浅议黄泥咀大桥力学特性分析

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1、浅议黄泥咀大桥力学特性分析李大山陕丙省水利电力勘测设计研究院陕丙丙安710001采用有限元模型进行黄泥咀大桥结构力学特性分析，并进行适当的修正，同时釆用适合求解大型特征值问题的lanczos法进行黄泥咀大桥自由振动特性的分析，为该桥的设计和施工提供有效的理论指导关键词：桥梁工程；刚构桥-连续梁组合体系桥梁；有限元分析；自由振动1工程概况：陕丙省引汉济渭工程是陕丙省最大的跨流域调水工程，工程的建设将惠及整个关中地区。其主要水源地三河U水库的建成将导致汉中市佛坪县蒲河和椒溪河两岸的居民出行交通中断，为确保当地百姓的正常生活不受影响，需对

2、佛坪县陈家坝至三河口的交通道路进行复建（简称三陈路），黄泥咀大桥是三陈路上的控制性工程，横跨椒溪河库区。桥梁全长550m,桥梁上部结构为75m+3×130m+75m的预应力混凝土刚构-连续梁组合结构，桥面净宽为0.5m（防护栏）+7.0m（行车道）+0.5m（防护栏）。承台面以上最大桥高93.7米。下部桥墩为实心板式墩、桩基础，桥台为柱式台、桩基础。桥梁设计荷载为公路—II级，设计行车速度30km/h;设计洪水频率1/100,最高蓄水位1/500;地震动峰值加速度0.15g，反应谱特征周期为0.35s，场地类型为111类

3、；基木风速为10年一遇21.3m/s,100年一遇25.2m/s。2力学特性分析：在进行力学特性分析前，先建立有限元模型，基于有限元计算荷载的选取情况，木次结构验算主要考虑的荷载组合有三种，具体为：组合I:永久作用+汽车荷载组合II:永久作用+汽车荷载4•整体升温+正温度梯度组合m:永久作用+汽车荷载4■整体降温+负温度梯度实际在查看结果吋，针对以上三种组合又考虑了承载能力极限状态、正常使用极限状态短期组合、正常使用极限状态长期组合、弹性应力状态及艽相关的包络状态等15种情况。2.1承载能力极限状态验算黄泥咀大桥主桥箱梁按照预应力混

4、凝土A类构件设计，承载能力极限状态的验算按照《公路桥涵通用设计规范(HGD60-2004)》中的第4.1.6条的基本组合规定进行承载能力极限状态的验算。不冋荷载组合下箱梁正截面抗弯承载力验算结果见图1所示。图1正截面抗弯承载能力验算结果图(单位：kN?m)由图1可知，三种不同荷载组合下主梁正截面抗弯承载能力均满足规范要求,弯矩效应最大截面为2#主墩墩顶截而，中间三个主跨跨中截面极限承载能力虽然满足要求，但附近安全富余系数相对较小。不同荷载组合下箱梁截面抗剪承载能力验算结果见图2所示。图2截面抗剪承载能力验算结果图(单位：kN)由图2

5、可知，三种不同荷载组合下主梁截面抗剪承载能力均满足规范要求，剪力效应最大截面为靠近2#主墩墩顶截而，抗剪安全富余系数跨中也相对较小。2.2正常使用极限状态验算(1)正截面抗裂验算根据验算结果，在短期效应和长期效应组合下，主梁上下缘应力均满足现行桥梁规范的相关要求。(2)斜截面抗裂验算根据计算结果，主梁截面最大主拉应力为0.486714MPa,远小于规范规定的C55混凝土的0.5ftk=1.37MPa,主梁斜截面按抗裂满足规范相关要求。(1)结构刚度的验算黄泥咀大桥主梁采用C55混凝土，挠度长期增长系数为1.3875。根据冇限元计算结

6、果，并考虑挠度增长系数后，边跨部分最大下挠为50.89mm，远小于L/600=75000/600=125mm；中跨部分最大下挠为139.00mm,远小于L/600=130000/600=266.67mm。因此，黄泥咀人桥结构整体刚度满足现行桥规范的相关规定，结构整体性较好。2.3持久状况应力验算(1)正截面法向应力验算黄泥咀大桥主梁采用C55混凝土，其抗压强度标准值为35.5Mpa,因此黄泥咀大桥正截面混凝土的法向压应力的容许值为17.75Mpa,黄泥咀大桥持久状况下主梁正截面上缘最大法向压应力为17.38Mpa,主梁正截面下缘最大

7、法向压应力为12.24Mpa，均小于规范规定的容许值17.75Mpa，说明该桥的设计满足现行桥梁设计规范的相关要求。(2)斜截面主压应力验算黄泥咀大桥主梁采用C55混凝土，其抗压强度标准值为35.5Mpa,因此黄泥咀大桥正截面混凝土的法向压应力的容许值为21.3Mpa。经验算，黄泥咀大桥主梁在标准组合下斜截面最大主压应力为12.09Mpa,均小于规范规定的容许值21.3Mpa,说明该桥的设计满足现行桥梁规范的相关要求。3施工阶段分析3.1施工阶段应力验算黄泥咀大桥施工过程中三种最不利状态下主梁截面的上、下缘基本上均为压应力，截面混凝

8、土最大法向压应力值为15.05Mpa，远小于混凝土的法向压应力的容许值24.85Mpa；仅在悬臂段预应力钢束的局部锚固部位出现很小的拉应力,最大拉应力为0.36Mpa，远小于预应力混凝土A类构件的也允许拉砬力，因此黄泥咀大桥施工阶段的