无应力状态法在港珠澳大桥钢-混组合梁中应用研究

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1、无应力状态法在港珠澳大桥钢-混组合梁中应用研究　　摘要：自重荷载作用下的简支钢-混组合梁在一次成形和分阶段成形虽然两种状态的结构体系、荷载、边界条件都一致，但是竖向挠度却不相同。本文将对一次成形和分阶段成形和应用无应力状态法分阶段成形的钢-混组合结构进行挠度比较分析，根据分析结果，进而在工厂施工预制阶段将选择无应力状态法（胎膜）使钢-混组合梁分阶段成形的无应力状态量与一次成形结构一致，以保证简支状态的组合梁挠度变形向理想目标（一次成形）状态的位移变形逼近。关键词：无应力状态法；无应力长度；无应力曲率；钢-混组合梁中图分类号：F416.31文献标

2、识码：A文章编号：Abstract:Althoughstructuralsystem,loads,boundaryconditionsofsimplysupportedsteel-concretecompositebeamswhichundertheconditionsoftheprimarymoldedandphasedmoldedarethesame,buttheverticaldeflectionisnotthesameunderself-weightloads.Thisarticlehadacomparativeanalysisofst

3、eel-concretecompositestructureundertheconditionsoftheprimary10molded&phasedmoldedandunstressedstatelawinphasesmolded,accordingtotheanalysisresults,fromtheprefabricatedstageon,unstressedstatelengthandcurvature(membranes)inphasesmoldedofsteel-concretecompositebeamsconsistentwi

4、ththeconditionoftheprimarymoldedwhichtoensurethesimplysupportedcompositebeamdeflection&deformationapproximatewiththetargetstateofprimarymolded.Keywords：Unstressedstatelaw；Unstressedlength；Unstressedcurvature；Steel-concretecompositebeam0引言10上世纪60年代至70年代大规模兴起的桥梁分阶段施工技术在很大程度上丰富

5、了桥梁上部结构的建造方法,促进了桥梁技术的发展。分阶段施工桥梁一个比较大的难题就是桥梁施工过程和由这一过程形成的成桥状态的结构分析问题，经典力学的结构分析方法是不考虑结构的形成过程的。传统的分阶段施工桥梁分析方法通过分阶段计算出的结构内力和位移的数值累加建立起过程状态和最终成桥恒载状态的联系,解决过程状态的效果较差。本文以港珠澳大桥九州航道桥以西潜水区非通航孔桥6×85m钢-混组合连续梁桥为背景，结合中铁大桥局总工秦顺全提出的解决桥梁分阶段施工理论控制方法——无应力状态法，以解决分阶段施工制作成形的钢-混组合梁在简支状态自重荷载工况下的挠度与一

6、次成形结构一致。1概述该体系为简支变连续结构，取简支状态中跨M粱段（如图1-1）为分析对象，该粱段为钢-混组合梁，钢箱梁采用Q345qD钢材，桥面板采用C60混凝土预制桥面板(工厂存放6个月后安装)，其中墩顶两端各约12m范围内的桥面板为体系转换后顶升墩顶钢箱梁的后浇带，待混凝土达到设计强度后，张拉纵向预应力筋。注：在本文只想说明无应力状态法分阶段施工组合梁的变形与一次成桥一致，为了方便分析，分析时不予考虑组合梁的预拱度，即预拱度为零，现场施工时需将胎膜按预拱度线形制作，本文胎膜为平直现形。图1-1M粱段Fig1-1.Mbeamsegment2

7、有限元建模本粱段采用midas/civil102010来建立模型，该模型主梁划分为100个单元（1～100单元），桥面板划分为38个单元（101～138单元），桥面板与钢箱梁采用弹性连接中的刚性连接，这里弹性连接模拟的是剪力钉的作用。建模过程中考虑时间依存效应，即考虑收缩徐变，用混凝土材龄为180天来模拟混凝土桥面板存放6个月时间。本文只做简支阶段的变形分析，所以整个施工过程荷载仅考虑自重。本文分别建立3个模型来模拟一次成形结构，分阶段成形结构，用无应力状态法成形结构，进而来说明采用无应力状态法使分阶段成形钢-混组合梁结构挠度向理想目标成形结构

8、（一次成形结构）逼近。3一次成形组合梁简支状态挠度计算经典的结构分析方法是不考虑结构的形成过程的,或者说经典力学的分析方法是在已经形成整体的结构（一次