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1、5O橋梁結(jié)構(gòu)城市道橋與防洪2013年3月第3期長挑臂單箱多室寬體箱梁橫向受力性能分析王浩(上海市政工程設(shè)計研究總院(集團(tuán))有限公司。上海200092)摘要：隨著城市發(fā)展對通行能力要求的提高，高架橋梁中越來越多地采用寬體箱梁結(jié)構(gòu)形式。由于城市景觀要求，以及橋下地面道路限制，下部結(jié)構(gòu)常采用單柱或小間距雙柱，使得長挑臂單箱多室箱梁部分箱室處于懸臂狀態(tài)，箱梁橫向受力空間效應(yīng)明顯。該文以德勝快速路標(biāo)準(zhǔn)段連續(xù)箱梁為研究對象，利用有限元結(jié)構(gòu)程序ANSYS進(jìn)行空間分析，計算箱梁結(jié)構(gòu)在自重、二期恒載，以及汽車活載作用下橫向變形和內(nèi)力的分布規(guī)律，并將空間分析結(jié)果與目前簡化分析方法進(jìn)行對比分析，驗(yàn)證簡化計算方
2、法的適用性。關(guān)鍵詞：寬體箱梁；長挑臂；單箱多室；橫向受力；偏載；有限元法中圖分類號：U448．21+3、U441+5文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009—7716(2013)03—0050—05橋路等路口。0前言主線高架標(biāo)準(zhǔn)段采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，基預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)剛度大，動力性本跨徑30m，施工采用支架現(xiàn)澆法。箱梁采用單箱能好，主梁變形曲線平緩，有利于高速行車，在高三室，橋?qū)?5m，挑臂長度約4．0m，腹板稍向外傾等級公路和城市立交、高架快速道上得到廣泛應(yīng)斜(見圖1)。當(dāng)跨徑不大于40m時，箱梁梁高取為用。隨著城市的發(fā)展，對橋梁通行能力的要求不斷2m；跨徑大于40m時，箱梁梁高根
3、據(jù)受力需要適提高，高架橋梁中越來越多地采用寬體箱梁結(jié)構(gòu)當(dāng)加高。箱梁頂板平行于道路橫坡布置。形式。由于城市景觀要求，以及橋下地面道路限60口瀝青混凝士橋梁中心線墮查制，下部結(jié)構(gòu)常采用單柱或小間距雙柱，使得長挑——b0o8Q墜m』§Q撂凝t臂單箱多室箱梁部分箱室處于懸臂狀態(tài)，箱梁橫01175050011750500．1向受力空間效應(yīng)明顯，而且橋梁寬跨比(B／L)較2％^大，寬高比較大(常達(dá)10～13)，橫向?yàn)榧袅θ嵝?，j＼、【!j，箱梁的空間效應(yīng)更加顯著，不宜忽略主梁橫向協(xié)5。==ⅡII．4000j。1500010004Ooo同工作效應(yīng)，而按平面桿系理論進(jìn)行設(shè)計計算。因-●，此，研究此類橋梁
4、的空間受力特性和橫向分布作§§嫂『用，具有很好的理論和工程實(shí)用價值。l杭州德勝快速路主線高架采用連續(xù)箱梁結(jié)．～．．1．?．構(gòu)，為典型的長挑臂寬體剪力柔性箱梁橋。本文以德勝快速路標(biāo)準(zhǔn)段連續(xù)箱梁為研究對象，利用有限元結(jié)構(gòu)分析程序ANSYS對此結(jié)構(gòu)進(jìn)行空間整體圖125m橋?qū)挊?biāo)準(zhǔn)橫斷面圖(單位：mm)分析，計算箱梁結(jié)構(gòu)在自重、二期恒載，以及汽車活載作用下橫向變形和內(nèi)力的分布規(guī)律，并將空下部結(jié)構(gòu)形式：單幅橋(標(biāo)準(zhǔn)橋?qū)?5m)連續(xù)間分析結(jié)果與目前簡化分析方法進(jìn)行對比分析，大箱梁采用H型的立柱，兩根立柱在頂部適當(dāng)加驗(yàn)證簡化計算方法的適用性。寬。樁基根據(jù)地質(zhì)和受力情況選用直徑1．0m、1．2m、1．5m
5、鉆孔灌注樁。1背景工程概況2有限元模型及計算工況說明本文背景工程橋梁為德勝快速路中段工程，起自莫干山路，終至機(jī)場路，全長約6．8km，包括上2．1有限元模型德立交和石德立交，全線均為高架道路。高架上跨采用ANSYS程序建立了有限元空間實(shí)體模莫干山路、湖墅路、京杭運(yùn)河、紹興路、東新路、石型，混凝土采用SOLID45體單元模擬，模型中單元數(shù)量451032．節(jié)點(diǎn)數(shù)量125116。計算中未考慮預(yù)收稿日期：2012—12—05作者簡介：王浩(1968一)，男，上海人，高級工程師，從事橋梁應(yīng)力效應(yīng)。結(jié)構(gòu)的實(shí)體模型、有限元模型分別如圖工程設(shè)計工作。2和圖3所示。2013年3月第3期城市道橋與防洪橋梁結(jié)
6、構(gòu)5l3橫向受力分析利用有限元分析程序，分別計算了長挑臂單箱多室箱梁在各種荷載作用下的變形和受力情況。通過計算分析，研究此類多室箱梁橫向內(nèi)力的分布規(guī)律，并將計算結(jié)果與目前簡化計算方法進(jìn)行對比分析。圖2實(shí)體模型3．1橫向變形分析多室箱梁空間效應(yīng)明顯，橫向變形由橫向彎曲和剪切變形組成。變形特點(diǎn)可以通過頂板的變形曲線反映。圖5、圖6為典型工況下邊跨跨中和中跨跨中截面撓度沿橫向的分布圖。圖3有限元模型邊界條件：按照支座實(shí)際布置形式對有限元目＼【掃齠凇導(dǎo)模型施加相應(yīng)約束。{鷲喝噸2．2計算工況說明迥；}蜇箱梁橫向受力分析主要針對結(jié)構(gòu)自重、二期留恒載，以及汽車活載，根據(jù)活載布置又可分為對稱和偏載。為
7、此，分析中考慮的主要工況包括：(1)工況一：自重+二期恒載；(2)工況二：自重+對稱6l5—1O—S05lO車道；(3)工況三：自重+單向3車道；(4)工況四：橫橋向距橋面中心線距離／自重+對稱4車道；(5)工況五：自重+單向2車圖5邊跨跨中截面撓度沿橫向分布圖道。加載示意如圖4所示。計算中，對于多車道加載工況，按規(guī)范進(jìn)行車道折減。王況三；奎道50種15—10-50510橫轎向距橋面中心線距離／珂圖6中跨跨中截面撓度沿橫向分布圖況三
