大跨径斜拉桥钢混结合梁段格构室应力分析.PDF

钢结构工程研究⑨ 《钢结构》2012 增刊 大跨径斜拉桥钢混结合梁段格构室 应力分析 耿东升 刘永健 宋瑶 （长安大学公路学院，陕西西安 710064 ） 提 要：钢混结合梁段的出现很大程度上解决了大跨径桥梁钢箱梁与混凝土梁段的连接问题，但两种弹性 模量相差较大的材料组成的结构，本身就存在着受力复杂、刚度变化大等特点，容易出现应力集中现象而 引发局部失效，以至于影响整个结构的正常工作。本文针对这一问题，考虑结构的非线性特征，通过有限 库 元软件 ANSYS 对结合段中具有结构代表性的单格构室，进行承载力极限状态下的应力分析。研究荷载变 化过程中格构室的力学响应，得出各组件在该结构形式下的传力机理与应力分布，为关心部位的判断以及 例 局部构造的优化提供依据。 关键字：大跨径斜拉桥；钢混结合段；格构室；传力机理；PBL ；应力分布 案 1.引言 E A 钢箱梁与混凝土梁段交接位置处，通过在配有多种剪力键的钢箱中浇筑混凝土的方式， C 实现了两种梁段结构内力的平稳过渡并保证了截面的连续性，将这种由两种材料组成并具 有特殊构造形式的梁段称为钢混结合段。自 20 世纪 90 年代以来，钢混结合段在我国大跨 模 [1] [2] 径斜拉桥建设中的应用日益增加 ，已建成的汕头宕石大桥、鄂东长江大桥 、舟山桃夭门 大桥[3]等多座桥梁中的成功使用，为结合段的应用提供了丰富的工程经验。目前，虽然对 凯 [4][5][6] 中均对钢混连接处 于钢混结合段的受力机理有了较为深入的理论、试验研究，如文献 O [4] 中还分析了钢混对接接头在静力、 在荷载作用下的力学响应进行了试验研究，此外，文献 疲劳、破坏三种荷载形式下的应力、应变、挠度等变化规律；文献[6]对结合段的构造设计 E M 以及PBL 剪力键抗剪能力进行了参数优化分析。但就钢混结合段本身而言，其内部构造复 A 杂，不同桥梁中构造形式、使用材料具有很大的差异性。而上述文献中的研究成果针对性 C 过强，且内部结构的应力分布规律多由外部传感装置所得数据或结合段整体模型推测得出， 并未对其作直接分析，适用范围有限。故本文以在建中的九江长江公路大桥为依托工程， 研究结合段在荷载变化过程中内部各组件在这种结构形式下的传力机理与应力分布规律， 为该桥结合段关键部位的控制和相应构造措施的优化提供依据，同时为此类钢混结合段的 研究提供参考。 2.工程背景 九江长江公路大桥的钢混结合梁段位于南索塔第三、四根索之间，南侧为变截面混凝 579 钢结构工程研究⑨ 《钢结构》2012 增刊 土梁段，北侧为变高度钢箱梁段。该大桥的钢混结合段不仅配置有纵向预应力钢束以及大 量剪力钉，同时还采用了 PBL 型剪力连接键作为格室的腹板（如图 1