多拱肋系杆拱桥力学性能分析.pdf

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1、52世界桥梁2013，41(6)多拱肋系杆拱桥力学性能分析赵辉，郝超(北京市市政工程研究院，北京100037)摘要：驿前大桥主桥为2×83m三片拱肋系杆拱桥，为验证该桥结构设计的安全性，采用MIDASCivil建立梁单元模型分析全桥静力性能，采用ANSYS建立拱脚实体模型分析拱脚局部应力。计算结果表明：吊杆关键节点在顺桥向、横桥向及竖向均发生了位移，该桥的力学行为表现出空间效应，在施工和监控时必须关注其3个方向的位移，以免吊杆发生偏位，并设支座预偏量以避免支座发生剪切破坏；全桥及拱脚节点局部应力满足规范要求，结构是安全的。关键词：系

2、杆拱桥；多片拱肋；拱脚；局部应力；位移；有限元法中图分类号：U448．225；U441．5文献标志码：A文章编号：16717767(2013)06—0052—051引言m(预应力混凝土简支组合小箱梁)+2×83m(下承拱桥以其合理的受力性能和优美的造型，在蓬式钢筋混凝土系杆拱，见图1)+3×25m(预应力混勃发展的现代交通事业中得到了广泛的应用。近年凝土先简支后连续组合小箱梁)，桥梁全长298．60来，拱桥的发展无论在跨越能力的提高、结构型式的m。主桥拱肋的理论计算跨径为80m，计算矢高16组合化趋势以及各种新型材料的应用和合理组合

3、配m，矢跨比1／5，理论拱轴线方程为y一4×16×X×置等方面都有了充分的发展。系杆拱桥为一种集拱(80一X)／80／80(坐标原点为理论起拱点)二次抛物与梁优点于一身的拱梁组合体系桥，将拱与梁2种线。驿前大桥主桥上部结构横断面示意如图2所示。基本结构组合在一起，共同承受荷载，充分发挥了梁该桥主拱肋为工字形混凝土结构，中拱肋宽1．8受弯、拱受压的结构性能和组合作用口]。m，边拱肋宽1．4m，中、边拱肋高度均为1．8m(见常见的拱桥多有2片拱肋，多片拱肋系杆拱桥图2)，拱肋现浇后与拱座相连，拱脚段拱肋、系杆混并不多见，多片拱肋系杆拱桥

4、由于其系杆和横梁均凝土与端横梁混凝土在支架上整体浇筑成拱座。有预应力作用，纵、横向预应力效应使结构受力表现系杆采用矩形实心断面，中系杆宽1．8m，边系出复杂的空间力学特点¨2]。本文依托驿前大桥——杆宽1．4m，系杆高度均为1．8m，在支架上分段3片拱肋系杆拱桥，对其进行空间受力分析，以验证现浇。结构设计的安全性。端横梁为现浇混凝土单箱单室箱梁，梁高1．82～2．06m，与拱脚混凝土在支架上整体现浇；2工程概况中横梁为T形断面，梁高1．06～1．30m，采用支架驿前大桥位于龙游县城郊，龙游大桥南侧灵山现浇与系杆相连。港上，桥址处河宽

5、约260m。上部结构采用2×25行车道板为钢筋混凝土空心断面，板厚26cm，2．8300668300．8缩缝3号孔4号孔图1驿前大桥主桥立面布置示意收稿日期：2013—06—03作者简介：赵辉(1982一)，女，工程师，2004年毕业于北京交通大学土木工程专业，工学学士，2007年毕业于北京工业大学桥梁与隧道工程专业，工学硕士(E—mail：zhaohuil982@139．corn)。多拱肋系杆拱桥力学性能分析赵辉，郝超53250．1406o1075601806o107560140,．250．．3O单位：Cm图2驿前大桥主桥上部结构

6、横断面示意采用预制安装。加劲梁及风撑等构件采用C50混凝土，中、端横梁吊杆采用成品束，为GJ钢绞线整束挤压拉索悬臂段采用C40混凝土。中横梁、端横梁、边系杆、体系，两端均设球形垫板，中拱肋吊杆采用GJ15—中系杆分别采用6。15．2、715．2、lo415．2和22型，边拱肋吊杆采用GJ15—16型，采用GJ钢绞15415．2四种规格钢绞线，中、端横梁钢绞线控制线整束挤压拉索体系对应的锚具，上方拱肋端为张张拉应力为1339．2MPa，中、边系杆钢绞线控制张拉端，下方行车道横梁端为固定端。吊杆为平行垂拉应力为1302MPa。主桥共有2

7、孔，先施工的3直布置的平面索，全桥共设2×3×17套，标准索距号孔跨系杆采用两端张拉，后施工的4号孔跨系杆为4．3m。吊杆编号每跨从3号孔往4号孔方向依采用单端张拉。行车道板(预制)和桥面铺装作为荷次定义为1～17。载考虑，等效模拟为作用在横梁上的均布线荷载。在拱顶附近对称设3道风撑，风撑间距15m，吊杆张拉力采用初拉力荷载加载，每次吊杆张拉均为工字形混凝土结构。分9个步骤依次完成，要求横向3片拱肋及顺桥向沿桥跨对称的6根吊杆同时对称进行张拉。汽车荷3有限元建模载为公路一I级，双向6车道。温度作用按照结构采用MIDASCivil20

8、10建立主桥有限元模型整体温差±20℃考虑_3州]。(见图3)，共划分876个节点，1062个梁单元，51个只受拉桁架单元。其中拱肋、系杆、横梁、纵向加劲4施工阶段结构位移和应力计算梁、风撑、悬臂段等构件采用梁单元模拟。吊杆采用4．1