下承式半结合板桁桥温度效应分析

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1、92桥梁结构，城市道桥与防洪2011年6月第6期下承式半结合板桁桥温度效应分析吴新旺，刘俊。，肖杰(1，深圳市西伦土木结构有限公司，广东深圳518000；2．深圳市建筑工务署，广东深圳518031；3．天津市政工程设计研究院，天津市300457)摘要：对某64m下承式半结合板桁桥建立有限元模型，并考虑其滑移和掀起效应。然后通过有限元模型对结构在温度荷载作用下的响应进行详细的分析，得出结论，有关经验可供类似工程参考。关键词：下承式板桁桥；温度效应；滑移和掀起中图分类号：U441．5文献标识码：A文章编号：1009—7716(2011)06—0092—030前言下承式板桁桥作为一种新型组合结构，具

2、有抗弯、抗扭刚度大，建筑高度低，行车噪声小，舒适度高等优点，将会逐步在我国客运专线、高速铁路建设和既有线路提速改造中得以应用。对于下承式板桁桥的受力性能，目前尚未研究清楚，本文拟对某64m下承式半结合板桁桥在温度荷载作用下的受力情况进行分析。1有限元模型的建立图1简支下承式半结合板桁梁桥有限元模型对京沪高速铁路上拟建的一座简支下承式板桁桥建立有限元模型。桥梁跨度64m，桁高l2．8m，然降温。主桁中心距15m，共6个节问，端节间长12m，中工况2：自重+二期恒载+温度变化，主桁、间4个节间每个长10m。上平联温度为30，混凝土板及纵、横梁温度为主桁及纵、横梁采用Beam188单元，单元之间15

3、℃，此工况反应日照升温作用。刚接；桥面板采用Shell63弹性板壳单元；桥面板3计算结果分析与纵、横梁在所有纵梁及两纵梁内的横梁上通过剪力钉连接，在模型中采用非线性弹簧单元本计算结果均是先求出自重、二期恒载和温Combin39单元模拟其在纵、横向滑移和竖向掀起度变化共同作用下的总响应，再减去自重、二期效应，单元的力一位移曲线通过推出试验得出；桥恒载共同作用下的响应，即得温度变化所引起的面板与横梁未结合部分采用Linkl0只受压单元响应。模拟，有限元模型见图1。3．1位移分析全桥共划分8136个节点，1122个空间梁单工况1的竖向位移主要由两部分组成：(1)混元(Beam188单元)，939个刚

4、臂(刚度较大的凝土板与纵、横梁的降温度数以及各自线膨胀系Beam4单元)，4800个板壳单元(Shell63单元)，数不一致导致在交接面产生纵、横向滑移力，滑移1239个弹簧单元(Combin39单元)，112个只受压力通过刚臂产生附加弯矩致使结构发生竖向挠单元(Linkl0单元)。曲。降温后的混凝土板长度大于纵、横梁，滑移力引起混凝土板及纵梁的竖向挠度均向上。桥面系2工况分析的整体上挠带动下弦杆发生上挠，下弦杆上挠位对结构拟进行以下两种工况分析。移小于纵梁。(2)纵、横梁与主桁、上平联降温幅工况1：自重+二期恒载+温度变化，混凝土度相同，因此在不考虑混凝土时，钢构件变形是一板温度为一5℃，钢

5、构件为一20cIC，此工况反应骤致的，这时钢构件内部不产生内力，当通过1所述作用后，纵、横梁与主桁及上平联变形不一致，这收稿日期：2011-03—14时将桥面系视为整体，桥面系由于与主桁发生相作者简介：吴新旺(1980一)，男，广东深圳人，工程师，从事桥梁结构设计工作。互作用，桥面系对下弦杆产生拉力，下弦杆伸长同2011年6月第6期城市道桥与防洪桥梁结构93时引起上弦杆的缩短，并使结构发生下挠，主桁下挠带动桥面系下挠，桥面系下挠位移小于下弦杆。三臻作用由于l和2对纵梁及下弦杆产生的竖向位移相昌反，尤其对于下弦杆，由1产生的上挠位移小于纵蠢梁，由2产生的下挠位移大于纵梁，故其竖向位移较小，计算结

6、果表明下弦杆竖向向上位移最大仅蜒／／／一I-_一．-_一一、、-一＼＼为0．2mm左右，远小于纵梁的0．8ITlm。纵梁的竖k。⋯’⋯⋯⋯⋯。V向位移在跨中处有一下凹，这主要是因为跨中附)4812l620242832364o444852566064Z,Ilr口。￡近处由2产生的下挠位移相对于1产生的上挠位移要大。图3温度作用下纵梁竖向位移工况2纵梁和下弦杆竖向位移也可以分为以3．2应力分析下两部分组成：(1)纵、横梁体系和主桁及上平联在工况1中，混凝土板与纵、横梁之间因为温升温不同，致使主桁对纵、横梁有纵向和横向拉的差而发生的相互作用，其中纵、横梁对混凝土板产作用，反过来，纵、横梁对下弦杆有轴

7、向压的作生压的作用，同时由于桥面系由于与主桁变形不用，下弦杆的轴向压缩缩短必然使得下弦杆发生一致，主桁对桥面系亦产生压的作用，由此可以基向上挠曲，上弦杆上挠同时引起桥面系上挠，但纵本确定混凝土板以受压为主，图4、图5分别为混梁上挠的位移要小于下弦杆。(2)通过1作用后，凝土板边缘处、纵梁上方处两个位置的混凝土板纵、横梁相对于混凝土板伸长，同时因为纵、横梁顶面、中面和底面纵向正应力，从图中可以得知，