单索面斜拉桥张拉索力对主梁剪力滞分布规律影响的研究

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1、单索面斜拉桥张拉索力对主梁剪力滞分布规律影响的研究李艳风，梁力，王福春49单索面斜拉桥张拉索力对主梁剪力滞分布规律影响的研究李艳凤。，梁力，王福春。(1．东北大学土木工程研究所，辽宁沈阳110004；2．沈阳市市政工程设计研究院，辽宁沈阳110015)摘要：以沈阳市某双折线形独柱式塔单索面预应力混凝土斜拉桥为背景，采用有限元法建立空间有限元模型，分析该桥主梁成桥阶段在张拉1对索力时箱梁的剪力滞分布规律。分析结果表明：距离索力作用点越近，箱梁顶缘的剪力滞效应越明显，箱梁截面的剪力滞系数越大；上顶板在横桥向靠近拉索锚固作用点处的应力很大，随着作用点的距离增大而不断减少，且逐渐趋于均匀。

2、关键词：斜拉桥；箱形梁；剪力滞效应；张拉索力；有限元法中图分类号：U448．27；U441．5文献标志码：A文章编号：1671—7767(2013)0l一0049—041前言面预应力混凝土斜拉桥，全长420m，跨径布置为剪力滞是一种梁在弯曲过程中由于剪力在翼缘(89十242+89)m(见图1)。主梁采用抗风性能很板中传递滞后而引起的截面正应力在横向分布不均好的近似三角形的截面形式，材料为C50混凝土，匀的现象。斜拉桥的主梁在受弯的同时，还承受着单箱三室，梁高3．414m。边跨与中跨采用了不同强大的轴向力作用(纵向预应力)和斜拉索对主梁作的截面尺寸并且在边跨梁端设置了牛腿，中跨及边用

3、的水平分力，而轴向力在传递扩散的过程中同样跨截面示意如图2、图3所示，中室横隔板在有缆索会导致截面正应力的不均匀分布口]。对于斜拉桥锚固的节段厚40cm，无缆索锚固的节段厚28cm。主梁的剪力滞系数，可以定义为考虑剪力滞效应的桥塔采用C50混凝土浇注，箱形断面，桥面以上塔纵向正应力(弯曲与轴向力共同引起)与按初等梁高67．5m，桥塔折角位于桥面以上33．9m处，其中理论计算的纵向正应力(一N／A±M／W)之比值。下段塔身与水平面夹角为75。，上段塔身与下段塔即一口／。身夹角为7．5。。斜拉索采用扇形布置，每个桥塔上剪力滞后效应是引起混凝土箱梁开裂的原因之布置15对，全桥共120根。

4、主梁上索距布置为：中一l7]，国内、外许多学者对箱梁桥的剪力滞效应进行了跨索距为14×7．4m；边跨索距除了尾索区为1．5大量研究。目前剪力滞理论的研究方法主要有以下几m+1．5m+5．75m+7．0m外，其余为10×6．3种L8]：①解析理论法。包括弹性理论解法(如调谐函数m。1号索与塔轴线和主梁中线交点的距离为15．9法、正交异性板法、折板理论法等)、比拟杆法、能量变m；塔上索距从上到下依次为：4×1．5m+3．0m+分法等删；②数值解法。包括有限单元法、有限条法、4．0m+8×4．5m。斜拉索采用镀锌高强钢丝，分有限差分法、有限段法等；③模型试验法。别采用了301一7、241

5、一7、2ll一7、151一乒7四种目前解析理论法已不能适应复杂结构分析的要规格。求，随着计算机软、硬件的飞速发展，数值解法显示出其巨大的优势，在剪力滞分析中占有重要地位。3有限元模型的建立本文采用空间有限元法对处于压弯状态的单索面斜3．1计算参数的选取拉桥施工阶段箱形断面主梁剪力滞效应进行研究。采用大型有限元软件MIDASCivil2006对该桥进行实体单元有限元分析，分析中力、长度、应力2研究背景的单位分别采用kN、m、kPa，材料参数取值为：C50沈阳市某斜拉桥主桥为双折线形独柱式塔单索混凝土容重p一26kN／m。，弹性模量E=3．5×10收稿日期：2012—03—31基金项目

6、：辽宁省交通厅重点科研项目资助(0408—2)作者简介：李艳凤(1980一)，女，工程师。2002年毕业于东北大学土木工程专业，工学学士，2006年毕业于东北大学工程力学专业，工学硕士(E—mail：weimiao—lyf@sina．corn)。50世界#rr-t~-2013，41(1)420242一Tl_0_∞_1一斗一T0∞』一④⑤单位：m图1桥梁总体布置昌4003250单位：cm图2中跨主梁横断面呈400，--_--l-·-——*—-------———·-J—-·-----r一3250单位：cm图3边跨主梁横断面kPa，泊松比y===0．1667；斜拉索钢丝容重p一82kN／

7、m。(考虑了保护层以后的折算容重)，弹性模量E一1．95x10kPa，泊松比)，=0．3。3．2有限元分析模型该有限元模型(见图4)采用4节点四面体单元，每个节点都有3个方向的线性位移自由度，箱梁横断面单元划分如图5所示。主梁采用实体单元模拟、塔采用梁单元模拟、斜拉索采用只受拉桁架单元图4空间有限元模型模拟，以中跨跨中为对称点建立模型，中跨跨中桥面中心点坐标为(O，0，O)，向轴正方向建立半模型，可以近似全桥模拟。该模型有31个梁单元、6O个桁架图5箱梁横断面单元划分