大跨度混凝土曲线箱梁横截面正应力分布研究.pdf

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1、世界桥梁２０１７年第４５卷第６期（总第１９０期）４５大跨度混凝土曲线箱梁横截面正应力分布研究１２２１马雷，张龙，李建功，曹鸿猷（１．武汉理工大学土木工程与建筑学院，湖北武汉４３００７０；２．中交路桥北方工程有限公司，北京１０００２４）摘要：为研究主要荷载对大跨度混凝土曲线箱梁横截面正应力的影响程度，以（５８＋１００＋５８）m三跨变截面预应力混凝土连续刚构箱梁弯桥———坞家湾大桥为工程背景，利用MIDAS／FEA３．６建立全桥精细化实体模型，分析该桥在自重、预应力、车辆荷载、混凝土收缩徐变和温度作用下，曲线箱梁横截面

2、顶底板法向正应力的横向分布规律。结果表明，对称布置的预应力束对曲线箱梁桥内、外两侧正应力大小影响不等；桥梁宽度较小时，受车辆偏载情况影响不明显；正应力大小在混凝土收缩徐变作用下受挂篮施工周期影响明显；温度对三跨连续刚构桥中跨影响不明显，对边跨底板影响较大。关键词：连续刚构桥；曲线桥；高墩；收缩徐变；法向正应力；横向分布；有限元法中图分类号：U４４８．２３；U４４８．４２；U４４１．５文献标志码：A文章编号：１６７１－７７６７（２０１７）０６－００４５－０５1引言剪力滞效应分布规律进行研究，得出理论解析方法随着我国综

3、合国力的增强和西南大开发的不断有效可行。目前国内对此类研究主要从结构组合形深入，西南地区的山区公路不断增多。由于西南地式和改善算法上着手，而系统分析特定桥各种荷载区山区环境复杂多样的地域性特点，出现了越来越工况下关键截面正应力分布的研究较少，本文以多的高墩、大跨和弯桥为一体的大跨度桥梁，这类桥（５８＋１００＋５８）m三跨变截面预应力混凝土连续刚梁多采用混凝土箱梁桥。构箱梁弯桥———坞家湾大桥为工程背景，从恒载、预箱形截面具有良好的结构性能，整体性好，具有应力、车辆荷载、混凝土收缩徐变和温度方面，研究较大的抗扭刚度。

4、箱形截面在恒载或外荷载作用曲线箱梁横截面正应力分布规律。时，将出现“剪力滞效应”，即由于翼缘的剪切变形，截面法向正应力分布不均匀，呈曲线线形分布，且曲2工程概况线箱梁桥由于耦合作用既产生弯曲又产生扭转，使贵州省遵义市正安县的坞家湾大桥主桥上部结［１］得截面法向正应力横向分布更为复杂。在实际工构为（５８＋１００＋５８）m三跨预应力混凝土连续刚构程中，若忽略剪力滞效应这一影响因素，可能导致承曲线箱梁，分为两幅，平面曲线的弯曲半径为７５０［２-３］载力不足或者箱梁失稳。m，下部结构采用双肢等截面矩形薄壁墩，墩高分别［４］

5、２００７年崔颖波等对控制跨径、弯曲半径、墩为５８．６m和４３．８m。全桥立面布置示意如图１所示。高和施工阶段等因素进行了剪力滞效应分析，得出弯桥跨径不变时，剪力滞系数随着曲率半径的减小而增大，应力的不均匀分布也明显加剧。２０１３年何［５］庆华等通过比较曲线梁桥与直线梁桥正应力横向分布规律，提出曲线箱梁桥截面正应力分布与内外侧弧长不等引起的应力增大系数有关，可以用应力［６］增大系数来表征应力变化。２０１４年郑清刚等通过研究主梁纵向应力在简单荷载工况作用下的分布形式及变化规律，对主梁纵向应力的影响因素进行［７］了分析。

6、２０１５年蔺鹏臻等基于能量变分原理结合预应力等效荷载法，对不同预应力布束下的箱梁图1全桥立面布置示意收稿日期：２０１７－０５－０２基金项目：国家自然科学基金项目（５１６０８４０８）作者简介：马雷（１９９１－），男，２０１５年毕业于西南科技大学土木工程专业，工学学士（E-mail：malei３１０＠yeah．net）。４６世界桥梁２０１７，４５（６）箱梁根部中心线高度６．１m，跨中高度２．３m，箱梁高度按２．０次抛物线变化，梁顶横向坡度为4曲线箱梁横截面正应力分析４％，箱梁横截面如图２所示。与同等跨径和相同结构形式及

7、尺寸的直桥相比，造成弯桥内应力复杂的影响因素为弯曲半径的大小，弯梁桥的主要力学特性如下：（１）曲线梁桥在产生弯曲变形的同时一定产生了扭曲变形，即所谓的“弯－扭耦合效应”，致使曲线桥的挠曲变形较直线桥大。（２）曲线桥的扭矩受支承条件的影响较为明显，更为明显的是随曲线桥弯曲半径的变化。（３）弯外侧梁支承反力变大，弯内侧梁支承反力减小，对于跨径相同的弯梁桥，半径越小，同位置［８］图2箱梁横截面内外侧梁支承反力的差值越大，受力越不平均。主桥箱梁采用C５０混凝土，抗压强度标准值曲线桥除以上较为明显的力学特征外，细部受fck＝

8、３２．４MPa，抗拉强度标准值ftk＝２．６４MPa。力特别复杂，因此通过全桥实体有限元模型，从恒桥墩墩身采用C４０混凝土，抗压强度标准值fck＝载、预应力、车辆荷载、混凝土收缩徐变和温度几个２６．８MPa，抗拉强度标准值ftk＝２．３９MPa。预应方面，对坞家湾大桥横截面正应力分布进行深入分析。力钢绞线的公称直径为１５．２mm；普通钢筋采用4．1恒载作用下