預(yù)彎組合連續(xù)梁橋的分析方法

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1、嘉需掌髫君第五屆全國預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)理論與工程應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議(論文集)V01．35。增刊Oct．2008預(yù)彎組合連續(xù)梁橋的分析方法陳雪楓(上海城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究院，上海200125)[摘要】在考慮混凝土的收縮、徐變及鋼材松弛等時(shí)效因素影響的基礎(chǔ)上，提出一種考慮材料非線性，采用數(shù)值計(jì)算方法求解各階段連續(xù)預(yù)彎組合梁結(jié)構(gòu)響應(yīng)的方法。[關(guān)鍵詞]預(yù)彎組合連續(xù)梁；時(shí)效；非線性ANANALYSISMETHoDoFPREFLEXEDCoMPoSITECoNTINUoUSBEAMBRIDGE[Abstract][Keywords]ChenXue—fengBasedontimedependentfac

2、toressuchasshrinkes．creepofconcretandrelaxationofsteel，annumericalmethodconsideringthenonlinearstress—straincurveofmaterialisproposedforsolvingstructuralbehaviorsofpreflexedcompositecontinuousbeamoneachstage．Preflexedcontinuousbeam；Timedependant；Nonlinearanalysis預(yù)彎組合連續(xù)梁在日本已經(jīng)建成多座¨。，國內(nèi)也有實(shí)例口

3、J，其制作安裝通常是分段拼裝，然后采用預(yù)彎鋼梁或者預(yù)壓荷載等措施給正彎矩區(qū)段加載，利用預(yù)應(yīng)力鋼束在梁的負(fù)彎矩區(qū)段加載，以獲得受拉區(qū)混凝土預(yù)壓應(yīng)力。目前簡支預(yù)彎組合梁的分析理論已經(jīng)較為成熟，主要包括彈性分析法、非線性分析法、時(shí)效分析法和極限抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)法四種方法，這四種設(shè)計(jì)方法分別從不同角度解決預(yù)彎組合梁的各階段控制截面的應(yīng)力、撓度以及極限承載能力等問題。本文在綜合考慮連續(xù)梁和預(yù)彎梁的受力特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出預(yù)彎連續(xù)梁的設(shè)計(jì)理論。1預(yù)彎連續(xù)梁分析理論1．1分析理論預(yù)彎連續(xù)梁分析理論主要是基于時(shí)效分析的非線性分析方法。這里所說的非線性包括兩部分：第一部分是指結(jié)構(gòu)內(nèi)力在受荷過程中

4、的非線性變化，第二部分是指結(jié)構(gòu)材料力學(xué)性能的非線性變化。在荷載相對較小，梁還沒有進(jìn)入塑性階段，時(shí)效因素引起梁的應(yīng)力、應(yīng)變以及撓度等采用時(shí)效分析方法計(jì)算，雖然該方法基于彈性假定，但是其結(jié)果還是比較精確的。當(dāng)荷載較大時(shí)，由于連續(xù)梁的內(nèi)力收稿日期：2008一08一15316分配受各部分之間剛度比的影響，在加荷過程中連續(xù)梁各部分剛度由于受拉區(qū)混凝土開裂而引起變化，因此結(jié)構(gòu)內(nèi)力并不是按彈性增加，而且鋼材和混凝土都不是理想的現(xiàn)彈性材料，這就使得以彈性理論為基礎(chǔ)的時(shí)效分析方法在荷載較大的時(shí)候，計(jì)算結(jié)果不能與實(shí)際結(jié)構(gòu)相吻合，會(huì)帶來較大的誤差。而非線性分析方法則可以較為精確地考慮這兩種影響

5、因數(shù)的變化，從而得到較為精確的結(jié)果。其分析步驟分兩步：首先利用時(shí)效分析方法求解混凝土和鋼梁在時(shí)效因素作用下產(chǎn)生的初應(yīng)力，然后在此基礎(chǔ)上采用非線性方法求解此后在荷載作用下的應(yīng)力狀況及撓度狀況。1．2基本假定在進(jìn)行預(yù)彎連續(xù)梁的工作性能分析時(shí)，引入如下假定：1)主梁變形在各個(gè)階段都符合平截面假定，縱向纖維的應(yīng)變沿梁高呈線性分布，截面內(nèi)混凝土與鋼梁變形協(xié)調(diào)，無相對滑移。2)混凝土、鋼材的應(yīng)力一應(yīng)變曲線均為已知。3)混凝土能夠承擔(dān)一定的拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)變達(dá)到或超過150¨8時(shí)，混凝土退出工作。4)當(dāng)主梁的受壓區(qū)混凝土的頂層纖維達(dá)到極限壓應(yīng)變8。=0．003時(shí)，或者鋼材的拉應(yīng)變達(dá)到0．

6、01第35卷陳雪楓：預(yù)彎組合連續(xù)梁橋的分析方法2008年增刊時(shí)，認(rèn)為結(jié)構(gòu)達(dá)到了極限狀態(tài)。5)假定梁具有足夠的抗剪能力，梁最終由于受彎而破壞。1．3混凝土和鋼材的本構(gòu)關(guān)系1．3．1混凝土的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系單向受壓混凝土的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系已經(jīng)經(jīng)過大量的研究，提出了許多不同的表達(dá)式，在本文中，采用的是Rash方程(圖1)來描述混凝土材料在受壓階段的本構(gòu)關(guān)系，Rash方程形式簡單，應(yīng)用較廣。圖1Rash應(yīng)力一應(yīng)變曲線f仃o[2(s／eo)一(s／so)2]0<8≤80時(shí)(上升段)【仃o80<8≤8。時(shí)(下降段)式中：80=0．002，占。=0．003，盯o=0．85R，R為混凝土的標(biāo)

7、準(zhǔn)立方體強(qiáng)度?；炷凛S向受拉時(shí)，其應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系采用如下的表達(dá)式：『Rl羔占<‰盯I2{”吼otRl占lo≤占≤8lu式中：占，。；81u——混凝土極限拉應(yīng)變，占k=0．0015；R，——混凝土抗拉強(qiáng)度；礦。——混凝土拉應(yīng)力；占——混凝土拉應(yīng)變。利用上式計(jì)算混凝土受拉區(qū)的合力和時(shí)，積分比較困難，為推導(dǎo)方便，本文在混凝土受拉區(qū)也采用與受壓區(qū)相同變化規(guī)律的應(yīng)力——應(yīng)變曲線，即：《2(丟)-(壽≮■q7T]。e-鈿i／／巳E-L．．■己一兄圖2混凝土應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系曲線這種應(yīng)力一應(yīng)變曲線方程與原曲線的計(jì)算結(jié)果是比較接近的卜1，由此我們