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

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