箱梁有效宽度研究.docx
- 文档编号:4572530
- 上传时间:2022-12-06
- 格式:DOCX
- 页数:9
- 大小:172.14KB
箱梁有效宽度研究.docx
《箱梁有效宽度研究.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《箱梁有效宽度研究.docx(9页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
箱梁有效宽度研究
箱梁有效宽度研究
箱梁有效宽度研究
谢宝来孙东利
(天津市市政工程设计研究院,天津 300051)
【摘要】箱形截面梁受弯时,在横桥向由于剪滞效应,贴近腹板的翼缘法向应力与腹板的法向应力相同,离腹板愈远则愈小。
这种分布对于大箱眼的单箱单室箱梁非常明显,规范也做了相关的规定,但是,在单箱多室及单箱单室的小箱眼箱梁中,因受腹板分布及支撑位置的影响,其应力分布十分复杂,应在设计中和构造上给予足够的重视。
【关键词】箱梁有效宽度剪滞效应矮塔斜拉桥
一、研究模型的建立方法
模型采用空间20节点的块单元,按桥梁的实际情况进行模拟。
箱梁的横隔梁起着连接各条腹板的作用,在一定情况下减弱了剪滞效应,因此在研究模型上要充分考虑,使其更加和实际情况相符。
本文不考虑活载及体内预应力影响,当考虑时,活载可以按效应进行扩大,体内预应力也可以按叠加原理加上去,毕竟每条腹板的体内预应力配置均相同。
对于矮塔斜拉桥建模,按一次成桥考虑,拉索拉力按外载荷进行加载。
(一).单箱多室箱梁
桥梁宽度16.5m,梁高2m,悬臂2m,跨径为等跨40m预应力钢筋混凝土箱梁,分别模拟单支点、双支点和线支撑,双支点支座间距8.5m,最大箱眼净矩3.4m。
(二).单箱单室箱梁
桥梁宽度8m,梁高1.4m,悬臂2m,跨径为等跨25m普通钢筋混凝土箱梁,分别模拟单支点、双支点和线支撑,双支点支座间距3m,最大箱眼净矩3m。
(三).单箱单室大箱眼箱梁
桥梁宽度16.5m,梁高3m,跨径为等跨55m预应力钢筋混凝土箱梁,分别模拟单支点、双支点和线支撑,双支点支座间距3m,最大箱眼净矩7m。
(四).矮塔斜拉桥
桥梁宽度33.5m,梁高5.25~3m,跨径为90.5+150+90.5m预应力钢筋混凝土箱梁,按实际情况模拟,支座间距4m,最大箱眼净矩5.55m。
斜拉索为单索面布置,每个桥塔处为12对,每对横桥向1.2m间距布置2根OVM250AT-61钢铰线拉索,每对拉索张拉力为12000kN。
二、单箱多室箱梁的有效宽度
(一).受支撑形式和位置的影响较大
当桥较宽时,单支点支撑对箱梁顶板应力的影响较大,受横梁影响,锋值向梁中线靠拢,其大小比平均应力大2.5MPa左右。
当采用双支点时,应力分布还是比较均匀的。
但是无论采用何种支撑方式,其悬臂处的应力均较小。
图1单箱多室箱梁中支点处上缘应力分布图
表1单箱多室箱梁中支点处上缘应力特性
编号
支撑
形式
最大应力(MPa)
最小应力(MPa)
应力差(MPa)
有效宽度(m)
有效宽度/全宽
1
单支点
9.81
5.72
4.09
12.20
0.74
2
双支点
7.90
5.24
2.66
14.55
0.88
3
线支撑
7.55
5.20
2.35
15.07
0.91
(二).顶板剪滞效应不明显
可以看到,当支撑条件较好时,此种箱梁的顶板剪滞效应并不明显,线支撑无明显锋值出现,这是因为箱眼较小,整体受力协调。
(三).悬臂板剪滞效应明显
因悬臂板为自由端,受剪滞效应影响较明显,应力水平较低,按面积等效的原理,计算和配筋应当考虑,计算宽度按悬臂宽度的50%给予考虑。
(四).研究结论
1.宽箱梁不宜采用单支点的支撑形式,当必须采用时,计算模型应当采用梁格法,平面杆系的计算结果误差太大。
如果采用平面杆系进行计算,则支点处应力应当给予适当的安全储备。
2.宽箱梁的箱眼净距不宜超过3.5m,这种构造使我们不必要考虑顶板的剪滞效应。
3.应当尽量增加支点个数,这样使箱梁应力分布更加均匀。
4.计算宽度为桥宽减去两侧悬臂宽度的一半,布置其内钢筋为有效钢筋。
三、单箱单室箱梁的有效宽度
(一).受支撑形式和位置的影响不大
经计算分析,支撑形式和位置的影响不大,受横梁影响,锋值向梁中线靠拢。
图2单箱单室箱梁中支点处上缘应力分布图
表2单箱单室箱梁中支点处上缘应力特性
编号
支撑
形式
最大应力(MPa)
最小应力(MPa)
应力差(MPa)
有效宽度(m)
有效宽度/全宽
1
单支点
5.14
2.87
2.27
6.33
0.79
2
双支点
4.64
2.69
1.95
6.64
0.83
3
线支撑
4.82
2.74
2.08
6.52
0.82
(二).顶板剪滞效应不明显
从图2可以看出,顶板剪滞效应不明显,箱眼还有增大的潜力,可以由3m增加到3.5m。
(三).悬臂板剪滞效应明显
因悬臂板为自由端,受剪滞效应影响较明显,应力水平较低,按面积等效的原理,计算和配筋应当考虑,计算宽度按悬臂宽度的50%给予考虑。
而且从应力图上可以看出,其悬臂长度偏大,8m桥宽的箱梁多用于弯桥中,减小悬臂,增加了截面抗扭惯量及减小了剪滞效应,可以说是一举两得。
(四).研究结论
1.受支撑形式和位置对剪滞效应影响不大。
2.箱眼净距不宜超过3.5m。
3.应当尽量减小悬臂长度,这样使箱梁应力分布更加均匀。
4.计算宽度为桥宽减去两侧悬臂宽度的一半,布置其内钢筋为有效钢筋。
四、单箱单室大箱眼箱梁的有效宽度
(一).受支撑形式和位置的影响不大
经计算分析,支撑形式和位置的影响不大,基本不受横梁影响,锋值在腹板的正上方。
图3单箱单室大箱眼箱梁中支点处上缘应力分布图
表3单箱单室大箱眼箱梁中支点处上缘应力特性
编号
支撑
形式
最大应力(MPa)
最小应力(MPa)
应力差(MPa)
有效宽度(m)
有效宽度/全宽
1
单支点
10.17
6.08
4.09
13.90
0.84
2
双支点
10.36
6.49
3.87
13.83
0.84
3
线支撑
11.05
7.08
3.97
13.44
0.81
(二).顶板和悬臂板的剪滞效应明显
因悬臂较长和箱眼较大,顶板和悬臂板的剪滞效应非常明显,此类箱梁要考虑剪滞效应,新的混凝土规范中有详细的计算方法与说明。
五、矮塔斜拉桥的有效宽度
(一).中支点的有效宽度
上缘出现负剪滞效应,应力幅在2MPa以内,基本上可以不考虑。
下缘虚线为支座产生的局部应力,局部效应本文将不给予考虑。
上缘的计算宽度为27.43m,下缘的计算宽度为10.80m。
图4中支点上下缘正应力分布图
(二).拉索处的有效宽度
此拉索为全桥倾角最大的拉索,离塔最近,从此根拉索开始,负剪滞效应逐渐增加,最后再变小,到无索区将变为正剪滞效应。
上缘的计算宽度为29.41m,下缘的计算宽度为14.14m。
图5拉索处上下缘正应力分布图
(三).跨中的有效宽度
剪滞效应增大,主要受到拉索外力引起的,上缘的计算宽度为19.14m,下缘的计算宽度为14.45m。
图6跨中上下缘正应力分布图
(四).边支点的有效宽度
其悬臂板的剪滞效应增大,上顶板和下底板应力分布均匀。
上缘的计算宽度为21.64m,下缘的计算宽度为14.30m。
图7边支点上下缘正应力分布图
(五).计算结论
表4各个截面有效宽度计算结果
位置
最大应力(MPa)
最小应力(MPa)
应力差(MPa)
有效宽度(m)
有效宽度/全宽
中支点
上缘
-6.08
-3.95
2.13
27.43
0.82
下缘
0.60
0.10
0.50
10.80
0.65
拉索处
上缘
-8.57
-6.61
1.96
29.41
0.88
下缘
-1.45
-0.76
0.69
14.14
0.86
跨中
上缘
6.44
2.38
4.06
19.14
0.57
下缘
-7.14
-5.41
1.73
14.45
0.88
边支点
上缘
-2.13
0.02
2.11
21.64
0.65
下缘
3.11
2.40
0.71
14.30
0.87
1.对于多箱室的斜拉桥来说,上下缘的剪滞效应并不明显,主要受箱眼大小及拉索位置影响,没有规律性(因这种大桥同截面的较少),因此针对特定的桥梁需要做专门的分析来确定。
2.对于矮塔斜拉桥体系,还经常出现负剪滞效应,主要出现在中支点及拉索处。
3.对于悬臂板采用撑板的结构体系,其计算宽度在无索区按一半考虑,有索区按全宽计算。
4.悬臂板受力复杂,在计算及构造上应给予足够的重视。
参考文献
[1]公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2004).北京:
人民交通出版社2004
[2]公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004).北京:
人民交通出版社2004
[3]公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004)条文应用算例.袁伦一鲍卫刚编著北京:
人民交通出版社2005
[4]高等桥梁结构理论.项海帆主编北京:
人民交通出版社2001
[5]钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理.张树仁等编著北京:
人民交通出版社2004.8
--------------------------------------------------------------------------------
作者简介:
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 有效 宽度 研究