钢混组合梁桥活载偏载效应研究 .pdfVIP

钢混组合梁桥活载偏载效应研究 董浩 【摘要】钢混组合梁材料特性不同,钢和混凝土结合后,应力流分布比较复杂;宽箱 梁截面由于车辆加载位置随机,活载偏载效应明显,杆系模型显得无能为力.文章采用 空间有限元的方法,研究钢混组合梁桥活载偏载效应的规律,以便工程设计人员对钢 混组合梁活载效应有更深入的认识. 【期刊名称】《安徽建筑》 【年(卷),期】2017(024)006 【总页数】3 页(P128-129,132) 【关键词】钢混组合梁;活载偏载效应 【作者】董浩 【作者单位】中设设计集团股份有限公司,江苏南京 210014 【正文语种】中 文 【中图分类】U448.21+6 近年来随着我国交通行业的蓬勃发展，交通量的快速增加，主梁的跨度和横向宽度 也随之增大。在跨度和横向宽度达到了一定的范围后，钢筋混凝土主梁会由于自重 的增加导致经济型较差 ，钢箱加劲梁则存在正交异性钢桥面板疲劳破坏的隐患和桥 面铺装费用较大的问题。采用钢混组合梁则可以兼顾经济型和耐久性，发挥各自的 优势。但是由于宽箱组合梁受力复杂，活载偏载效应突出。本文针对宽箱钢混结合 梁活载偏载效应进行研究。 箱形梁变形小、抗扭刚度大，具有良好的整体性能和较大的跨越能力，在桥梁工程 中得到广泛的应用。当有偏心荷载作用于箱梁时，偏于作用力一侧各肋板的正应力 和剪应力都将增大，这种应力的增大系数称为箱梁的偏载系数(用 ξ 表示)。在箱梁 桥的设计中，通常引入偏载系数来考虑偏心荷载对截面内力的影响。计算偏载系数 的方法有经验系数法、偏心压力法以及修正的偏心压力法等。偏心荷载作用下将箱 梁的荷载分解：将作用于箱梁顶面任意位置上的竖向荷载分解为若干对称、反对称 于桥面中心线的等效荷载，然后逐一进行纵、横向内力的分析，最后予以叠加，以 得到问题的最终解答。在偏心荷载作用下，箱梁横截面某一点的正应力 σ 一般由 弯曲正应力 σb （对称荷载 ）、约束扭转正应力 σw （反对称荷载 ）、畸变翘曲正 应力 σd （反对称荷载 ）3 部分组成 ，则偏载系数: 本文以曹妃甸工业区 1#桥工程主桥为主要研究背景 ，并在其基础上建立 ANSYS 空间混合有限元模型 ，研究其空间应力情况。曹妃甸工业区 1#桥为跨纳潮河的特 大桥，主桥长度为 276m 的单塔单索面组合梁斜拉桥，采用塔梁分离体系，桥宽 40m。 本文研究在不同偏载作用情况下的偏载放大系数变化情况 ，共设计了 3 个加载工 况 ，考虑2 车道、4 车道和 6 车道偏载情况下组合梁的偏载效应 ；横桥向按《通 规》中车辆荷载加载方式进行加载 [2-5]。在每个工况中都采用对称布载和偏载 2 种方式 ，然后通过比较 2 种加载方式的箱梁应力响应来研究箱梁的偏载效应，其 中偏载是考虑每种车道数前提下的极偏方式加载，具体加载方式见表 1 以及图 1 ～ 图 3。 通过研究靠近桥塔根部典型截面正应力放大系数对偏载系数进行计算，比较 3 个 工况的正应力偏载系数，根据同济大学石雪飞教授提出的修正偏载系数法，把不同 汽车荷载偏载正载的放大系数归依到满载时偏载正载的放大系数，并选出换算后最 大的偏载系数作为结合梁的正应力偏载系数。 工况一采用 2 车道加载方案，分别用对称加载和偏载 2 种方法进行加载。下面对 典型截面的正应力变化情况进行分析。顶底板实际正应力如图 4 所示。 工况一车道荷载正载和偏载作用下，正应力放大系数如图 5 所示。 工况二采用 4 车道加载方案，分别用对称加载和偏载 2 种方法进行加载。下面对 典型截面的正应力变化情况进行分析。顶底板实际正应力如图 6 所示。 工况二车道荷载正载和偏载作用下，正应力放大系数如图 7 所示。 工况三采用 6 车道加载方案，分别用对称加载和偏载 2 种方法进行加载。下面对 典型截面的正应力变化情况进行分析。顶底板实际正应力如图 8 所示。 工况三车道荷载正载和偏载作用下，正应力放大系数如图 9 所示。 同济大学石雪飞教授在宽幅脊梁矮塔斜拉桥关键技术研究报告中提出：修正偏载系 数（n 车道）=偏载系数（n 车道）×车道数（n 车道）×横向折减系数（n 车道） / （总车道数×总车道对应的横向折减系数）。 在桥梁结构设计时，应考虑最不利的汽车荷载作用，本节所提出的偏载效应系数应 是对最不利汽车荷载的效应的放大系数。曹妃甸 1#桥主桥为双向 6 车道，最不利 的汽车是 6 车道满布时，即本节工况三，此时要考虑汽车荷载的折减[6]。 下面将工况一和工况二所得到的偏载系数修正为工况三下的偏载系数，以使其能够 应用于工程实践。顶底板正应力