侧支座向内沿径向移动2m；③内侧支座向内沿径向移动2.68m，使其位于内侧翼缘板正下方位置；④外侧支座向外沿径向移动1m；⑤外侧支座向外沿径向移动2m；⑥外侧支座向外

6、沿径向移动2.68m，使其位于外侧翼缘板正下方位置；根据以上支座的移动位置分别建立有限元模型①～模型⑥，篇幅所限模型①～模型⑥不一一列出。图4原设计模型在各荷载组合下的竖向支反力图示3.2将内侧支座内移后的支座受力分析分别将各支点的内侧支座向内沿径向移动1m、2m、图3第一联原设计支座位置的有限元模型2.68m后，建立其相应的有限元模型为模型①～模型③，计算模型①～模型③在各荷载组合下的竖向支反力。图3支座布置效应分析5～图7所示为在各荷载组合下模型①～模型③中各支座考虑三种荷载组合，组合一：恒载中的自重部分，的竖向反力图。对应A匝道桥第一联在施工过程中张拉预应力前的受力状态；组合二：自重+预

7、应力荷载，对应A匝道桥第一联张拉预应力之后、通车之前的受力状态；组合三：恒载+预应力荷载+温度荷载+车辆荷载最不利值，对应A匝道桥第一联在实际使用过程中的受力状态。3.1原设计模型的支座受力分析对原设计支座位置的模型进行有限元计算后，其在各荷载组合下的竖向支反力如图4所示。从计算结果可以看出，原设计模型在组合一与组合二作用下，中间两个支点的内、外侧支座竖向反力大小相对比较均匀，两个端支点的内、外侧