宽桥面连续组合梁桥结构体系受力探究

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1、宽桥面连续组合梁桥结构体系受力探究　　摘要：本文基于宽桥面大跨度连续组合箱梁桥在设计与施工中的关键问题，以杭州市九堡大桥引桥为研究对象，采用空间实体和板壳单元分别模拟混凝土和钢梁构件，得到不同活载分布、环境整体温度和局部温度变化、收缩、徐变等荷载效应下及其组合下结构在纵桥向受力的精细化分析。关键词：宽桥面，大跨度连续组合箱梁，受力性能分析中图分类号：U445文献标识码：A文章编号：近年来在一系列重大工程的推动下，我国桥梁工程建设水平得到了跨越式的发展，钢-混凝土组合桥梁结构在我国得到了较大的应用发展,从中小跨径桥（20-2

2、5m）到大跨径斜拉桥（近1000m）结构都有组合结构的应用。组合结构桥在发展中形成了多种多样的结构形式与施工方法。在组合结构的设计及施工中，需要结合具体的建设条件、环境条件，全面考虑各个外界及内部的影响因素，尤其对于跨度相对来说较大的宽桥面桥梁来说，其力学特性复杂、设计及施工难度大，因此有必要从力学性能、经济性、施工可行性等角度出发，对这类组合结构桥梁在设计与施工中的关键问题进行研究。本文以九堡大桥工程为依托，对宽桥面连续组合梁桥结构受力体系进行研究。51、工程概述依托工程为杭州市九堡大桥，大桥全长1855m，孔跨布置为：

3、55+2×85+77+26m（北引桥）+3×210m（主航道桥）+55+9×85+77+26m（南引桥）。本文主要以引桥部分的连续组合箱梁桥为研究对象，对宽桥面大跨径连续组合梁桥在设计与施工中的一些问题进行研究。引桥桥型布置如图1所示，连续组合梁跨径为85m，大桥设双向6车道及两侧各宽3m人行道，标准桥面宽度31.5m。图1引桥纵断面图2、结构纵向体系受力分析纵向体系受力分析采用空间实体和板壳单元详细模拟钢-混凝土组合梁各部分构件，计算分析了成桥状态下恒载、不同活载分布、环境整体温度和局部温度变化、收缩、徐变等因素对组合梁

4、受力的影响，得到不同荷载效应组合下的结构受力情况。（1）有限元模型及荷载模拟采用了大型通用有限元计算程序ANSYS对组合梁在运营情况下的受力进行计算分析。计算模型采用空间实体有限元模型，其中组合梁的混凝土采用了体单元模拟、钢梁采用了壳单元模拟、钢梁中的横向撑杆采用了梁单元模拟、预应力钢束采用了杆单元模拟。5在运营情况下组合梁受力分析考虑的主要荷载有：1）成桥状态下结构恒载和预应力：2）车辆活荷载：根据横向车道和纵向分布情况，考虑了横向折减系数和纵向折减系数，把车辆荷载施加在机动车道对应的顶板混凝土的上表面。3）人群荷载：根

5、据人群荷载在桥梁上作用的位置把人群荷载施加在人行道对应的顶板混凝土的上表面。4）收缩徐变效应：组合梁混凝土在长期荷载作用下的收缩、徐变效应。5）温度效应：温度效应对组合梁的影响考虑了均匀温度和梯度温度作用，其中均匀温度包括了整体升温和整体降温。经计算在恒载作用下，钢梁顶板在跨中各个墩顶处受拉，其中在PN4墩和PN3墩处拉应力达到了145MPa，顶板在各跨的跨中位置受压，其中在PN5墩与PN4墩间的压应力较大，最大压应力为123MPa。在各个墩顶支座处由于应力集中，最大应力在PN4墩处达到了270MPa。混凝土桥面板总体上受

6、压，在跨中各个墩顶处以及在有体外预应力拉索转向位置截面的钢梁顶板局部位置受拉，其中拉应力超过0.3MPa的范围很小，大部分桥面板的压应力在2MPa~4MPa之间。53、结构横向体系受力分析横向体系受力分析采用空间实体和板壳单元分别模拟混凝土和钢梁构件，计算分析了恒载及各种不同活载分布作用下的组合梁受力特性，得到不同荷载效应组合下的结构受力情况。为了分析横向加劲系统的受力分布特点，对结构进行如下荷载工况作用下的计算分析，结构活载分布如图3.7所示：CASE1：恒载（自重+二期，未考虑桥面板安装过程、桥面板横向预应力）CASE

7、2：活载1（六车道均布，车间距2.6m，重轴位于横梁顶）CASE3：活载2（六车道均布，车间距2.6m，重轴位于两横梁之间）CASE4：活载3（四车道靠近道路中心线，车间距1.3m，重轴位于横梁顶）CASE5：活载4（四车道靠近道路中心线，车间距1.3m，重轴位于两横梁之间）CASE6：活载5（四车道靠近道路两侧，车间距1.3m，重轴位于横梁顶）CASE7：活载6（四车道靠近道路两侧，车间距1.3m，重轴位于两横梁之间）5CASE8：活载7（三车道靠近道路两侧，非对称加载，车间距1.3m，重轴位于横梁顶）CASE9：活载8

8、（三车道靠近道路两侧，非对称加载，车间距1.3m，重轴位于两横梁之间）计算结果及分析通过以上对结构纵向及横向的受力分析，我们可以发现就结构在刚度、强度等方面均满足使用要求，得到了宽箱截面连续组合箱梁在各种活载分布情况下节点受力性能。表3.15各工况下节点板应力计算结果汇总(MPa)4、结论通过以上对结构