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1、·桥梁·大跨度钢管混凝土拱桥的徐变分析辛 兵 徐升桥(铁道专业设计院路桥处 北京 100020) 摘 要 简要叙述钢管混凝土拱桥的徐变分析方法,按此方法编制有关程序及计算广州市丫髻沙大桥主桥和湖南省益阳市茅草街大桥的徐变应力,并与丫髻沙大桥的实际测试结果进行对比分析。关键词 钢管混凝土 拱桥 徐变 分析 测试用变高度(拱脚上下排钢管中心距8.039m,拱顶上下1 概述排钢管中心距4.00m)、等宽度(3.45m)截面,两肋中混凝土的徐变是在长期荷载作用下混凝土塑性变心距35.95m,共设置6组“米”字、2组“K”字横撑。形随时间增长的现象,影响混凝土徐
2、变的主要因素有在拱肋的弦管和平联板内灌筑C50高强混凝土,水泥用量、水灰比、周围环境的温度与湿度、构件的截腹杆和横撑钢管内则不灌混凝土。为了便于转体施工,面形状、加载时混凝土的龄期和应力的大小等。2组“K”撑置于拱顶。在钢管混凝土拱桥中,钢管拱肋成拱后才开始灌2.1 程序计算结果筑拱肋内混凝土。由于肋内混凝土相对密闭,水分的(1)挠度与应力流失比较慢,其徐变特性与在湿度比较大环境下的普不同徐变系数终值<(t∞,τ)对应的拱顶截面的通混凝土相当,徐变发展的时间比较长,大约3年后趋挠度及应力计算结果见表1。于稳定。表1 恒载作用下拱顶截面上缘的挠度及应力计算结
3、果在钢管混凝土拱桥中,混凝土被置于钢截面内,具τ应力/MPa徐变系数<(t∞,)挠度/m钢混凝土有相同的截面形心和对称轴,可以认为二者的变形服从0.00.42917115.0平截面假定,这就大大简化了徐变内力的计算分析。1.60.5622249.7[1]采用换算弹性模量法编制了基于空间梁单元1.80.5802319.2的桥梁分析程序BBEM,徐变系数终值<(t∞,τ)按有2.00.5932378.8关桥梁规范规定取值,范围在1.8～2.5。2.50.6312527.83.00.6682677.02 丫髻沙大桥主桥的计算与测试(2)内力丫髻沙大桥主桥采用中承
4、式双肋悬链线无铰拱,主拱拱肋各截面总内力及截面各组成部分(钢、混计算跨度344m,矢高76.45m,矢跨比1/4.5,拱轴系凝土)的计算内力见表2。计算结果表明,由于钢管内数m=2,k=1.317。本桥在国际上首次选用6管式混凝土徐变的影响,使截面内钢分担的内力增加、混凝拱肋截面,每肋由6<750钢管混凝土组成,由横向平联土分担的内力减少。表2 主拱拱肋拱顶截面内力计算结果板、腹杆连接成为钢管混凝土桁架。这种截面布置具有较大的单肋刚度,可以适应转体、大节段吊装等施工方徐变系数轴力/10kN弯矩/10kN·m<(t∞,τ)法,对特大跨度拱桥具有较好的经济性。
5、其中,外侧、内钢混凝土合计钢混凝土合计侧钢管为<750mm×18mm,中间钢管为<750mm×0.07282616813450584251161095820mm,钢管间的横向平联板总厚500mm,内、中、外31.695423917134597723324610969根钢管通过平联板形成了能共同受力的类似肋板式的1.898073652134597945302710972结构,上、下排钢管间通过<450mm×12mm及<3512.0100703389134598164280910973mm×10mm的腹杆组成稳定的空间结构。沿拱轴采2.510712275013
6、46287042275109793.0113352130134659231175410985收稿日期:20021225第一作者简介:辛 兵(1970—),男,工程师,1992年毕业于上海铁2.2 实测结果道学院铁道工程专业,工学学士。大桥竣工时及通车运营1年后的主拱拱肋拱顶截铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN2003(4)31©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.·桥梁·面实测内力及应力分别见表3、表4。大桥通车运营1结论“虽然在常应力下钢管混凝土的
7、初期徐变较小,但年后发生的徐变总挠度实测值为0.12m(此时拱肋混在对数时间坐标上,即使几十年后也不会趋于水平”。凝土的加载龄期约为18个月)。实测的钢管混凝土拱桥徐变曲线大约18个月后趋于表3 恒载作用下拱顶截面应力与内力测试结果水平,根据实测结果推算再有1年徐变变形基本完成。钢206.4上缘应力/MPa混凝土13.8钢9311轴力/10kN混凝土4153表4 恒载作用下拱顶截面应力与内力测试结果钢218.3上缘应力/MPa混凝土11.3钢9433图1 上弦钢管上缘恒载应力轴力/10kN混凝土40312.3 计算与实测结果对比分析根据理论与实测值推算,成
8、桥运营1年后徐变已完成约75%,将表1至表4的结果进行对比,可以看
