铁路斜拉桥钢混结合段脱空影响分析

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1、58世界桥梁2015，43(4)铁路斜拉桥钢一混结合段脱空影响分析叶翰松，张细敏，朱亚林，李端洲。(1．宁波铁路枢纽工程建设指挥部，浙江宁波315012；2．合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽合肥230009)摘要：为研究铁路斜拉桥钢一混结合段脱空对结构的影响，以甬江左线特大桥主桥——铁路钢～混混合梁斜拉桥为背景，采用ANSYS软件建立该桥1／2钢一混结合段模型，利用有限单元生死关系杀死钢板底层混凝土单元，模拟脱空破坏，计算在施工阶段或运营初期、长期运营阶段脱空前后结合段结构的应力和位移。结果表明：在施工阶段或运营初期，脱空后局

2、部应力及变形变化明显，局部脱空区域钢板与混凝土之间的隆起距离相对较大，整体应力水平无明显变化，结构安全；在长期运营阶段，脱空后局部主拉应力水平有所增大，整体应力分布规律一致，竖向位移受脱空影响相对较大，钢板与混凝土之间的隆起距离比较小，结构安全。关键词：铁路桥；斜拉桥；钢～混结合段；脱空；应力；位移；施工；运营；有限元法中图分类号：u448．27；U441．4文献标志码：A文章编号：1671—7767(2015)04—0058—061概述背塔侧．3000．2000．4050目前，钢一混结合段结构基本都应用在公路组．混凝土箱粱过渡段

3、’横隔粱。钢一混凝土过渡段钢箱梁过渡段合梁斜拉桥上，相关研究也都是针对公路斜拉桥钢一混结合段的传力机理、力学性能、抗震以及疲劳的分析～。补偿收缩混l凝土两次浇l甬江左线特大桥主桥为(54+50+50+66+468+66+50+5O+54)m的铁路钢一混混合梁斜拉桥，趸苣一顶底板格室顶底板T形肋mIl艚器ll囊器采用半飘浮体系，桥梁全长909．1mE5]。该桥边跨结合段与混凝土主梁3B段分界线单位：TIfIl及部分中跨主梁为预应力混凝土箱梁，其余中跨主图1钢一混结合段结构形式梁为钢箱梁，钢一混分界面位于主梁中跨侧距离桥道。为研究钢一

4、混结合段脱空对结构受力的影响，塔24．5m处，通过钢一混结合段连接，采用阶梯状以甬江左线特大桥主桥为研究对象，对钢一混结合填充混凝土前后承压板式钢一混接头。钢一混结合段的脱空破坏进行分析。段(见图1)长14．05m，包含3m顶底腹板变厚混凝土箱梁过渡段、2m混凝土横隔梁、4．05m顶底腹2钢一混结合段脱空的有限元分析板变厚钢一混过渡段、5m顶底板U(V)肋加焊变2．1有限元建模高T肋过渡段。采用ANSYS软件建立1／2钢一混结合段有限该桥为重载货运铁路桥，在国内铁路斜拉桥上元模型。其中混凝土采用8节点实体单元Solid45首次采用

5、钢一混结合段结构，钢一混结合段的混凝模拟，钢板采用4节点板壳单元Shell181来模拟。土与钢板的协作能力极其重要。在施工阶段和运营预应力钢筋、剪力钉、PBL剪力键采用等效刚度的阶段，钢板和混凝土之间可能会出现局部脱空。一方法模拟。钢板与混凝土连接形式属于面面接触大旦钢一混结合段出现脱空破坏现象，必然对桥梁的规模结构，采用共节点的方法连接。利用有限单元安全性和耐久性产生影响。如果不及时对此进行防生死关系将钢板底层混凝土单元杀死来模拟脱空破护和补救，可能会引发严重的安全事故。国内外未坏结构]。边界条件是通过ANSYS中提供的约束见铁

6、路桥钢一混结合段脱空破坏机理研究的相关报方程在钢箱梁远端截面的形心位置建立一个主节收稿日期：2015—05—08基金项目：国家自然科学基金资助项目(51409076)；安徽省自然科学基金资助项目(1408085QE89)作者简介：叶翰松(1972一)，男，高级工程师，1996年毕业于石家庄铁道学院桥梁工程专业，工学学士(E—mail：yhs88888@126．corn)。铁路斜拉桥钢一混结合段脱空影响分析叶翰松，张细敏，朱亚林，李端洲63Abstract：Tostudytheimpactofdisengagementofsteel

7、—concretejointsectionontherailwaycable—stayedbridgestructure，theleftmainbridgeoftheYongjiangRiverBridge，arailwaysteel—concretehybridgirdercable—stayedbridge，wastakenasthestudybackground．TheANSYSsoft—warewasusedtoestablishthemodelofthe1／2ofthesteel—concretejointsection

8、．Thetechniqueofbirthanddeathofelementsdevelopedinthefiniteelementmethodwasusedtodestructthecon—creteelementsinthebaseofthest