周平　郭立明　婁艷兵

【摘 要】橋梁是公路和鐵路重要的組成部分，近些年我國工程技術(shù)和科學(xué)水平得到了顯著的提高，橋梁工程行業(yè)也的到了迅猛的發(fā)展?，F(xiàn)代化的跨江大橋、鐵路橋、公路橋出現(xiàn)在我們的視線中，本文針對預(yù)應(yīng)力環(huán)境下混凝土曲線連續(xù)剛構(gòu)形式進(jìn)行分析，望廣大同行給予指導(dǎo)。

【關(guān)鍵詞】分布；截面

0.引言

目前，關(guān)于曲線梁橋的連續(xù)剛構(gòu)的理論研究取得很大的成果，但是對于一些特殊地段的橋梁設(shè)計(jì)（集曲線、高墩、大跨于一身）我們的研究理論尚未成熟。雖然高墩曲線橋梁的應(yīng)用可以為道路的線路選擇提供很大的空間，但是由于主梁平面的彎曲影響，曲線梁橋會產(chǎn)生彎扭耦合效應(yīng)。這就使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生復(fù)雜的受力影響，并形成扭轉(zhuǎn)和橫向變形。這些因素為我們的結(jié)構(gòu)分析增加了難度，當(dāng)前在進(jìn)行大跨預(yù)應(yīng)力混凝土曲線連續(xù)剛構(gòu)的施工控制和成橋性上我們的了解還不深刻。

本文利用MIDAS/Civil大型有限元軟件對XX高速公路橋的左幅進(jìn)行空間計(jì)算，并對高墩大跨曲線連續(xù)剛構(gòu)橋在成橋階段和建設(shè)階段的空間結(jié)構(gòu)形成進(jìn)行分析，并對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行研究，為日后施工中對同類橋梁設(shè)計(jì)積累經(jīng)驗(yàn)。

1.工程概述

XX高速公路特大橋位于國道主干線上。橋身的設(shè)計(jì)荷載等級汽車為超20級，掛車為120級，主橋設(shè)計(jì)為預(yù)應(yīng)力多截面混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，主橋墩為復(fù)合式橋墩，橋墩高度最大為114m，最小為74m，主橋梁體結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆橋面，材料為C50混凝土，橋墩為C40混凝土，樁基為鉆孔樁，采用C25混凝土。橋身的整體平面中有緩和曲線、圓曲線、直線三種形式。橋墩有2處位于緩和曲線上，剩下位于圓曲線上。曲線要素如下：圓曲線半徑為R=1000m緩和曲線參數(shù)：T=300，E=1113，R=40000m。（見下圖）

圖1 XX高速公路大橋截面分布圖

2.空間有限元分析結(jié)果

XX高速公路特大橋的空間計(jì)算使用了MIDAS/Civil大型空間有限元軟件，其中左幅橋共有237個節(jié)點(diǎn)、237個單元。下面結(jié)果中分別給出了橋梁在各斷面的最大懸臂和成橋狀態(tài)的應(yīng)力分布形式。正應(yīng)力分布情況，箱梁上下邊緣的4個角點(diǎn)，分別有點(diǎn)1～4來表示。

結(jié)果1 最大懸臂狀態(tài)控制截面的應(yīng)力計(jì)算結(jié)果。

相應(yīng)截面分別對應(yīng)數(shù)據(jù)是：頂板角點(diǎn)1，頂板角點(diǎn)2，底板角點(diǎn)3，底板角點(diǎn)4。

B-B截面：-5.89，-5.88，-6.29，-6.30。C-C截面：-10.20，-10.20，-5.39，-5.40

D-D截面：-4.91，-4.91，-6.50，-6.50。F-F截面：-5.84，-5.82，-6.27，-6.28

G-G截面：-10.20，-10.20，-5.38，-5.38。H-H截面：-4.92，-4.91，-6.48，-6.48

J-J截面：-5.87，-5.85，-6.27，-6.27。K-K截面：-10.10，-10.00，-5.54，-5.54

L-L截面：-4.86， -4.85， -6.51 ， -6.5。

|結(jié)果 2 成橋狀態(tài)控制截面的應(yīng)力計(jì)算結(jié)果。

相應(yīng)截面分別對應(yīng)數(shù)據(jù)是：頂板角點(diǎn)1，頂板角點(diǎn)2，底板角點(diǎn)3，底板角點(diǎn)4。

A-A截面：-3.70，-3.72，-7.29，-7.28。B-B截面：-6.92，-6.96，-6.63，-6.61。

C-C截面：-8.87，-8.91，-6.63，-6.61。D-D截面：-6.89， -6.86 ，-7.59，-7.61。

E-E截面：-8.68，-8.55，-8.91，-8.98。F-F截面：-6.79，-6.67，-7.54，-7.60。

G-G截面：-8.41，-8.43， -7.08，-7.07。H-H截面：-6.85，-6.66，-7.67，-7.77。

I-I 截面：-8.79，-8.44，-8.85，-9.03。J-J截面：-7.04，-6.76，-7.33，-7.48。

K-K截面：-8.67，-8.56，- 6.85，-6.91。L-L截面：-7.02，-6.82，-6.50，-6.60。

M-M截面：-3.51，-3.45，-7.35，-7.3。

3.結(jié)果分析及結(jié)論

通過表1和表2不難看出最大懸臂和成橋狀態(tài)下，主梁的控制截面全部受壓應(yīng)力最大壓應(yīng)力為1012MPa，主梁使用的材料為C50混凝土，軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fck=3214MPa，軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ftk=2165MPa，在施工階段對主梁的應(yīng)力控制都小于材料標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度50%另外從表1～2可以看出，同直線橋所不同的是，由于彎扭耦合效應(yīng)的存在，截面內(nèi)外側(cè)正應(yīng)力有所差別，跨中附近頂板上邊緣正應(yīng)力曲線內(nèi)側(cè)較外側(cè)為大，而底板下邊緣正應(yīng)力曲線內(nèi)側(cè)小于外側(cè)，反映出跨中附近主梁受自重作用下內(nèi)側(cè)高外側(cè)低的扭轉(zhuǎn)變化的影響。曲線梁橋截面正應(yīng)力橫向分布不均勻，應(yīng)在設(shè)計(jì)中給予重視。但正如本橋計(jì)算結(jié)果所表明，在高速公路常用曲率半徑范圍內(nèi)，應(yīng)力分布情況基本是橫向?qū)ΨQ的，與直線橋相比差別不是很大。相對于直線橋只考慮豎向變形問題，曲線連續(xù)剛構(gòu)橋則須同時考慮豎向變形和橫向變形問題。曲線連續(xù)剛構(gòu)中支座附近產(chǎn)生偏向曲線內(nèi)側(cè)的橫向變形，并且曲率越小、墩身越高，橫向變形就越大，其最大數(shù)值的豎向撓度最大數(shù)值相差不大，其對施工中橋梁線形的影響很大。梁體產(chǎn)生橫向變形的主要原因之一，是主梁的部分扭矩由墩頂部位分配，使墩頂產(chǎn)生向平曲線內(nèi)側(cè)的橫向彎曲，并進(jìn)而帶動了主梁的橫向變形，這個問題在曲線剛構(gòu)懸臂施工過程中變得愈發(fā)復(fù)雜，也是曲線橋線形控制的難點(diǎn)，有別于一般直線橋梁。

【參考文獻(xiàn)】

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