鋼_混凝土混合結(jié)構(gòu)在大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋中的應(yīng)用

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1、第28卷,第5期中國鐵道科學(xué)Vol128No152007年9月CHINARAILWAYSCIENCESeptember,2007文章編號(hào):1001-4632(2007)05-0043-04鋼)混凝土混合結(jié)構(gòu)在大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋中的應(yīng)用衛(wèi)星,李小珍,李俊,強(qiáng)士中(西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院,四川成都610031)摘要:重慶石板坡公路長(zhǎng)江大橋采用填充混凝土后板式鋼)混凝土接頭。在軸力、彎矩和剪力的作用下,鋼)混凝土接頭處將產(chǎn)生軸向壓應(yīng)力、拉應(yīng)力和剪應(yīng)力。壓應(yīng)力由承壓板及PBL剪力鍵共同傳遞,拉應(yīng)力、剪應(yīng)力主要由PBL剪力鍵傳遞。計(jì)

2、算得到鋼)混凝土接頭的最不利荷載組合內(nèi)力。在鋼)混凝土接頭附近截取18m長(zhǎng)的1個(gè)梁段,將混凝土與貫穿鋼筋進(jìn)行耦合、貫穿鋼筋與PBL板進(jìn)行耦合,采用實(shí)體單元、板單元和梁?jiǎn)卧?建立鋼)混凝土接頭有限元模型,利用有限元軟件ANSYS進(jìn)行仿真分析,得到鋼)混凝土接頭各部分的應(yīng)力分布。結(jié)果表明:結(jié)構(gòu)各構(gòu)件在設(shè)計(jì)荷載下并未出現(xiàn)超出材料強(qiáng)度的應(yīng)力峰值;剪力主要靠腹板上的PBL剪力鍵傳遞;有效的預(yù)應(yīng)力體系是鋼)混凝土接頭可靠性的根本保證。關(guān)鍵詞:鋼)混凝土接頭;PBL剪力鍵;連續(xù)剛構(gòu);混合梁中圖分類號(hào):U448123文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A重慶石板

3、坡公路長(zhǎng)江大橋復(fù)線橋采用剛構(gòu)連續(xù)頭,如圖1所示。鋼箱梁端部的頂板、底板和腹板組合梁,橋跨徑組合為8615m+138m+138m+做成雙壁板,與填充的混凝土通過PBL剪力鍵、138m+138m+330m+13215m。主跨采用鋼)預(yù)應(yīng)力鋼筋、普通鋼筋等得到很好的連接,將預(yù)應(yīng)混凝土混合梁結(jié)構(gòu),長(zhǎng)度330m,中間部分采用鋼力鋼筋往前延伸與混凝土橫隔板連接,預(yù)應(yīng)力短束梁,長(zhǎng)度108m,2個(gè)端部采用混凝土梁,長(zhǎng)度均鋼筋錨固在混凝土箱梁的橫隔板和鋼箱梁的橫隔板為111m。這種結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是鋼)混凝土接頭,其上,預(yù)應(yīng)力長(zhǎng)束鋼筋錨固在混凝土

4、橫隔板后梁段的構(gòu)造復(fù)雜,應(yīng)力分布復(fù)雜,在恒載和汽車荷載的作頂板、底板的齒塊上。[1,2]用下,強(qiáng)度和疲勞問題應(yīng)引起高度重視。鋼)混凝土接頭的鋼結(jié)構(gòu)縱向長(zhǎng)4m,其中鋼箱部分長(zhǎng)215m,內(nèi)填充混凝土部分長(zhǎng)115m,在1鋼)混凝土接頭構(gòu)造結(jié)合面設(shè)置1塊50mm的承壓板,連接鋼箱梁部分頂板采用加勁板,與混凝土部分內(nèi)的加勁板[3,4][5]大橋采用填充混凝土后板式鋼)混凝土接(PBL)對(duì)應(yīng)。圖1重慶石板坡長(zhǎng)江大橋鋼)混凝土接頭構(gòu)造(單位:mm)收稿日期:2006-11-16;修訂日期:2007-07-04基金項(xiàng)目:西部交通建設(shè)科技項(xiàng)

5、目(200431822317)作者簡(jiǎn)介:衛(wèi)星(1976)),男,山西沁源人,講師,博士。44中國鐵道科學(xué)第28卷由承壓板及PBL剪力鍵共同傳遞,拉應(yīng)力、剪應(yīng)2鋼)混凝土接頭受力性能力主要由PBL剪力鍵傳遞。根據(jù)結(jié)構(gòu)的自重、二期恒載、預(yù)應(yīng)力、城-A在軸力、彎矩和剪力的作用下,鋼)混凝土接級(jí)車輛荷載及溫度荷載,計(jì)算得到鋼)混凝土接頭頭處將產(chǎn)生軸向壓應(yīng)力、拉應(yīng)力和剪應(yīng)力。壓應(yīng)力最不利內(nèi)力組合,見表1。表1鋼)混凝土接頭最不利荷載組合內(nèi)力項(xiàng)目彎矩/(kN#m)軸力/kN剪力/kN扭矩/(kN#m)成橋1244310-3770010

6、-5418150恒載成橋10年4465910-3465210-5486190max9400177971531215621114車輛荷載min-4493310-259014-471912-518610max498513645610362150溫度荷載min-418314-756115-308110max2682910-3044615-474315621114成橋組合min-3694710-4785210-1044610-518610max5904510-2739815-481119-621114成橋10年組合min-4457

7、14-4480319-1051412-518610表中荷載方向規(guī)定:軸力拉為正;剪力逆時(shí)針為正;彎矩下側(cè)受拉為正;扭矩向外為正(以右截面為準(zhǔn))。選取半輻橋,在橋軸線上加對(duì)稱約束?；炷亮憾?鋼)混凝土接頭的有限元分析采用SOLID65實(shí)體單元,鋼梁段和開孔鋼板均采用SHELL181板單元,貫穿鋼筋和預(yù)應(yīng)力索采用311有限元建模方法BEAM4梁?jiǎn)卧?。共有?jié)點(diǎn)70783個(gè),單元71663(1)根據(jù)圣維南(S1Venant)原理,在鋼)個(gè)。三維有限元模型如圖2、圖3所示?；炷两宇^附近截取18m長(zhǎng)的1個(gè)梁段。(2)混凝土與鋼板間

8、的粘結(jié)摩擦作用機(jī)理十分復(fù)雜,因此在有限元模型中不模擬該作用,而將其作為結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備。(3)貫穿鋼筋被混凝土握裹,其相互作用機(jī)理[6]除了粘結(jié)摩擦外,還有接觸相互作用,因此將混凝土與貫穿鋼筋之間進(jìn)行耦合。圖2鋼)混凝土接頭有限元模型(4)將貫穿鋼筋與PBL板耦合。(5)混凝土材料采用多線性等向強(qiáng)化模型(