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1、某轻轨高架桥两种计算结果的对比分析的论文摘 要:结合工程实例,对槽形梁用手算和电算两种方法进行了分析,并对两种计算结果进行了比较分析,总结了两种方法的优缺点,提出了手算需改进的方案,为今后槽形梁桥的设计计算提供了参考依据。关键词:槽形梁,预应力体系,轻轨高架桥,结构设计1工程简介天津地铁1号线经过地区地处海河冲击平原上,地形平坦,沿线地层简单,第四系地层发育广泛。地层分布从上到下依次是人工堆积层、新近沉积层、上部陆相层、第一海相层、中上部还相层、上部及中上部地层广泛沉积有十几米厚的软土。因槽形梁具有建筑高度
2、低;受力结构满足功能之需;改善建筑外观;隔噪声;两边墙可防止脱轨与翻车;造型轻巧美观等优点。故文中设想如将地铁1号线的高架段设计为槽形梁桥可能更有优势,文中取90m的区间长度设计,在该区间采用3×30m三跨简支预应力槽形梁方案。2主要技术标准1)线路:双线、线间距3.6m(全为直线段),平坡;2)车辆:电力牵引、第三轨受力、设计最高行车速度80km/h,轨距1425mm,轴重14t;3)桥下净空:跨越城市主干道不小于5m,其他次干道不小于4.5m;4)地震设防烈度:天津地区按8度考虑;5)设计荷载:结构自重
3、、桥面二期恒载按65kn/m计;列车荷载按六节车辆编组设计,重车轴重140kn,空车轴重70kn;人行道活载按4.0kpa计;温度力按顶板升温5℃及梁体内外温差10℃计。.3桥体结构设计3.1梁体设计3.1.1梁体构造梁截面采用等高度双线整体式预应力混凝土槽形梁,采用向外倾斜约70°的斜墙式“t”型断面(见图1)。腹板厚端部3.5m范围内55cm,跨中至梁端4.0m范围内35cm厚;端部端横梁可增加桥梁末端半框架横向刚度,减少道床板横向弯矩及桥梁支点截面横向挠度,截面采用高1.05m,宽1.3m的矩形截面。
4、3.1.2梁体预应力体系采用三向预应力体系,纵向为5-7φ5钢绞线,全截面共34束。横向为5-7φ5钢绞线,间距0.5m。锚具采用ovm及其配套的支承垫板,管道用金属波纹管成孔。钢绞线为标准强度1860mpa的高强低松弛钢绞线。竖向采用φ28的45simnv光圆冷拉ⅳ级粗钢筋,布于腹板中部,间距0.5m,与横向钢丝束间隔布置。端横梁预应力体系也采用5-7φ5钢绞线,间距0.35m。3.1.3梁体施工槽形梁为开口截面,且需配三向预应力筋,因此对构件制作精度要求高。本桥采用工地现场预制,后用运梁车在线上运输到位
5、,再采用架桥机或龙门吊吊装就位的施工方法。3.2桥墩及基础设计桥墩采用t型墩,因其具有受力合理、占地面积小、结构轻巧美观、线条流畅、满足桥下行车要求等优点。基础采用钻孔灌注桩,桩径1.25m,桩长34m,以使其承载在承载力较高的密实粉质粘土上。4梁体结构内力计算分析4.1手工计算分析手工计算是根据影响线法并利用结构力学求解器辅助计算,从而求得梁体内力(手工计算温度荷载较复杂,因此手算未考虑温度荷载组合)。4.1.1主梁内力包络图(见图2)4.1.2道床板内力计算道床板计算跨度b取两主梁腹板中线与道床板中面交
6、点间距离,取1m板宽计算。先利用材料力学方法求得荷载引起的简支梁跨中弯矩m0及固端梁支点负弯矩m1,则道床板跨中弯矩支点负弯矩my1=0.5m1;支点正弯矩my2=0.3m1。4.1.3端横梁内力计算端横梁承受荷载见图3阴影中所示范围。先求得简支梁跨中弯矩m0,则端横梁跨中弯矩mk=m0;支点负弯矩m+z=0.2mk;正弯矩m-z=-0.2mk。4.2电算分析由于槽形梁的主梁翼缘、腹板及道床板厚度与梁体表面尺寸相比小得多,可近似把槽形梁视为空间折板的薄壳结构,并离散成由有限个薄壳单元组成的结构物。该槽形主梁
7、电算分析采用的是薄壳结构有限单元法,用midas软件进行计算分析。4.2.1截面换算原则截面主要外形尺寸及板厚不变;主梁中和轴位置基本不变;腹板截面面积及中面倾角不变;梁上、下翼缘板截面面积基本不变;梁截面沿x,y方向的惯性矩ix,iy基本不变。另外,为保证计算精度,在下转折点外增设一单元(添加单元,见图4)。4.2.2midas建模及离散化依据如图4所示截面,在midas中建型,并划分单元。该槽形梁纵向划分15个单元,横向划分20个单元,为保证模型符合实际结构,模型两端增设了端横梁单元。槽形梁模型采用四点
8、支撑,约束条件分别是:固定支座;纵向固定、横向活动的支座;横向固定、纵向活动的支座;双向活动支座。5两种计算结果对比分析槽形梁在荷载作用下不仅会发生双向弯曲和扭转,且由于共同工作还会引起拉伸变形。腹板处的单元则受法向力、剪切和扭、弯共同作用,其比一般上承式梁的工作状态要复杂。5.1两种计算结果比较两种计算结果对比后发现,横向弯矩值主要存在以下差别:1)自重荷载作用下:手算较电算结果大,跨中相差约19.8%;角隅处
