山區(qū)小寬跨比懸索橋溫度效應(yīng)分析

張 波，余 果

(1.長沙理工大學(xué)土木與建筑學(xué)院，湖南 長沙 410114；2.云南省建筑科學(xué)研究院，云南 昆明 650223)

山區(qū)小寬跨比懸索橋溫度效應(yīng)分析

張 波1，余 果2

(1.長沙理工大學(xué)土木與建筑學(xué)院，湖南 長沙 410114；2.云南省建筑科學(xué)研究院，云南 昆明 650223)

研究了在高山對(duì)太陽直接輻射的遮擋情況下小格拉橋的主纜縱橋向溫度，并用分段線性函數(shù)模擬主纜縱橋向的溫度值，計(jì)算了整體升溫與分段線性升溫引起的索力及位移差異。

懸索橋；溫度效應(yīng)；主纜標(biāo)高；內(nèi)力

1 工程背景

小格拉橋?yàn)殡p塔簡支鋼管加勁桁梁懸索橋，橋跨布置為13 m+280 m+10 m，橋梁全長303 m，橋面布置為：凈4.5+2×0.5 m(欄桿)，主梁縱向沿跨中設(shè)雙向0.5%的縱坡；大橋方案立面圖如圖1所示。

圖1 主纜跨中標(biāo)高與溫度曲線

2 整體升溫

圖2列出了主纜跨中標(biāo)高與溫度曲線。主纜跨中標(biāo)高與溫度呈線性關(guān)系。

圖2 主纜溫度測(cè)試圖

3 分段線性升溫

3.1 小格拉橋主纜測(cè)溫方案

懸索橋主纜溫度測(cè)試要求為:一般情況下要求沿索長方向相鄰兩個(gè)測(cè)試斷面間距離不得超過250 m。小格拉橋主纜總跨徑為367.589 m，主纜溫度測(cè)試斷面布置方案如圖2所示：全橋共10個(gè)測(cè)試斷面，每個(gè)測(cè)試斷面上取上下左右4個(gè)測(cè)點(diǎn)。整理數(shù)據(jù)并繪制了主纜溫度實(shí)測(cè)曲線。

圖3 主纜溫度實(shí)測(cè)曲線

圖3列出了主纜溫度實(shí)測(cè)曲線。在凌晨0∶00～6∶00主纜溫度幾乎無變化。6∶00以后主纜溫度開始升高。14∶00小格拉橋完全暴露于太陽直直接輻射下，主纜溫度達(dá)到33 ℃。24∶00主纜溫度下降至19.8 ℃。

3.2 主纜縱橋向溫差效應(yīng)

(1)施加溫度荷載。

利用分段線性函數(shù)來模擬上午10時(shí)索股沿縱橋向的溫度分布。

設(shè)溫度沿橋軸方向變化的函數(shù)為T(i)

Tj(i)=kj+bj

式中：i為測(cè)試斷面的索段號(hào)；kj為折線斜率；bj為折線截距。

bj取值為之前溫度采集的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)。測(cè)點(diǎn)之間的溫度通過線形內(nèi)插求得。分段線性升溫單元溫度取值如下：左散索點(diǎn)至L/4處取30.3～29.3 ℃中線形內(nèi)插取得，kj取常數(shù)為-0.106；L/4處至L/2處之間的溫度在29.3～27.1 ℃中線形內(nèi)插取得，kj取常數(shù)為-0.18；L/2處至3L/4處之間的溫度在27.1～23.3 ℃中線形內(nèi)插取得，kj取常數(shù)為-0.32；3L/4處至右散索點(diǎn)取23.3～22.1 ℃中線形內(nèi)插取得，kj取常數(shù)為-0.06。

了損傷，施工技術(shù)人員應(yīng)先進(jìn)行除銹處理，而后再采用噴鋅等補(bǔ)救方式，來控制損傷的影響范圍和深度。

2.3 強(qiáng)化變形控制的針對(duì)性

高填方鋼波紋管的橫縱向變形雖然能夠在一定程度上保證結(jié)構(gòu)作用的穩(wěn)定性，但如果控制不好就會(huì)導(dǎo)致鋼波紋管涵的耐久性受到影響。為此，施工技術(shù)人員應(yīng)采用具有針對(duì)性的措施方法對(duì)其進(jìn)行控制。在橫向變形方面，由于鋼波紋管在豎向荷載作用下，通常會(huì)產(chǎn)生側(cè)向位移，同時(shí)涵頂產(chǎn)生豎向位移，這就使水平側(cè)向位移作用下的側(cè)面填料產(chǎn)生被動(dòng)土壓力。為此，施工技術(shù)人員應(yīng)采用科學(xué)合理的回填施工方面，將變形控制涵洞通道豎向高度的2%。此過程，如果管側(cè)填料壓實(shí)不達(dá)標(biāo)，側(cè)向位移過大，就很有可能導(dǎo)致豎向變形超過限值，進(jìn)而使波紋管發(fā)生屈曲破壞。施工技術(shù)人員可在涵頂土柱壓實(shí)度相對(duì)小于兩側(cè)填土的情況下，使?jié)撛诨瑒?dòng)面上產(chǎn)生豎直向上的剪應(yīng)力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)涵頂荷載的有效轉(zhuǎn)換，從而降低涵洞通道的受力荷載。

3 結(jié)束語

總體而言，鋼波紋管涵洞通道施工技術(shù)具有耐久性高、施工周期短且施工便捷等優(yōu)勢(shì)，為此，當(dāng)其作用于高填方結(jié)構(gòu)時(shí)，施工技術(shù)人員應(yīng)通過優(yōu)化受力特性與材料選取、提高鋼波紋管安裝質(zhì)量以及強(qiáng)化變形控制的針對(duì)性，來避免其受變形超值及安裝不合理問題的影響，從而實(shí)現(xiàn)其應(yīng)有的作用價(jià)值。

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2017-03-14

張波，男，湖南衡陽人，碩士研究生，研究方向：橋梁與隧道工程。

U442

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：1008-3383(2017)06-0102-01