三跨連續(xù)曲線鋼箱梁支反力計(jì)算分析

楊彩紅

（天津城建設(shè)計(jì)院有限公司杭州分院，浙江 杭州 310014）

三跨連續(xù)曲線鋼箱梁支反力計(jì)算分析

楊彩紅

（天津城建設(shè)計(jì)院有限公司杭州分院，浙江 杭州 310014）

某工程三跨連續(xù)曲線鋼箱梁采用板單元進(jìn)行計(jì)算分析，分別對(duì)曲線半徑為50 m、75 m、100 m、125 m、150 m、175 m和200 m的三跨連續(xù)鋼箱梁建立模型，計(jì)算并提取支反力。三跨連續(xù)曲線鋼箱梁在最不利工況下內(nèi)側(cè)支座反力隨著平面曲線半徑的增大而增大，外側(cè)支座反力隨著平面曲線半徑的增大而減小，端部內(nèi)側(cè)支座最小反力在平面曲線半徑為50～150 m時(shí)為負(fù)，其余情況下均為正。由于最不利工況下端部內(nèi)側(cè)支座出現(xiàn)了負(fù)反力，故需對(duì)鋼箱梁內(nèi)側(cè)進(jìn)行適量壓重，以防鋼箱梁在使用過程中發(fā)生側(cè)翻，確保行車安全。

鋼箱梁；曲線梁橋；板單元；支反力；計(jì)算分析

0 引言

鋼箱梁具有自重較輕、施工迅速、施工對(duì)環(huán)境影響小等特點(diǎn)，且隨著橋梁施工工藝和質(zhì)量控制的提高，鋼箱梁越來越多的運(yùn)用于橋梁建設(shè)中，其質(zhì)量直接關(guān)系到橋梁結(jié)構(gòu)的安全。

1 工程概況

某立交工程跨越現(xiàn)狀道路交叉口，匝道平面曲率半徑為50 m、75 m、100 m、125 m、150 m、175 m和200 m，在這些曲率半徑處上部結(jié)構(gòu)采用28 m+ 34 m+28 m等高度連續(xù)鋼箱梁。

橋?qū)挒?.5 m防撞護(hù)欄+7.0 m車行道+0.5 m防撞護(hù)欄 ，共8.0 m，扣除兩側(cè)防撞護(hù)欄下滴水設(shè)施各0.1 m外，鋼箱梁實(shí)際結(jié)構(gòu)寬度為7.8 m。道路中心線處梁高1.7 m。

設(shè)計(jì)荷載為城—A級(jí)(CJJ 11-2011)，計(jì)算車道數(shù)為2。二期恒載為10 cm瀝青混凝土層+8 cm鋼筋混凝土鋪裝，兩側(cè)防撞護(hù)欄各2.7 kN/m。溫度荷載為均勻溫差按整體升溫35℃、整體降溫30℃考慮；溫度梯度參考BS5400中相關(guān)規(guī)定；支座不均勻沉降按10 mm考慮。

鋼材采用Q345qC（GB/T 714-2008）。

2 建立有限元模型

利用有限元程序MIDAS建立了空間有限元模型，鋼箱梁鋼板采用板單元來模擬。全橋模型共有5 100個(gè)節(jié)點(diǎn)，7 638個(gè)板單元。三跨連續(xù)曲線鋼箱梁有限元模型見圖1。

圖1 三跨連續(xù)曲線鋼箱梁有限元模型圖

3 邊界條件

每個(gè)橋墩均設(shè)兩個(gè)支座，兩個(gè)中墩支座均距道路中心線0.8 m，由于受鋼箱梁底板寬度所限兩個(gè)邊墩支座均距道路中心線1.5 m。鋼箱梁支座布置示意見圖2。

圖2 三跨連續(xù)曲線鋼箱梁支座布置示意圖

節(jié)點(diǎn)1、5和7處約束UY、UZ，節(jié)點(diǎn)2、6和8處約束UZ，節(jié)點(diǎn)3處約束UX、UY、UZ，節(jié)點(diǎn)4處約束UX、UZ。

4 支反力計(jì)算結(jié)果分析

三跨連續(xù)鋼箱梁位于不同曲率半徑及直線上的反力值見表1。

表1 鋼箱梁位于不同曲率半徑及直線上的反力值 kN

由表1可知，1#、3#支座（即內(nèi)側(cè)支座）恒載反力隨著平面曲線半徑的增大而增大，2#、4#支座（即外側(cè)支座）恒載反力隨著平面曲線半徑的增大而減小；1#～4#支座汽車荷載反力隨著平面曲線半徑的增大而增大；2#、3#支座沉降反力隨著平面曲線半徑的增大而減小，1#、4#支座沉降反力隨著平面曲線半徑的增大由減小漸變?yōu)樵龃?；局部升降溫時(shí)支座反力隨著平面曲線半徑的增大而減小。

最不利工況下,1#、3#支座（即內(nèi)側(cè)支座）最大反力隨著平面曲線半徑的增大而增大，2#、4#支座（即外側(cè)支座）最大反力隨著平面曲線半徑的增大而減小，1#支座最小反力在平面曲線半徑為50m～150m時(shí)為負(fù)，其余情況下支座最小反力均為正。由于三跨連續(xù)曲線鋼箱梁在最不利工況下端部內(nèi)側(cè)支座出現(xiàn)了負(fù)反力或反力值較小，故需要對(duì)內(nèi)側(cè)進(jìn)行適量壓重，使支反力為正且有一定富余，以防鋼箱梁在使用過程中發(fā)生側(cè)翻，確保行車安全。

5 結(jié)語

用板單元對(duì)三跨連續(xù)曲線鋼箱梁進(jìn)行支反力計(jì)算分析，可比較直觀的了解鋼箱梁的支反力情況，避免僅按照直線計(jì)算的不足。當(dāng)支座出現(xiàn)負(fù)反力或反力值較小時(shí)，對(duì)鋼箱梁進(jìn)行適量壓重，以防鋼箱梁在使用過程中發(fā)生側(cè)翻，確保橋梁結(jié)構(gòu)安全運(yùn)行。

本文僅對(duì)該種跨徑進(jìn)行分析，其余跨徑有待進(jìn)一步研究探討。

U443.3

B

1009-7716（2016）05-0076-02

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.05.020

2016-01-19

楊彩紅（1982-），女，新疆石河子人，工程師，從事橋梁設(shè)計(jì)工作。