单箱多室预应力连续梁桥横梁人孔的受力分析.pdf

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1、第3期(总第146期)2010年6月中圄千丛王张CHINAMUNICIPALENGINEERINGNo．3(SerialNo．146)Jun．2010单箱多室预应力连续梁桥横梁人孔的受力分析冯义鹏(上海市政工程设计研究总院，上海200092)摘要：单箱多室截面的预应力混凝土连续梁桥．由于多道腹板的影响．横梁的剪力分布范围较大。在横梁上设置人孔将对梁体形成削弱。引起明显的应力集中。影响结构安全。故一般须对人孔周围进行加强配筋设计。鉴于预应力混凝土横梁开洞的复杂应力状态．通过对一座单箱双室截面的预应力混凝土连续梁桥设置人孔的中横梁的分析．运用空间有限元模型计算了预应力横梁孔洞周边的应力

2、情况，为人孔的配筋设计提供依据。关键词：预应力混凝土连续梁桥：单箱多窒；横梁：人孔；有限元；应力中图分类号：U448．215文献标识码：A文章编号：1004—佑55(2010)03一0024—03通常．为满足桥梁在使用阶段的维护、检修和施工阶段的便捷等要求．预应力混凝土连续梁桥的中横梁或端横梁需设置人孔，以便于相关人员通行。人孔尺寸的设置原则最小应满足单人通过．其余尚应满足材料、机具等的要求。对于单箱单室箱梁来说．常见人孔位于横梁横桥向的正中位置．此处横梁剪力值基本为零．人孔设置只要不影响主筋或预应力钢束的布置．一般孔洞周围配置构造钢筋或稍微加强．即可满足安全受力要求⋯。随着社会发

3、展。交通量的El益增长。道路、桥梁的通行宽度不断增加。单箱双室或多室的连续梁桥也越来越普遍。为满足桥面宽度较宽的需要。桥梁横断面设置了3道或多道腹板．横梁人孔设置须位于腹板之间，纵向连通各个箱室。根据箱梁受力机理。腹板将纵向荷载集中传递给横梁，再通过横粱传至支座。因此单箱双室或多室的横梁剪力分布不同于单箱单室．位于腹板和支座间的横梁截面分布有相当大的剪力。人孔孔洞的设置将对横梁截面形成削弱。对剪应力分布亦造成很大影响，为保证安全。必须根据应力分布的具体形式．对人孔进行加强的配筋设计∞]。本文以1座单箱双室横断面形式的预应力混凝土连续梁桥为例．通过三维有限元模型。分析了中横梁边墩桥墩

4、中心伸缩中心设置人孔后不同部位的应力状况．以指导孔洞加强配筋的设计。保证结构安全。1桥梁概况某城市快速路需跨越京杭运河．新建桥梁建造于现状的跨河桥之上．因此桥墩采用门式墩布置于现状桥面两侧。新建桥梁主桥为预应力混凝土连续梁桥．跨径组合为48m+78m+48m，采用悬臂浇筑法施工。桥面宽度为18m。双向6车道。采用单箱双室的断面形式。设计荷载为城一A级。门式墩横向两个立柱的中心间距为18m．立柱顶设置盆式橡胶支座．相应上部结构在墩顶处设置横向跨径为18m的横梁。中横梁总长度为20m，厚度为2．4m。桥面中心线处横梁高度为4．5m。每个箱室在中横梁设置一个人孔连通．宽度为O．7m。高度

5、为1．3m。人孔与中腹板净距为lm．与底板承托顶净距为0．5m。由于中横梁跨径较大．因此设置4排预应力钢柬．每排为7根西15．24—12高强度低松弛钢绞线：采用塑料波纹管。真空压浆工艺。桥梁纵向布置见图l。收稿日期：2010--02—2824图11／2桥梁纵向布置图跨中线中圄千放薯张冯义鹏：单箱多室预应力连续梁桥横梁人孔的受力分析2010年第3期中墩横断面见图2，中横梁预应力布置见图3。l，箱梁中心线．10000[10000．支座中8r。篇‘b_=_慕粱2j：施工人∞l《“等■t面’In口1若哗豫⋯，jI横粱

6、8支座垫刿t瓤。oooI-fF线图2中墩横断面示意图支座中心线_JL支座

7、中心线图3中横梁钢束布置图2中横梁平面杆系分析结果2．1横梁应力计算结果常规的平面计算将横梁简化为梁单元进行分析。经桥梁博士建模计算．使用阶段和施工阶段的应力状况，均满足规范要求。使用阶段中横梁上下缘正应力包络图和主应力包络图分别见图4、图5。可以看出。中横梁整体分析的应力状况均比较理想。图4中横梁上下缘正应力包络图(MPa)图5中横梁主应力包络图(MPa)2．2横梁的剪力分布形式比较1)单箱双室断面对应的横梁剪力分布形式。有3道腹板将纵向荷载传递于中横梁，横梁剪力分布见图6。2l8002l30083006700⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯II

8、l⋯I⋯

9、

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12、l图6单箱双室截面中横梁剪力分

13、布图(kN)2)单箱单室断面对应的横梁剪力分布形式。若只有2道腹板将纵向荷载传递于横梁．则横梁剪力分布见图7。图7单箱单室截面横梁剪力分布图从图6和图7中可以看出．单箱单室桥梁的横梁．剪力集中分布于支座和腹板之间．由于基本不受剪力影响．在支座间设置人孔只需进行适当配筋设计，对平面杆系的梁单元计算结果影响不大：对于单箱双室桥梁。在横梁上每个箱室设置人孔孔洞．受分布剪力影响较大．对截面的削弱是否安全．必须进行进一步分析。3空间有限元模型预应力混凝土中横梁开孔的力学状况较复