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1、大跨波形钢腹板连续梁桥钢腹板计算分析刘特,陈娇,张士秋(西南科技大学环境与资源学院,四川绵阳621010)摘要:依托某波形钢腹板箱型连续梁桥为工程背景,110cm渐变至跨中及边跨支点截面的30cm,按1.8次抛物使用Midas/civil有限元软件建立全桥整体模型的方法对该线变化。箱梁顶板厚30cm,墩顶局部加厚至70cm。桥进行受力分析,针对施工阶段波形钢腹板的剪应力进行除边端横梁和支点横梁为混凝土腹板及钢-混组合腹了计算分析,并依照现行规范对钢腹板的局部屈曲强度、板外,其余均为1600型波形钢腹板,波形钢腹板钢材为整体屈曲强度和合成屈曲强度进行稳定性验算,评估
2、了该Q345C低合金高强度结构钢,钢板厚14~24mm。波形钢桥的安全性。结果表明,该桥的屈曲稳定性和剪应力指标腹板波长1.6m,波高22cm,水平面板宽43cm,水平折满足要求,按照钢腹板承担所有剪力设计是偏安全的考虑。叠角度为30.7°,弯折内径R最小值为15d(d为波形钢腹板厚度)。钢材弹性模量E=2×105关键词:波形钢腹板;剪应力;屈曲;稳定性;有限MPa,泊松比υ=0.3。元模型2波形钢腹板施工阶段剪应力分析中图分类号:U442文献标志码:B文章编号:1672-4011(2016)09-0107-03波形钢腹板PC箱梁桥的整体受力与传统的梁桥类似,DO
3、I:10.3969/.jissn.1672-4011.2016.09.049故其设计计算也类似,可以采用Midas/civil桥梁有限元软件完成。但由于波形钢腹板桥所受剪应力由钢腹板完全承0前言担,Midas/civil中关于钢腹板剪应力计算的内容不准确,波形钢腹板PC箱梁桥是一种钢与混凝土的组合结为了结构的安全稳定性考虑,需要根据有关规范、标准进构[1],这一结构就是用波形钢板取代传统预应力混凝土箱行单独验算。梁的混凝土腹板。2.1Midas/civil有限元模型建模方法这种桥型有两个显著特点:①将厚度为30~80cm的全桥结构计算根据设计图纸中的结构布置和结构
4、尺寸,混凝土腹板用10~30mm的钢板替换,减轻结构自重,并将全桥结构离散成96个节点,75个单元。总体计算采用平由钢腹板承担剪力;②由于顶底板放置空间有限,使用体面杆系理论,主桥模型中的连接与图纸保持一致,主桥两外索来代替部分或全部的体内索。这种桥型起源于法国,端采用弹性连接,一号主墩采用类型为111000的刚性连因其与传统的PC箱梁桥相比有明显优势,在德国、日本等接,二号主墩采用类型为011000的刚性连接。主梁为平面国家得到了广泛应用。梁单元,主梁截面采用Midas/civil软件中的波形钢腹板箱由于该种桥型用钢腹板代替了混凝土腹板,所以破坏梁截面进行模拟,
5、钢腹板按承受全部剪力进行设计。主梁形式也由混凝土腹板的强度破坏转变为钢腹板发生屈曲的材料根据施工图纸设计,工况的模拟与现场实际情况现象[2]。一致。波形钢腹板屈曲模式主要有局部屈曲、整体屈曲和合2.2波形钢腹板剪应力计算成屈曲三种。本桥波形钢腹板钢材为Q345C低合金高强度结构钢,在悬臂施工中,为了保证施工安全,必须按照有关标钢板厚14~24mm。根据DB41/T643-2010《河南地方公路准进行计算。对于波形钢腹板而言,应当进行钢腹板所传波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥设计规范》[3](以下简称《规递的剪应力和屈曲的安全稳定性验算。本文结合实际工程,范》)可知,波
6、形钢腹板的弯曲剪应力按式(1)进行计算。按照规范要求对某波形钢腹板桥进行了剪应力计算和屈曲V-Vpτa=(1)稳定分析,可供相关工程计算参考。∑tihw根据《规范》[3]中第6.3.5条的表9,波形钢腹板的抗1工程概况剪强度设计值为150MPa(厚度>16~35mm时)或该桥为83m+110m+83m三跨波形钢腹板PC连续梁160MPa(厚度≤16mm时)。计算结果如表1所示,腹板承受的剪力最大值为桥。箱梁的型式为单箱双室截面。箱梁顶板为1.5%双向横#块后端;最大剪应力值为61.6MPa,坡。箱梁跨中及边跨现浇段梁高3.0m,桥墩与箱梁相接14644kN,位置在
7、0位置在10号块后端。而Q345钢材的允许剪应力为剪应力的根部断面及墩顶0号梁段高6.5m。从跨中至根部,梁高最大值为150.0MPa,满足要求。以1.8次抛物线变化。箱梁底板厚从箱梁根部截面的3波形钢腹板屈曲稳定分析作者简介:刘特(1991-),女,四川绵阳人,在读硕士研究生,研究方向:桥梁结构计算。波形钢腹板屈曲稳定性计算可以采用有限变形理论的·107·有限元方法作为安全性验算,也可以使用压杆稳定性理论式中τy为钢材的剪切屈服应力;τcr,l为局部屈曲应力;的有限元法。本章以压杆理论为计算基础,分析了最不利2,k为剪切屈曲系数,aw/hw<1时,k=4.0+5
8、.34(h
