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摘要:本文采用有限元分析软件(桥梁博士)对4跨40米的预应力砼连续箱梁进行建模分析,介绍了梁格法在弯箱梁桥计算中的设计要点与应用过程,为斜弯桥梁的设计计算提供有益的参考。
关键词:桥梁;弯箱梁;梁格法;预应力
一、工程概况
随着我国经济建设的发展,高速公路及城市交通建设日新月异,对于桥梁适应道路线形和桥梁美观的要求,各种复杂异型桥梁结构大量采用,特别是斜交桥、曲线桥、宽桥、分叉匝道桥等。此类桥梁结构复杂,空间受力特征明显,对结构分析的要求越来越高,传统的单梁模型已不能较准确的反应结构本身的受力特性。
1.桥梁概况
某枢纽互通A匝道桥设计桥梁全长407.04m,桥宽11m,上部结构为三联:第一联(40+40+40)米现浇箱梁+第二联(40+40+40+40)米现浇箱梁+第三联(40+40+40)米预应力混凝土现浇箱梁,下部结构桥墩采用钢筋混凝土矩形薄壁墩,基础为承台和桩基础,10号桥墩与B匝道2号桥相接并与其共享;0号台采用重力式U型桥台和扩大基础。
本桥第一联平面位于直线段和A=109.545的右偏缓和曲线上,第二联位于A=109.545的右偏缓和曲线段和 R=150 的圆曲线上,第三联位于R=150的圆曲线和A=110的右偏缓和曲线上;纵断面位于3.500%和0.70%的上坡段和R=4500的竖曲线上。
2.计算模型
本桥第二联现浇箱梁平面位于A=109.545的右偏缓和曲线段和R=150的圆曲线上,桥宽11米,主梁采用C50砼,荷载等级:公路-I级。总体纵向计算运用梁格法,把箱梁横向沿腹板划分为3根主梁,内弧腹板对应的主梁为1号主梁,中腹板对应的主梁为2号主梁,外弧腹板对应的主梁为3号主梁,横桥向采用虚拟横梁对3根纵主梁进行连接。主梁采用支架现浇,预应力钢束采用分段单端张拉施工,根据桥梁施工流程划分结构计算阶段。桥面铺装按二期恒载计入,不考虑铺装的共同受力作用,其它荷载均按照相关规范进行取值。
3.结构离散图
一号梁单元号:83-164;二号梁单元号:165-246;三号梁单元号:247-328;支撑节点号:416-425。
二、施工阶段应力验算
1.预应力钢筋施工应力验算
按照新《公桥规》第6.1.3条规定,钢丝、钢绞线的张拉控制应力值σcon≤0.75fpk,故允许值为0.75fpk=0.75×1860=1395Mpa。
所有预应力束的张拉控制应力均满足要求。
2.混凝土主梁施工应力验算
按照新《公桥规》第7.2.8条规定,在预应力和构件自重等施工荷载作用下截面边缘混凝土的法向应力,应符合下列规定:压应力σcct≤0.70fck’,拉应力σctt≤1.15ftk’。
本桥施工时要求混凝土强度达到标准强度的85%,故压应力允许值0.70fck’=0.70×0.85×32.4=19.278Mpa,拉应力允许值1.15ftk’=1.15×0.85×2.65=2.59Mpa。
经计算,混凝土主梁施工应力验算满足规范要求。
三、正常使用极限状态抗裂验算
1.混凝土主梁短期效应组合抗裂验算
由表1、表2可见,纵梁在短期效应组合下的抗裂验算满足要求。
2.混凝土主梁持久状况下应力验算
2.1.混凝土應力验算
按照新《公桥规》第7.1条规定,持久状况预应力混凝土构件应力计算时其应力值取标准组合值。
由表3、表4可见,纵梁在持久状况下的混凝土的应力满足要求。
2.2.预应力钢束应力验算
持久状况下预应力钢束的应力取标准组合应力,由计算可知,本桥在持久状况下的纵梁预应力钢束的应力满足要求。
四、承载能力极限状态强度验算
五、结论
通过模拟分析,本桥上部结构现浇箱梁满足规范要求。随着我国高速公路、城市立交的建设,弯梁桥得到了迅速发展,在弯梁桥的计算理论、施工工艺上积累了丰富的经验,弯梁桥的设计施工日趋成熟。桥梁工程的设计质量对桥梁的使用性能和质量安全具有重要影响,本文结合工程实例,运用梁格法分析了弯梁桥的设计与计算,希望可以起到抛砖引玉之作用。
参考文献:
[1] JTG/T B02-01—2008,公路桥涵抗震设计细则[S].
[2] JTG D62—2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].
[3] JTG/T F50—2011,公路桥涵施工技术规范[S].
(作者单位:四川中科建工程检测有限公司)
关键词:桥梁;弯箱梁;梁格法;预应力
一、工程概况
随着我国经济建设的发展,高速公路及城市交通建设日新月异,对于桥梁适应道路线形和桥梁美观的要求,各种复杂异型桥梁结构大量采用,特别是斜交桥、曲线桥、宽桥、分叉匝道桥等。此类桥梁结构复杂,空间受力特征明显,对结构分析的要求越来越高,传统的单梁模型已不能较准确的反应结构本身的受力特性。
1.桥梁概况
某枢纽互通A匝道桥设计桥梁全长407.04m,桥宽11m,上部结构为三联:第一联(40+40+40)米现浇箱梁+第二联(40+40+40+40)米现浇箱梁+第三联(40+40+40)米预应力混凝土现浇箱梁,下部结构桥墩采用钢筋混凝土矩形薄壁墩,基础为承台和桩基础,10号桥墩与B匝道2号桥相接并与其共享;0号台采用重力式U型桥台和扩大基础。
本桥第一联平面位于直线段和A=109.545的右偏缓和曲线上,第二联位于A=109.545的右偏缓和曲线段和 R=150 的圆曲线上,第三联位于R=150的圆曲线和A=110的右偏缓和曲线上;纵断面位于3.500%和0.70%的上坡段和R=4500的竖曲线上。
2.计算模型
本桥第二联现浇箱梁平面位于A=109.545的右偏缓和曲线段和R=150的圆曲线上,桥宽11米,主梁采用C50砼,荷载等级:公路-I级。总体纵向计算运用梁格法,把箱梁横向沿腹板划分为3根主梁,内弧腹板对应的主梁为1号主梁,中腹板对应的主梁为2号主梁,外弧腹板对应的主梁为3号主梁,横桥向采用虚拟横梁对3根纵主梁进行连接。主梁采用支架现浇,预应力钢束采用分段单端张拉施工,根据桥梁施工流程划分结构计算阶段。桥面铺装按二期恒载计入,不考虑铺装的共同受力作用,其它荷载均按照相关规范进行取值。
3.结构离散图
一号梁单元号:83-164;二号梁单元号:165-246;三号梁单元号:247-328;支撑节点号:416-425。
二、施工阶段应力验算
1.预应力钢筋施工应力验算
按照新《公桥规》第6.1.3条规定,钢丝、钢绞线的张拉控制应力值σcon≤0.75fpk,故允许值为0.75fpk=0.75×1860=1395Mpa。
所有预应力束的张拉控制应力均满足要求。
2.混凝土主梁施工应力验算
按照新《公桥规》第7.2.8条规定,在预应力和构件自重等施工荷载作用下截面边缘混凝土的法向应力,应符合下列规定:压应力σcct≤0.70fck’,拉应力σctt≤1.15ftk’。
本桥施工时要求混凝土强度达到标准强度的85%,故压应力允许值0.70fck’=0.70×0.85×32.4=19.278Mpa,拉应力允许值1.15ftk’=1.15×0.85×2.65=2.59Mpa。
经计算,混凝土主梁施工应力验算满足规范要求。
三、正常使用极限状态抗裂验算
1.混凝土主梁短期效应组合抗裂验算
由表1、表2可见,纵梁在短期效应组合下的抗裂验算满足要求。
2.混凝土主梁持久状况下应力验算
2.1.混凝土應力验算
按照新《公桥规》第7.1条规定,持久状况预应力混凝土构件应力计算时其应力值取标准组合值。
由表3、表4可见,纵梁在持久状况下的混凝土的应力满足要求。
2.2.预应力钢束应力验算
持久状况下预应力钢束的应力取标准组合应力,由计算可知,本桥在持久状况下的纵梁预应力钢束的应力满足要求。
四、承载能力极限状态强度验算
五、结论
通过模拟分析,本桥上部结构现浇箱梁满足规范要求。随着我国高速公路、城市立交的建设,弯梁桥得到了迅速发展,在弯梁桥的计算理论、施工工艺上积累了丰富的经验,弯梁桥的设计施工日趋成熟。桥梁工程的设计质量对桥梁的使用性能和质量安全具有重要影响,本文结合工程实例,运用梁格法分析了弯梁桥的设计与计算,希望可以起到抛砖引玉之作用。
参考文献:
[1] JTG/T B02-01—2008,公路桥涵抗震设计细则[S].
[2] JTG D62—2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].
[3] JTG/T F50—2011,公路桥涵施工技术规范[S].
(作者单位:四川中科建工程检测有限公司)