飞云江特大桥施工阶段抗扭稳定性分析

来源:南粤论文中心 作者:陈立峰 发表于:2010-04-26 09:19  点击:
【关健词】曲线梁;弯扭耦舍;预应力扭矩效应;支承方式;抗扭稳定性
摘要:采用通用有限元程序MIDASCIVIL建立飞云江特大桥空间模型,分析了施工阶段主梁在恒栽、预 应力、收缩徐变、温度效应等因素作用下产生的弯扭耦合效应,同时比较了各因素对主梁扭矩的贡献。结果表 明。对于空间曲梁而言。张拉预应力将会产生较大的扭矩效应。同时弯梁桥的抗扭稳定性主要体现在弯梁自身 的扭转变形以及支座反力上,因此必须设置合理的支承形式,保证主梁的抗扭稳定性。

 
对于直桥而言,结构在自重及其预应力作用下只
会产生“弯”、“剪”效应;而对于曲梁桥而言,由于 曲率半径的影响,其梁体的变形、内力会表现出横桥 向的特征。主梁在承受竖向荷载时,结构除产生“弯”、 “剪”效应,由于曲率的影响,还必然伴生扭转,而这 种扭转作用又导致扭曲变形。当这种扭转效应足够 大,同时在横向又缺乏足够约束时,将造成结构侧向 整体失稳而发生倾覆¨。2J。因此,在进行桥梁设计时, 应充分考虑曲梁的扭转效应,同时根据实际情况采取 必要的控制措施,保证施工过程的安全。本文采用空 间有限元,建立桥的空间仿真模型,选取飞云江特大 桥作为工程背景,定量地分析大桥施工阶段抗扭稳定
性问题。

1   工程概况

国内高速铁路建设中第1个使用曲线设计的温福 铁路飞云江特大桥全长2 622.43 m,主桥长度700 m共72 跨,大桥主跨(主跨为48   m+7×80 m+48 m)结构 采用曲线路段上的长大跨预应力混凝土双线连续梁, 一联全长657.3 m。主梁平面位于直线、缓和曲线及圆 曲线上,曲线半径为4  500 m。主梁箱梁横截面为单箱 单室直腹板,顶板宽13  m,底板宽6.6 m,梁高按圆曲 线变化,圆曲线半径为R=252.516    m。箱梁各控制截


面梁高为:端支座处及边跨直线段和跨中处为3.8 m(边 跨直线段总长9.65 m),见图1,中支点处梁高为6.6  m (平段长3  m),见图2,在设置支座处梁体局部加宽, 中支点两侧各加700  ITIIII,边支点两侧各加宽300 mm, 端支座中心纵向距梁端650   mm,主梁支座布置如图3 所示。

 

 


圈2主粱中支点截面
Fig.2 Fulcrum section of girder

圈1主梁跨中截面
Fig.1  Cross-section of girder
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舞陬,脚。纂

4世墩中心线

6号墩中心线
 
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9兮墩中心线                             8号墩中心线                              7号墩l}I心线
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圈3主粱支座布置圈
Fig.3  The layout of beam’S bearings


 
2   弯扭耦合效应分析

‘曲梁桥在自重、预应力等荷载作用下会产生弯扭 耦合效应。在大曲率、较大跨径的曲梁桥中,最大扭 矩效应有时可达纵向最大弯矩值的50%以上例。根据 飞云江特大桥实际施工工序,本文建立了主桥空间有 限元模型,模型将主桥划分为266个单元,267个节点。
根据模型计算结果,对各主要施工阶段的最大扭
矩效应进行了比较分析。各主要施工阶段对应的施工 内容见表1所示,主要施工阶段最大扭矩效应见表2。
裹1  各主要施工阶段对应的施工内容
Table 1   The contents of all major construction phase•

施T阶段              施     工     内       容
 
梁体采用纵向、横向、竖向三向预应力体系,预              35
应力钢束共1 022类,根据其空间实际位置输入。根据            38
77
实际施工情况,全桥分为87个施工阶段,同时,将长
期徐变1 500 d也作为1个施工阶段输入。模型中考虑 的计算荷载主要包括自重、预应力、收缩徐变及升温
83
等。鉴于按顶板升温5℃考虑升温荷载偏于不安全【41,
85
因此,升温荷载按顶板升温lO℃考虑。其中3跨悬臂
张拉9、10号墩ll’块预应力 张挣第8跨第一阶段合拢预应力 张拉第2、4、6跨第一阶段合拢预应力 张拉第5跨伞部合拢预应力, 张托第4、6跨剩余预应力 张托第3、7跨全部合拢预应力, 第2、8跨剩余预应力 张拉边跨预应力。中跨顶板预应力
 
计算模型如图4。

圈4计算模型

表2中所示恒载、预应力、收缩徐变及升温荷载扭 矩效应为本阶段扭矩最大值对应节点的扭矩效应,是 本阶段的变化值,并非累计效应值;纵向弯矩为对应 施工阶段的最大值。从表2中可以看出,扭矩最大值与 纵向弯矩最大值相比甚小,这是因为:一方面,由于主 梁平面同时位于直线、缓和曲线及圆曲线上,在直线 和缓和曲线上引起的扭矩效应较圆曲线上要小;同 时,由于该桥曲线半径很大,因而在圆曲线上产生的 扭矩效应也比较小,最大仅为纵向弯矩效应的4.44%。 从表2可以看出,飞云江特大桥在施工阶段产生的扭(责任编辑:南粤论文中心)转贴于南粤论文中心: http://www.nylw.net(南粤论文中心__代写代发论文_毕业论文带写_广州职称论文代发_广州论文网)

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