曲線(xiàn)剛構(gòu)橋通車(chē)后活荷載作用下曲率半徑對(duì)內(nèi)力的影響分析

劉長(zhǎng)虹

(保定市交通局公路勘測(cè)設(shè)計(jì)院)

曲線(xiàn)剛構(gòu)橋通車(chē)后活荷載作用下曲率半徑對(duì)內(nèi)力的影響分析

劉長(zhǎng)虹

(保定市交通局公路勘測(cè)設(shè)計(jì)院)

以某曲線(xiàn)連續(xù)剛構(gòu)彎橋?yàn)楣こ瘫尘?，通過(guò)有限元程序MIDAS建立了完整的分析模型。通過(guò)有限元程序改變活荷載的大小，分析曲梁內(nèi)力的變化情況，比較分析了不同荷載下曲線(xiàn)剛構(gòu)橋的內(nèi)力變化，得出了一些有益的結(jié)論。

連續(xù)剛構(gòu)彎橋;內(nèi)力變化;活載;有限元

隨著山區(qū)公路的快速發(fā)展，大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土曲線(xiàn)剛構(gòu)橋以其能很好地適應(yīng)地形、地貌的限制，使道路更加平順、等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)在近年來(lái)得到了迅速發(fā)展。但是大跨、曲線(xiàn)等因素的影響，增加了結(jié)構(gòu)分析的難度，同時(shí)也增加了橋梁結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)，本文對(duì)比分析了在施工階段不同曲線(xiàn)半徑剛構(gòu)橋在活載作用下的梁體的內(nèi)力的變化。

1 工程概況

曲線(xiàn)剛構(gòu)橋跨徑為75.25 m+140 m+75.25 m，橋梁中線(xiàn)并非直線(xiàn)而是在半徑為3 500 m的圓上。橋梁采用變截面單箱單室箱型梁結(jié)構(gòu)，根據(jù)剛構(gòu)橋的受力特點(diǎn)箱梁最高處位于墩頂為8.8 m高，最矮處箱梁僅為1.8 m高，位于剛構(gòu)橋的跨中部位，中間采用二次拋物線(xiàn)擬合以確定橋梁箱梁的高度。

為了分析其受力情況，采用目前較為流行的橋梁計(jì)算軟件MIDAS CIVIL進(jìn)行有限元建模。

MIDAS CIVIL能較好地模擬橋梁各個(gè)情況下的受力狀態(tài)，使用界面比較友好，在各個(gè)設(shè)計(jì)單位及各大專(zhuān)院校比較受歡迎。

為了較好地分析其受力狀態(tài)，用MIDSA建模時(shí)有意采用了“魚(yú)骨型”模型，即每個(gè)梁?jiǎn)卧捎?個(gè)節(jié)點(diǎn)，中間節(jié)點(diǎn)為箱梁?jiǎn)卧闹行木€(xiàn)，每個(gè)翼緣板端部一個(gè)節(jié)點(diǎn)，即為魚(yú)骨單元。

整個(gè)剛構(gòu)橋上部結(jié)構(gòu)由136個(gè)魚(yú)骨型箱梁?jiǎn)卧M成。

2 橋梁模型活荷載的取值

本曲線(xiàn)剛構(gòu)橋位于高速公路上，其取值根據(jù)橋梁設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范即可。

后面分析橋梁活荷載作用下曲率半徑對(duì)曲線(xiàn)剛構(gòu)橋內(nèi)力的分析中，活載均按照規(guī)范采用公路-I級(jí)。

3 活載作用下曲率半徑對(duì)彎梁內(nèi)力的影響計(jì)算結(jié)果及分析

現(xiàn)在以該曲線(xiàn)剛構(gòu)橋?yàn)槔瑢⒐?I級(jí)車(chē)道荷載加進(jìn)通車(chē)后的橋梁有限元模型上，從有限元模型中提取相關(guān)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)整理后結(jié)果如下。

圖1 曲線(xiàn)連續(xù)剛構(gòu)橋車(chē)道加載圖示

表1 橋梁通車(chē)后活載作用下彎矩比較表kN·m

圖2 成橋狀態(tài)活載作用不同曲率半徑下彎矩比較圖

分析表1圖2可知，隨著橋梁曲率半徑的減小，彎矩有少量的變化，且不難發(fā)現(xiàn)，彎矩隨著彎曲半徑的加大而變大。

成橋狀態(tài)活載作用下，由于偏載的影響，即使是直橋，也會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)?shù)呐ぞ?。?dāng)橋梁為曲線(xiàn)橋時(shí)，活載作用下，扭矩會(huì)增加，如表2、圖3所示。

從圖3可以看出，市政曲線(xiàn)橋設(shè)計(jì)必須考慮橋梁的直、曲狀態(tài)，因?yàn)榍€(xiàn)橋梁的扭矩與橋梁的曲率半徑聯(lián)系十分緊密。

表2 成橋狀態(tài)活載作用下扭矩值 kN·m

圖3 成橋狀態(tài)活載作用不同曲率半徑下扭矩比較圖

表3 成橋狀態(tài)活載作用下剪力值 kN

由表3圖4可以看出，活載作用下，曲率半徑對(duì)橋梁的剪力影響很小。

圖4 成橋狀態(tài)活載作用不同曲率半徑下剪力比較圖

4 結(jié)論

成橋狀態(tài)活載作用下曲率半徑對(duì)曲線(xiàn)剛構(gòu)的縱向彎矩影及剪力響很小，可以忽略不計(jì)，但扭矩和撓度對(duì)曲率比較敏感。曲率半徑越小，活載作用下的撓度值越大。

5 結(jié)束語(yǔ)

曲線(xiàn)剛構(gòu)橋既有普通剛構(gòu)橋的特點(diǎn)，省去了支座的安裝工藝，也有普通連續(xù)梁橋的特點(diǎn)，車(chē)輛在橋面行駛順暢且舒適，極大地改善了交通狀況，而且由于其結(jié)構(gòu)線(xiàn)條平順、流暢、明快，給人以美的享受并且能較好地配合整體線(xiàn)形要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，日益得到廣泛的重視和應(yīng)用，所以對(duì)該種結(jié)構(gòu)的受力及變形特特點(diǎn)作詳盡的分析是十分必要的也是勢(shì)在必行的。

［1］邵容光，夏淦.混凝土彎梁橋［M］.人民交通出版社，1994.

［2］袁國(guó)干.配筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理［M］.上海:同濟(jì)大學(xué)出版社，1990.

U442

C

1008-3383(2012)02-0058-01

2011-11-29

劉長(zhǎng)虹(1967-)，男，河北順平人，工程師，主要從事公路及橋梁工程勘察設(shè)計(jì)工作。