曲线连续梁桥在不同支撑条件下内力和支反力对比分析.pdf

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1、第5期北方交通·69·曲线连续梁桥在不同支撑条件下内力和支反力对比分析王越，祝强2(1．本溪市城市市政设施建设办公室，本溪117000；2．盘锦市交通局公路管理处，盘锦124010)摘要：针对曲线连续梁桥弯扭耦合的结构受力特点，结合本溪市北地跨线跨河桥B匝道工程设计，分别建立全抗扭支撑、中间点铰支撑、抗扭与点铰支撑交替布置三种不同支撑条件下的三维有限元模型，计算并比较分析三种模型在恒栽、活载作用下主粱截面内力及各支反力的变化特点。结果表明，采用全抗扭支撑，主梁结构的内力及支反力较为合理。关键词：曲

2、线梁桥；抗扭支撑；内力；支反力中图分类号：U44．215文献标识码：B文章编号：1673—6052(2010)05—0o69—031前言曲线连续梁桥的支撑方式应根据曲率半径的大与直线梁桥相比，曲线梁桥受力比较复杂。在小及上下部结构的总体布置而定，一般可分为全抗发生竖向弯曲时，由于曲线的影响，即使在自重作用扭支撑、中间点铰支撑和抗扭与点铰支撑交替使用下，桥梁结构也会产生扭矩，即产生“弯一扭”耦合3种形式(图1)。作用。相同跨径下，不同的支撑条件(支座布置)将本文针对本溪市北地跨线跨河桥B匝道曲线对曲

3、线梁桥的内力和支反力产生一定的影响。如果连续箱梁桥，通过空间有限元计算，研究其在不同支扭矩过大，会造成上部结构和支座设计的困难。撑条件下主梁内力及支反力的变化特点。(a)全抗扭支撑(b)抗扭和点铰支撑交替布置(c)中间点铰支撑图1曲线连续梁桥的支撑布置形式2工程概况1，2梁端截面。1，2跨中截面本溪市北地跨线跨河桥位于市中tk,区域，是横贯城市南北的主干道。在太子河南岸跨过滨河南路时，修建单向匝道连接主桥和滨河南路。其中B匝道为两联4X20m钢筋混凝土连续箱梁桥，平面线fj形为缓和曲线一圆曲线一缓

4、和曲线。主梁截面采用477单箱双室，梁高1．6m，梁宽9m(图2)。匝道下部结构采用矩形单柱墩。图2箱梁截面图(单位：era)联共计160个单元，节点数根据支座设置的不同而本文取第1联(0#～4#桥墩)进行分析。设计变化。0#～4#桥墩处对应的节点号分别为O、40、时边墩及中墩处的主梁支撑形式均采用抗扭双支座，如图1(a)，其中边墩设置两个GJZF4支座，间距80、120及160(图3)。5m；中墩设置两个GJZ支座，间距2m。为考虑不同支撑条件，依据图1所列三种支座3有限元计算模型布置形式，分别

5、建立三种计算模型：采用大型有限元分析软件MIDAS—civil建立模型1：全抗扭支撑，为实际设计方案。O}}及4#有限元分析模型。曲线梁采用空间梁单元模拟，整边墩分别设置两个GJZF4支座，间距5m；其余中墩·7O·北方交通201O各设置两个GJz支座，间距2m。一模型一⋯·模型二⋯模型三模型2：抗扭与点铰支撑交替布置。0#及4#边墩分别设置两个GJzF4支座，间距5m；1#和3#中墩一__H各设置一个GJz支座；2#中墩设置两个GJz支座，，A．‘⋯●吾。间距2m。遥～．、‘模型3：中问点铰支撑

6、。边墩分别设置两个静#、】．：—__．GJZF4支座，间距5m；中墩各设置一个Gjz支座。1H_。●‘⋯、．’-_、上述三种计算模型的跨径、主梁截面等均相同，——，-●●-—_●_●⋯_仅支撑条件不一样，且支座设置均不考虑偏心。●桥墩号图5恒载剪力图一模型一⋯·模型二⋯模型三菖吾j型嗣图3曲线连续箱梁有限元fl-；g模型4结构计算与结果分析4．1恒载内力分析图6恒载扭矩图根据前述三种模型，计算恒载作用下主梁的弯kN．nl、686．0kN．m及619．7kN．m，最大相对差值矩、剪力和扭矩，结果分别

7、如图4、图5、图6所示。为10．70％；在3#、4#墩跨间扭矩最大点处，最大相一模型一⋯·模型二⋯模型三对差值达63．68％。；il}ll4．2活载扭矩分析l{』f^由前述分析可知，不同支撑条件对主梁扭矩的专f

8、{I

9、。影响较大。结合实际工程设计，对于活载，本文重点吾l／l

10、

11、I1对比分析扭矩的变化情况。活载考虑汽车荷载(车趔道)及其偏载、温度荷载(均匀升、降温及温度梯度)钟I．．／：；#＼”及支座不均匀沉降(最大0．5era)。三种计算模型⋯一的活载扭矩包络图如图7所示。由图7可知，模型1的扭矩

12、最小，模型3的扭矩最大。其中模型3梁端扭矩约为模型1梁端扭矩的图4恒载弯矩图由图4可知，三种模型边跨主梁的跨中最大弯一倍。对模型3，由于设置单支座，在弯扭耦合作用矩分别为5531．9kN．m、5583．2kN．m和5548．6kN．及活载偏心作用下，扭矩大部分传递到相邻孑L，所有m，最大相对差值为0．93％；1撑墩(3墩)支点负弯中间孔的扭矩最终累积到梁端的抗扭支撑上。同矩分别为7760．1kN．m、7469．2kN．m和7554．2理，可以看出，由于模型2在2#墩设置抗扭双支座，