支座布置方式对混凝土斜交连续箱梁桥受力影响分析
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第46卷第9期0000年5月V v U26Nr.9May.2020•129•山西建筑SHANXT ARCHITECTURE文章编号:3696825(2020)67-9169-99多跨斜交现浇箱梁支座布置方式分析王趁江(珠海市斗门区白藤湖旅游城集团公司,广东珠海517100)摘要:通过对斜交现浇箱梁的研究分析,斜交箱梁如何正确布置支座是比较复杂的问题,此种复杂结构的支座布置及支反力求解应采用空间模型计算,合理支座布置不仅保证桥梁结构安全,还能降低造价、减轻后期桥梁养护工作。
关键词:斜交箱梁,支座布置,空间模型中图分类号:U429文献标识码:A随着现代交通设施的大力发展,公路、城市立交日益增多,受用道路总体线形的限制,桥梁在跨越河流、道路、站场等障碍物时,随着交通基础设施的建设出现了能够很好的适应地形、改善道路线性,降低工程造价的斜交桥梁。
常规的斜交桥通常采用预制简支结构形式,近年来因景观和跨越障碍物的特殊要求,斜交桥梁选用抗弯、抗扭刚度和安全系数高的等截面和变截面现浇箱梁。
1计算方法常规的桥梁计算采用的平面杆系模型,但是平面杆系模型计算只能反映出平面受力特性,不能够真实反映出桥梁的空间受力特性,如桥梁的横向受力,支座的空间受力不能反映出来,对于斜交箱梁这种复杂结构需用空间模型计算,如空间实体模型、板壳模型能更好的反映桥梁的实际受力结构,但是工作量比较大,建模过程中模拟不准确容易出错,造成分析失真现象,采用梁格法可避免以上问题,也能反映出结构的受力情况,满足设计需要。
用等效梁格代替桥梁上部结构,将分散在板、梁每一区段内的弯曲刚度和抗扭刚度集中于最邻近的等效梁格内,实际结构的纵向刚度集中于纵向梁格构件内,横向刚度集中于横向梁格内。
理想的刚度等效原则是:当原型实际结构和对应的等效梁格承受相同的荷载时,两者的挠曲将是恒等的,并且每一梁格内的弯矩、剪力和扭矩等于该梁格所代表的实际结构部分的内力。
由于实际结构和梁格体系在结构特性上的差异,这种等效只是近似的,但对一般的设[]唐利科,贾毅,纪云涛,等.高墩大跨连续刚构桥的荷载试验铁道建筑,2017(7):43-46.[4]贾毅,王永宝,廖平.金鱼大桥成桥荷载试验研究[J]铁道建筑,203(6):33-35.计,梁格法的计算精度是足够的。
斜交角度对简支转连续斜T梁桥受力影响研究朱小林【摘要】为研究斜交角度对简支转连续斜T梁桥受力特性的影响,采用有限元软件Midas/Civil建立斜T梁桥三维数值模型,分别探讨在恒载和移动荷载作用下,不同斜交角度的斜T梁桥受力变化规律.研究结果表明:1)恒载作用:斜交角度的增大对弯矩的影响较小,扭矩会随之增大,剪力和反力会先增大后减小;2)移动荷载作用:当斜交角度小于30°时,弯矩、扭矩、剪力和反力变化幅度均较小;而斜交角度大于30°时,弯矩、剪力和反力均开始急剧减小,扭矩开始急剧增大.研究结果可为简支转连续斜T梁桥的设计提供理论参考.【期刊名称】《兰州工业学院学报》【年(卷),期】2019(026)004【总页数】6页(P14-19)【关键词】斜交角度;斜T梁桥;弯矩;剪力【作者】朱小林【作者单位】山西省交通规划勘察设计院有限公司,山西太原 030012【正文语种】中文【中图分类】U442简支转连续斜T梁桥是一种在国内外城市桥梁和高等级公路中应用广泛的新型梁桥,因其具有良好的行车安全性和舒适性等优点,逐渐成为中小型梁桥中极具代表性梁桥之一[1-2].但是,随着桥梁建设技术的不断优化,始终未能改善简支转连续斜T梁造价成本高、工期长且施工难度大等缺陷,成为当下亟待解决的桥梁设计难题[3].近年来,简支转连续T梁桥大多设计为正交桥,其研究体系也比较完善,例如:朱小青等[4]研究了先简支后连续T梁桥全过程力学行为及极限承载力的变化规律;丁鹏等[5]对简支变连续T梁桥负弯矩区段构造改进技术展开了深入研究.江大全等[6]对简支转连续桥梁结构施工控制技术进行了深入探讨;王虎盛等[7]对基于不同规范的简支转连续施工连续梁桥确定性及可靠性进行了对比分析;庄一舟[8]对空心板简支梁桥无缝连续化改造支座选择优化进行了深入研究;但上述研究基本从正交角度来对简支转连续T梁桥的施工方式和受力情况进行对比分析,而对于斜桥展开的研究相对较少,因此,开展对斜T梁桥的研究具有工程实践意义.本文通过建立不同斜交角度的简支转连续T梁桥数值模型,深入探讨恒载和移动荷载作用下斜T梁桥的受力变化规律.1 工程介绍以某跨径为4×23 m的简支转连续斜T梁桥为背景,该桥梁由4×23 m预应力混凝土连续斜交T梁横向组合连接构成,全长285 m,斜交角度布置为40°,其上部结构布置为C50混凝土连续T梁,荷载等级设计为公路-I级,结构设计安全等级为一级.其桥面宽度为16 m,车道设计为:双向4车道+防撞墙,横向布置7片预制T梁,其中T梁高度为1.85 m,边梁、中梁和横隔梁现浇段的长度分别为2.0、1.8和0.5 m.桥面铺装设计为:10 cm(钢筋混凝土)+防水层+9 cm(沥青混凝土).施工方法采用先简支后结构连续方法,其结构截面如图1所示.2 模型建立运用有限元软件Midas/Civil建立该斜T梁桥的数值模型,并以该数值模型为基础,分别建立斜交角度为0°、10°、20°、30°、40°的5种梁格模型,针对恒载和活载作用下,不同斜交角度斜T梁桥的空间受力进行分析,模型中共含节点2 243个,单元3 568个,其结构数值模型如图2所示.模型中上部结构由纵向梁格和横向梁格组成,其中主梁采用纵向梁格模拟,每片T梁轴中位置模拟1根主梁,共设置7根主梁,由下而上依次编号1~7.采用横向梁格模拟主梁之间的横向连接,每5 m 设置一横隔梁,根据梁格法建模的等效原则,模型中每2 m设置1根不考虑自重的虚拟横梁,其中横梁和主梁呈垂直相交.各支座与主梁的连接采用弹性连接中的刚性连接,刚度取值参考支座实际刚度值,对支座底部进行固定约束[9].模型中使用的主要结构材料为:C50混凝土、钢绞线和普通钢筋,其材料参数如表1所示.荷载作用主要考虑恒载和活载,对桥梁进行受力分析时,荷载作用设置为以下3种方式:1) 恒载:一期恒载(主梁钢筋混凝土26 kN/m3)+二期恒载(包含沥青混凝土、防水层和现浇层合计约为65 kN/m3);2) 活载:汽车荷载设计为公路-1级+人群活载(按《公路桥涵通用设计规范》取值);3) 恒载+活载.(a)上部结构横截面(b)中跨截面 (c)横截面图1 结构布置截面示意(单位:mm)图2 斜T梁桥模型表1 主要结构材料参数结构材料标准强度/MPa理论质量/kg弹性模量/MPa泊松比C50混凝土552 34534.5×1030.2普通钢筋3351 578200×1030.2预应力钢绞线1 8601 101195×1030.33 结果与分析3.1 斜交角度对弯矩的影响为研究不同斜交角度对斜T梁桥弯矩的影响,建立斜交角度分别为0°、10°、20°、30°、40°的5种数值模型,并针对在恒载和移动荷载作用下,斜T梁桥跨中位置最大正负弯矩的变化规律进行对比分析,得出不同斜交角度-最大正负弯矩变化曲线如图3所示.图3 斜交角度-最大正负弯矩变化曲线由图3可知:在恒载作用下,随着斜交角度的增大,最大正负弯矩均呈先增后减趋势,且变化趋势较小,其中各斜交角度最大负弯矩均要远大于最大正弯矩,说明此时斜T梁桥负向受力较大;在移动荷载作用时,随着斜交角度的增大,最大正负弯矩均呈逐渐减小趋势,其中各斜交角度最大正弯矩均要稍大于最大负弯矩;当斜交角度由0增至30°时,最大正负弯矩变小趋势较为缓慢,而当斜交角度超过30°时,最大正负弯矩减小趋势较大;因此可知,当斜交角度超过30°时,对斜T梁桥的最大正负弯矩影响较大.3.2 斜交角度对扭矩的影响通过建立斜交角度分别为0°、10°、20°、30°、40°的5种数值模型,并针对恒载和移动荷载作用下斜T梁桥支承处最大正负扭矩的变化规律进行对比分析,得出不同斜交角度-最大正负扭矩变化曲线如图4所示.图4 斜交角度-最大正负扭矩变化曲线根据图4可知,在恒载作用下:随着斜交角度的增大,最大负扭矩不断减小,而最大正扭矩呈先增后减再增趋势,在10°~30°范围内,最大正扭矩变化趋势较大,当斜交角度为20°时,最大正扭矩达到最大值;在斜交角度为0时,最大正负扭矩均为最小值,说明随着斜交角度的增大,最大正负扭矩整体呈增大趋势.在移动荷载作用时:随着斜交角度的增大,最大正扭矩呈先减后增趋势,最大负扭矩呈先增后减再增趋势,而最大正负扭矩整体均呈增大趋势;当斜交角度超过30°时,最大正负扭矩的变化趋势明显增大.分析表明,斜T梁桥斜交角度的增大,会增加结构支承处的扭矩值,容易导致结构支承处向上翘起变形,因此控制斜交角度能有效防止扭矩过大造成的结构变形.3.3 斜交角度对剪力的影响分析了斜交角度分别为0°、10°、20°、30°、40°的5种数值工况,并对在恒载和移动荷载作用下,1~7号主梁中梁端处、中支承处和边支承处剪力的变化规律进行对比分析,得出:1) 恒载作用下不同斜交角度-截面剪力值变化曲线如图5所示.(a) 梁端处(b) 中支承处(c) 边支承处图5 斜交角度-恒载作用下截面剪力值变化曲线由图5(a)可知,随着斜交角度的增大,7根主梁梁端处的剪力值均呈先增后减趋势;当斜交角度小于30°时,梁端处剪力值整体变化幅度较小,而当斜交角度超过30°时,主梁梁端处剪力值的变化幅度均逐渐增大;在斜交角度为10°时,主梁4、5、6、7梁端处剪力值达到最大值,斜交角度为30°时,主梁1、2、3梁端处剪力值达到最大值.分析图5(b)可知,主梁2、3、4、5、6中支承处的剪力值随着斜交角度的增大呈先增大后减小趋势,且整体变化趋势大致相似;随着斜交角度的增大,主梁1中支承处的剪力值不断增大,主梁7中支承处的剪力值则不断减小,且变化幅度都较大;当斜交角度大于30°时,各主梁中支承处的剪力值变化较为明显.分析图5(c)可知,随着斜交角度的增大,各主梁边支承处的剪力值变化规律与中支承处的剪力值变化规律基本相似,主梁1和7的变化幅度较为明显,其他主梁边支承处的剪力值变化较为平缓,斜交角度超过30°时,各主梁边支承处的剪力值变化幅度也明显增大.2) 移动荷载作用下不同斜交角度-截面剪力值变化曲线如图6所示.(a) 梁端处(b) 中支承处图6 斜交角度-移动荷载作用下截面剪力值变化曲线根据图6(a)可知,当斜交角度由0°增至30°时,7根主梁梁端处剪力值变化幅度均较为平缓,而当斜交角度超过30°后,除主梁2剪力值稍微增大之外,其他6根主梁梁端处的剪力值均开始急剧减小;当斜交角度为40°时,1、2号主梁梁端处剪力值要远大于其他主梁.分析图6(b)可知,当斜交角度小于30°时,1~7号主梁中支承处的剪力值变化幅度较小,当斜交角度大于30°时,1~6号主梁中支承处的剪力值开始急剧减小,而2号主梁中支承处的剪力值开始急剧增大;当斜交角度为40°时,1~7号主梁中支承处的剪力值分别达到最小和最大值,其中1、2号主梁剪力值远大于其他主梁.1~7号主梁边支承处的剪力值变化规律与中支承处剪力值变化规律大致相似.3.4 斜交角度对支反力的影响为研究不同斜交角度对斜T梁桥反力的影响,考虑了斜交角度分别为0、10、20、30、40°的5种模拟工况,并针对恒载和移动荷载作用下,1~7号主梁中梁端、中支承和边支承处支反力的变化规律进行对比分析,得出:1) 恒载作用下不同斜交角度-支承处支反力变化曲线如图7所示.(a) 梁端处(b) 中支承处(c) 边支承处图7 斜交角度-恒载作用下支反力变化曲线由图7(a)可知,随着斜交角度的增大,2~6号主梁梁端处支反力均呈先增后减趋势且变化趋势大致相似,当斜交角度小于10°时,变化幅度较为明显;1和7号主梁梁端处支反力随着斜交角度的增大分别不断减小和不断增大,当斜交角度大于30°时,变化幅度最大.分析图7(b)可知,随着斜交角度的增大,2~7号主梁中支承处支反力呈先增大后减小趋势,1号主梁中支承处支反力则不断增大;当斜交角度大于30°时,1~7号主梁中支承处支反力变化趋势最为明显.分析图7(c)可知,随着斜交角度的增大,7根主梁中边支承处支反力均呈先增大减小趋势,且整体变化趋势基本一致;当斜交角度小于10°时,7根主梁边支承处支反力急剧增大,当斜交角度有10°增至30°时,边支承处支反力变化趋势比较稳定,当斜交角度超过30°时,边支承处支反力开始急剧减小.2) 移动荷载作用下不同斜交角度-支承处支反力变化曲线如图8所示,其中边支承处支反力变化曲线与中支承处基本相同.根据图8可知,随着斜交角度的增大,1~7号主梁梁端处、中支承处及边支承处支反力均呈相同变化趋势,梁端处支反力整体较小.当斜交角度由0°增至30°时,1~7号主梁梁端处、中支承处及边支承处支反力变化幅度均较小,而当斜交角度超过30°时,1~7号主梁梁端处、中支承处及边支承处支反力均开始急剧下降.由此可知,斜交角度超过30°时,对斜T梁桥的反力影响较大.(a) 梁端处(b) 中支承处图8 斜交角度-移动荷载作用下支反力变化曲线4 结论1) 在恒载作用下,斜交角度的变化对弯矩的影响较小.在移动荷载作用下,斜度小于30°时,弯矩比较稳定,而当斜度大于30°时,弯矩开始急剧减小.2) 在恒载作用下,随着斜度的增大,最大正负扭矩整体呈增大趋势.在移动荷载作用下,当斜度小于30°时,扭矩变化趋势较小而,当斜度大于30°时,扭矩开始急剧增大.因此为防止扭矩过大造成的结构支承处变形,需将斜度控制在适宜的角度.3) 在恒载和移动荷载作用下,随着斜交角度的增大,梁端处、中支承处及边支承处剪力均呈先增大后减小趋势变化.当斜交角度小于30°时,剪力变化幅度较小,当斜交角度大于30°时,支承处剪力开始急剧减小.4) 在恒载作用下,斜交角度有10°增至30°时,支承处支反力比较稳定,而斜交角度小于10°和大于30°时,支反力变化幅度较为明显.在移动荷载作用下,当斜交角度由0°增至30°时,支承处支反力变化幅度较小,而当斜交角度超过30°时,支承处支反力均开始急剧下降.参考文献:【相关文献】[1] XIE Huibing, WANG Yuanfeng, ZOU Ruofei. Reliability analysis of RC T-beam highway bridges in China based on a virtual bridge dataset[J]. Engineering Structures,2015,104:133-140.Hasançebi,Taha Dumlupnar. Linear and nonlinear model updating of reinforced concrete T-beam bridges using artificial neural networks[J]. Computers and Structures,2013,119:1-11.[3] 文勇,李胜华.先简支后连续T梁桥施工过程中的应力计算及监测[J].公路交通技术,2011(2):79-81.[4] 朱小青,陈代海,陈淮.先简支后连续T梁桥全过程力学行为及极限承载力分析[J].铁道科学与工程学报,2016,13(1):89-95.[5] 丁鹏,杨拯,朱超,等.简支变连续T梁桥负弯矩区段构造改进技术研究[J].公路,2018,63(4):86-93.[6] 江大全,朱宝君,张苗,等.简支转连续桥梁结构施工控制技术[J].施工技术,2017,46(S1):970-972.[7] 王虎盛,董峰辉,张璐军,等.基于不同规范的简支转连续施工连续梁桥确定性及可靠性对比分析[J].公路工程,2015,40(2):234-238.[8] 庄一舟,徐亮,黄福云,等.空心板简支梁桥无缝连续化改造支座选择优化分析[J].福州大学学报:自然科学版,2016,44(4):487-496.[9] 翟鹏飞.斜交梁桥空间模型支座反力参数化研究[J].山西交通科技,2014(6):74-76.。
均布荷载作用下简支斜梁桥受力分析摘要:斜梁桥相对于正交桥而言,具有不规则的空间结构,其结构反应和受力特点更为复杂,如弯扭耦合现象等,故斜梁桥的力学性质和施工方法比正交桥复杂的多。
因此,对斜梁结构的受力特性和计算方法的研究是十分必要的。
本文对简支单斜梁的内力进行计算,对于连续斜梁桥利用Midas/civil软件建立了梁格模型,计算出内力,并由此展开讨论。
关键词:斜梁桥;Midas/civil;梁格法1 引言1.1 斜梁桥的定义斜梁桥指的是桥梁的纵轴线与其跨越的河流流向或路线轴向不相垂直的桥梁。
1.2国内外研究现状1.2.1国内斜梁桥研究现状我国学者在对斜梁桥的研究起步较晚,尽管如此,我国的专家学者在斜梁桥的研究方面也有一定成果,主要有以下几点:1)荷载内力及横向分布系数的研究郑振飞曾提出“广义梁格分析法”,也称“横梁分析法”,即把横梁视为连续梁弹性支撑在主梁上,用差分法或位移法计算斜梁桥内力,并得出了主梁的横向分布规律。
2)单跨斜支撑梁桥的研究姚玲森提出,单跨斜支撑梁会承受弯曲及扭转。
1.2.2国外斜梁桥研究现状根据相关统计,国外在研究斜梁桥的设计理论及方法过程中,大概出现以下几种方法:1)数值计算法随着计算机的发展,在进行结构分析时数值计算法也得到了广泛应用。
2)对正桥理论进行修正的方法该方法主要是将正交桥的横向分布理论修正后,用于分析斜交梁桥的荷载横向分布问题。
1.3本文主要研究内容本文首先推导简支单跨斜交桥在均布荷载作用下任意截面的内力公式,通过Midas/civil建立简支连续斜交桥模拟在均布荷载情况下的受力情况。
2 简支单斜梁桥内力计算2.1均布荷载时任意截面内力计算如图所示的平行四边形单梁跨径为,斜交角为,抗弯刚度和抗扭刚度分别为和,试推导超静定简支单梁在均布荷载作用下截面内力和支反力计算公式。
图1简支斜梁桥在基本结构中,将B点抗扭约束解除称为基本结构,用(赘余约束)代替,此时的基本结构为静定结构,此时可建立三个平衡方程。
斜交连续梁受力特点研究了这么久斜交连续梁受力特点,总算发现了一些门道。
斜交连续梁啊,它的受力可不像咱们想象的那么简单。
首先想到的就是这个斜交角度的影响。
你看啊,如果这个梁是直直的跟支座什么的都正正好好的,受力就很直观,力都是规规矩矩的沿着梁的方向传导。
可是斜交梁就不一样喽,就好比一个歪着身子站着的人要承受一个从正面来的推力,这个力的传播方向就很奇怪。
比如说有个斜交连续梁桥,车在上面走,重量就会引起力的作用。
因为梁是斜着的,车的重量不是像在直桥那样垂直向下传导,而是有个斜着的分力。
这个分力会让梁的一边受力比另一边多。
我就挺疑惑的,那这个受力多的一边会不会就变形比较严重呢?到底变形多少合适,又怎么来控制这个变形呢。
还有啊,连续梁是连着多个支座的,斜交连续梁在支座上的反力分配也很特别。
正常的连续梁,支座们分担力好像比较均等,但是斜交连续梁就感觉像是一群小伙伴里,有些力气大的要多分担点。
比如梁的一端支座,靠近力斜向作用的一边可能就要承担更大的力。
这样就会对支座的耐久性或者安全性产生影响。
我开始就不明白为啥会这样,后来我就想,这就好比是一群人抬东西,如果东西歪着放,那靠近歪的那边的人肯定就更吃力一些。
另外啊,斜交连续梁在受到横向力的时候也不像直梁那么简单。
横向力一来,梁的扭转现象就比较复杂。
就像咱们拧麻花,直的麻花好拧,斜着的麻花就感觉哪哪都不对劲,不知道力到底都拧到哪去了。
这个扭转和弯扭耦合效应对梁的整体稳定性肯定是有影响的,但是具体的影响范围和计算公式,我还在思考之中呢。
总体来说呀,斜交连续梁的受力就像一场复杂的交响乐,各个因素都在其中扮演着独特的角色,要把它搞明白,还真得花不少功夫。
这就是目前我发现的斜交连续梁受力特点方面的一些事儿。
斜交箱梁桥的空间受力分析及其施工监控的开题报告摘要:斜交箱梁桥的设计及施工是桥梁工程中的重要环节,同时也是结构工程领域中的研究热点之一。
本文以一座斜交箱梁桥的设计与施工为背景,着重探讨了该桥梁的空间受力分析及其施工监控。
本文首先介绍了斜交箱梁桥的结构特点,然后对桥梁的施工监控系统进行了详细的讨论,包括监控设备、数据传输等方面的内容。
接着,本文详细分析了该桥梁在施工过程中可能会遇到的空间受力问题,并提出了相应的解决方案。
最后,通过对实际工程的分析,验证了本文的分析方法和方案的可行性。
关键词:斜交箱梁桥;空间受力;施工监控一、引言斜交箱梁桥是目前国内外常用的一种桥梁结构形式,其独特的结构特点使得它在大跨径、高速公路等领域中具有重要的应用价值。
随着国家基础设施建设的不断发展,斜交箱梁桥的建设事业也日益兴盛。
然而,在实际的工程应用中,往往会遇到各种各样的问题,其中空间受力问题是斜交箱梁桥施工过程中最为常见的一种。
本文以某座斜交箱梁桥的设计与施工为背景,对其空间受力进行了详细的分析,并提出了相应的解决方案。
此外,本文还介绍了斜交箱梁桥的施工监控系统,包括监控设备、数据传输等方面的内容,旨在为该桥梁的施工过程提供科学、可靠的保障措施,提高施工效率并保证施工质量。
二、斜交箱梁桥的结构特点斜交箱梁桥由箱梁和斜交桥墩组成,其结构特点主要包括:一、梁体采用钢筋混凝土或预应力混凝土结构,具有较好的承载能力和抗震能力;二、箱梁截面形状多样,可根据不同的设计要求进行调整;三、斜交桥墩与箱梁呈一定的角度,这有助于减小结构受力和振动的影响。
斜交箱梁桥在设计和施工过程中,需要考虑多种因素,如强度、刚度、支座摩擦、地震等,因此对于其空间受力特性的研究显得尤为重要。
三、斜交箱梁桥施工监控系统为了掌握桥梁的施工过程、提高施工效率及保证施工质量,需要建立一个完整的施工监控体系。
整个监控体系主要包括监控设备、监控数据处理系统和监控控制中心三个部分。
斜交转正交现浇预应力混凝土连续箱梁桥设计【摘要】随着国家经济的发展,业主对公路设计的要求不断提高,受主线与被交路(或河流流向)斜交及邻近联跨桥梁布孔影响,桥梁支点斜向布置转为正交布置这种斜转正受力形式的桥梁必将越来越多。
本文结合一座斜转正桥梁的设计实例,提出了一些较为可行的思路和方法,对该型桥梁结构受力特点及结构分析中应注意一些事项,供今后类似桥梁设计参考。
【关键词】公路桥梁斜交转正交布孔方案结构分析The design of PC continuous Box-girder Bridge Transferring skew into OrthogonalityZhang Zhongxiao 1Zhang Jianxun 2(1 Zhongjiao Tongli construction Co. ,LtdXian 7100002 Zhengzhou branch of Shenzhen municipal design and research institute Co., LtdZhengzhou 45000)Abstract : With the development of national economy, the owner’s requirements for highway bridge design continually increase. Due to the influence of skew of main line and cross road, as well as adjacent bridge opening arrangements, such bridge, whose support is not skew but orthogonal with cross road, will become more and more popular in the future. Based on a design example of this kind of bridge, this paper provides some feasible ideas and methods to conduct force analysis of such bridge for designers’reference.Key words : highway bridge; Transferring skew into Orthogonality ;bridge opening arrangements;Structural Analysis1 概述从莞高速公路东莞段樟木头互通主线左线桥(以下简称“本桥”或“该桥”),跨径组成为(28+45+28)+(2×25)+(2×23)m,全桥三联。
支座布置方式对混凝土斜交连续箱梁桥受力影响分析
作者:李文涛
来源:《装饰装修天地》2016年第06期
摘要:针对混凝土斜交连续箱梁截面抗扭刚度大,弯扭耦合严重,钝、锐角侧支座反力分布不均,导致支座脱空、梁体位移等严重影响结构安全的问题,通过具体工程实例,建立梁格模型,分析不同支座布置方式和支座预偏心值对斜交连续箱梁内力分布的影响。
总结出有效减小支座不均匀反力,改善梁体内力分布的方法,具有较好的工程设计参考价值。
关键词:混凝土斜交连续箱梁桥;梁格模型;支座布置方式;支座预偏心值;
引言
受用道路总体线形的限制,桥梁在跨越河流、道路等障碍物时,不可避免的需要采用斜交的方式。
早期斜交桥通常采用预制、多孔、简支的结构形式,近年来随着公路和城市交通事业的大力发展,出现了越来越多的斜交连续箱梁桥型。
一、斜交连续箱梁结构特点
斜交连续箱梁为整体箱室结构,具有截面抗扭刚度大、整体稳定性好、抗畸变能力强的特点,与其他类型斜交桥相比斜交箱梁桥具有以下几个特点:
1.截面抗扭刚度大,弯扭刚度比较一般多梁式预制结构要小,结构弯扭耦合现象更为严重。
2.反力分布特点,钝、锐角侧支座反力分布不均现象比多梁式预制结构严重,对于大斜度连续箱梁甚至会出现支座脱空现象。
二、支座布置形式的选择
斜交桥支座类型主要有两种:抗扭支座和单点铰支座。
常用支座布置方式主要有:
1.两端边支座通常采用抗扭(双支座)的形式,可以有效提高主梁的横向抗扭性能,。
2.中墩常用支座形式有两种:一、抗扭(双支座);二、单点铰支座,是一种非抗扭支座。
此外对于斜度较大情况,为保证内力分布合理,避免支座脱空,还可在相邻抗扭支座钝角侧对单点铰支座设置预偏心。
研究资料表明支座布置形式直接影响混凝土斜交续箱梁结构受力特性,为使其内力分布合理、减小钝、锐角支座反力差并保证结构整体横向稳定,有必要对支座布置方式及预偏心的设置进行研究,为类似工程设计提供参考和借鉴。
三、支座布置方式对混凝土斜交连续箱梁内力影响
1.工程概况
本文以某市一高架桥为工程背景,跨径布置为3x30m,与地面道路斜交,斜度为30°。
上部结构采用现浇斜腹板预应力混凝土连续箱梁,梁高1.8m,桥面宽度9m,单箱双室。
2.计算模型
通过MIDAS有限元分析软件建立梁格模型进行计算分析,梁格模型如图1所示。
3.支座布置方式对结构内力的影响
为研究支座布置方式对斜交连续箱梁内力的影响,如图2所示,本文采用了2种不同的支座布置方式。
A型:桥梁各轴支座均采用抗扭(双支座)。
B型:桥梁两端边支座采用抗扭(双支座),中间支座采用单点铰支座。
1)支反力计算结果
从表1的计算结果可以看出,恒载作用下,采用A型支座布置时,边、中支座的反力差分别达71%,45%。
改为B型布置时,边支座反力差减小为46%,中支座反力与A型支座反力合接近。
活载作用下,无论是采用A型还是B型支座布置,对支反力的不均匀分布没有明显的改善,这可能是因为活载支座反力差主要是由车道荷载在加载时横向偏心造成的。
2)弯矩和扭矩计算结果
从表2,3的计算结果可以看出,恒载作用下,改为B型布置时,边支点负弯矩和中跨跨中正弯矩减小,边跨跨中正弯矩和中支点负弯矩增加,同时各截面扭矩也有所降低,而活载作用下,不同支座布置方式对结构各截面弯矩和扭矩影响不大。
4.支座预偏心对结构内力的影响
从以上分析结果可以看出,虽然通过调整支座布置形式能够有效调整结构恒载反力和内力分布,但效果还有待提高,例如改用B型支座布置后,边支点反力差由71%下降至46%,还有改善的空间,下面通过设置中支点支座预偏心的方式来研究对结构内力的影响
分析模型采用B型支座布置,对两个中支座分别设置0,0.2,0.4,0.6m的支座预偏心,预偏心方向设置在相邻抗扭支座的钝角侧,支座预偏心布置方式如从图4计算结果可以看出,以边支座为例,支座预偏心值从0~0.6m,恒载作用下支座反力差从46%下降至1%,效果明显,但从计算结果还可以发现支座预偏心对中支点反力及活载作用下支反力的影响不大。
从表4的计算结果可以看出,恒载作用下,预偏心的设置,减小了边支点负弯矩和中跨跨中正弯矩,同时也增大了边跨跨中正弯矩和中支点负弯矩,而活载作用下,预偏心的设置对结构各截面弯矩影响不大。
四、结论
1.计算表明斜交连续箱梁边支点反力分布比中支点更加不均匀,设计时应着重考虑,防止边支点支座脱空。
2.中支点采用单点铰支座,可以改善恒载边支座反力分布和边跨扭矩分布,对弯矩也有一定影响,但对活载支座反力、弯矩和扭矩分布影响不大。
考虑到混凝土斜交连续箱梁内力大多都是以恒载为主,通过调整支座布置方式改善结构内力具有积极的意义。
3.在调整支座布置不能完全满足设计要求的情况时,为了便于支座类型的选择,避免支座脱空,可对中间点铰支座设置预偏心,支座预偏心应设置在相邻抗扭支座的钝角侧,偏心值应通过程序试算,以平衡恒载扭矩为宜。
参考文献:
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作者简介:李文涛(1986-)男,江西丰城人,硕士研究生,桥梁与隧道工程专业。