变曲率曲线连续梁桥的设计

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1、一f，I变曲率曲线连续梁桥的设计．殷永高张家慧_’。。、‘————。’～安徽省公路勘测设计院)(台肥工业大学1I摘要】阐述了曲线梁桥运用直接刚度法进行分析的计算原理，给出截面尺寸、施工体系图厦控制设计的各种设计内力曲线和相应于内_，j曲线的抗弯、抗扭项应力筋的南噩情挝，并介绍r结构处理方法。关键词曲线桥梁直接刚度法设汁{2《工程概况囊、岛小，将实际结构处理为集中在曲粱形心轴线上××桥在杭徽线二级公路上：位于安徽省歙的曲线弹性杆件处理县与浙江省交界的昱岭关，所跨越的昌源河汇@对混凝土箱梁结构来说．薄壁效应是不水面积132k百年一遇洪水流量0=1920明显的

2、，即k=f。GIj越．>30．这样横截面翘。地震烈度：6度。桥位区地质条件良好，曲变形不大，可以认为横截面在变形后仍保持基岩以上覆盖层厚2～4m、分为四层：碎石为平面。层，粉土与碎石混合层，强风化安山岩和弱风化⑨曲线梁变形后横截面的周边形状保持安山岩不变，即无畸变。根据路线的要求，本桥位于圆曲线、缓和计算中，考虑了箱粱截面的剪切中心线曲线、直线的复合曲线段，曲率半径变化为100(S线)与截面形心轴线(C线)不重台。m一一。经过拱桥和梁桥的方案比选，确定为2I2单元刚度矩阵预应力混凝土曲线连续梁桥方案全桥K1875图l为一悬臂曲梁单元，自由端作用的节m，跨

3、径布置为35m+2×53m+35m．设2．4％点力有：通过形心的轴向力m，绕形心轴作用纵坡。桥宽：净9+2×O．75m，在圆曲线段加的弯矩M、Ma，绕剪心轴作用的扭矩．．以宽1．5m，外侧超高7％，设计荷载：汽车一2O及通过剪心的剪力Q，Qa。写成矢量形式：级，挂车一100，无人群荷载{R}={ⅣQQJⅥ^}(1)C形心2计算原理S剪心本桥是变截面(变粱高、变桥宽)、变曲率的连续梁，故不可用解析法解算内力。率桥采用＼的计算模型是将全桥抽象为一根空间曲梁，运用空间曲梁的直接刚度法进行计算。2．1基本假定①因为横截面细部尺寸与跨长相比较图】曲粱单元套路t99

4、6年第期～29—略去畸翘变形影响时，存贮在曲粱单元内采用预应力混凝土曲线连续粱程序进行的应变能可表示为：受力分析。对变曲率的处理，是将单元两端的曲率半径取均值，作为本单元的半径输入；对u={r(普+若+鲁+变宽度的处理，是将曲粱节段两端的截面尺寸、到r分j别输入，●使●●●程●●●序●●l自动计算各刚度系数。该桥采用的截面形式为单箱单室(见图盖Gld+等EI+篆El)Rd~a圆厶2)，变宽由翼缘板悬臂完成，圆曲线段和缓和曲丘矗丘启(2)式中内力为任一截面之内力，可根据力线段横向超高由内、外腹板变高来调整，混凝厶厶厶丘的平衡关系式得出，于是得2端结点力：土

5、为50号。为适应受力需要，在距支点9．8m丘A丘(R}=【E-]l}(3)处开始，腹板、底板向支座处逐段加厚。为增式中：加截面抗扭刚厶度，支点两边纵向各1．3m处设置【E．卜一联系1、2两端内力的联系矩阵，厚0．5m的横隔板。施工体系见图3亦称平衡矩阵。根据卡氏第二定理，依式(2)可求得与结点{跨中了1支点力对应的结点位移向量，经过积分运算后得：1050～l∞亦即图2截面尺寸弹位锄】(．}=J(R．)(5)式中：}——结点1处在荷载{R)作用下产生的弹性位移；1]——即为柔度系数矩阵。TTTI43352因此单刚子块：-J=rI(6)—]_-—厂T1433

6、52根据结构矩阵分析原理，可得出其他两个单剐子块：(23)．：]=。1]：](7)—T—T]—]：]=陋]】陋](8】采用上述相同的推导步骤，可以方便地得(1)02)(64)—_1_—————到两端固定曲粱单元的等效节点力。，1143352653内力分析图3施工体系示意一30一，^、路1996丰第期经过有限元分析比较，运营状态下，控制设从图中可见，囚跨连续曲线粱桥的弯矩图计的内力组合为：恒载+汽车。因为地质条件与剪力包络图在从曲线过渡至直线的过程中，良好，不考虑支座不均匀沉降。内力有变化，扭矩图出现不对称情况=这种内百．zIol一兰‘丑一c-．zl。l—

7、J．连续曲梁在该组合荷载下的内力结果如力的走向变化反映在配置预应力钢束上，就使O图4。枷I删●II●●__。■●m_U曲线段第一跨的跨中正弯矩束多一根l5．2的钢绞线扭矩图的变化不足以影响抗扭预应力筋数量上的差异，而在0号白和4号台的主梁宝中各布置4根ml5．2的预应力钢束．每根长为25．14mi^本桥设计中，采用了支承的预设偏心，从左桥台开始的两个支座处分别外偏e，：0．25m．=O25m，致使墩顶由恒载和预应力引起的扭矩之最大值降至原来的45％，而在此情况下，其他内力变化很小鉴于把顶板和底板中预应力钢筋向外侧弧)恒载与汽车～如组合时弯距围作偏心布置时

8、，可以抵消部分恒载扭矩，但由此引起的横向弯矩会导致曲梁的平面转动，故e叶本设计中