斜箱梁桥活载正应力放大系数讨论

器桥梁工程　Ｂｒｉｄｇｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　斜箱梁桥活载正应力放大系数讨论　许延祺　（北京市市政工程设计研究总院，北京　１０００８２）　摘要：当下城市和公路桥梁中斜交梁桥所占比例逐步增大，其在汽车荷载作用下应力变化与正交桥梁存存差异，这些差　异在日常桥梁设计中利用三维杆单元建模是无法考虑的。冈此利用ＡＮＳＹＳ大型通用有限元软件分男１建立宽跨比为Ｏ．５３、　不同斜交角度的两跨预应力混凝土连续箱型梁桥的三维实体单元模型进行讨论，总结｝｝ｊ跨中断面和中支点断面活载正应　力放大系数的变化规律和变化范围。根据分析得出桥梁斜交角度越大，偏心车道荷载的布置对于正应力影响越小的结论。　关键词：桥梁；斜交箱梁；正应力放大系数；三维实体单元；汽车荷载　中图分类号：Ｕ　４４８．２１３　文献标志码：Ｂ　文章编号：１００９—７７６７（２０１１）０４—００５６—０４　Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ｏｎ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｓｔｒｅｓｓ　Ｍａｇｎｉｉｃａｔｆｉｏｎ　Ｃｏｅｆｉｃｉｆｅｎｔ　ｏｆ　Ｌｉｖｅ　Ｌｏａｄ　ｏｆ　Ｓｋｅｗ　Ｂｏｘ　Ｇｉｒｄｅｒ　Ｂｒｉｄｇｅ　ＸｕＹａｎｑｉ　目前在进行桥梁设计时．考虑到与周围建筑物和　下的正应力放大系数，得　正应力放大系数随斜交角　环境的协调，减小水中墩阻水能力以及满足通航要求，　度的变化关系，为实际丁程提供参考　．　加之公路、城市建设及铁路投资建设部门改变思维方　１结构概况　式，在中小桥选定走向、布置时路桥并重，一改过去路　选用某座１６　ｍ＋１６　ｍ的两跨连续箱梁桥，半幅桥　线走向服从桥梁的传统做法，使得斜桥在桥涵设计中　宽ｌ２．７５　ｍ，箱梁悬臂长２．１２５　ｍ，宽跨比为０．５３，梁高　的比重增大，并主要应用于对线形要求较高的高速公　１．６　ｍ，分别选取斜度为０。、１Ｏ。、１５。、２０。、３０。、４５。等　路及城市立体交叉处＿ｌ＿　。斜交桥梁在恒载和活载作用　６种情况进行分析。该结构属Ａ型连续斜梁（所有支撑　下的受力特点与正交桥梁有很大的不同，存在弯扭耦　均为斜向抗扭支撑）１７－８１，全预应力混凝土结构。结构的　合现象ｌ４＿　１。基于此，笔者运用ＡＮＳＹＳ软件＿６］建立　维　纵断面和各断面剖面见图１～２。　实体模型进行有限元分析，研究斜交桥梁在活载作用　ｊＡ　Ｂ　一　毫　厂，１　边支座预埋｛　６０　２５０．］　３０　，４２５　ｌ、］　厂．【　，２５０　４２５　［　３Ｏ．．１＿　４２５　．２５０．６０　ＩＡ　４２５２５０　Ｂ　１【ｘ】　１００．２５０边支座预埋钢　图１箱梁剖面图（ｃｍ）　图２　中支点及跨中横断（ｃｍ）　５６　啼荭投求』Ｉ１∈Ｔ　２０１１　Ｎｏ．４（Ｊｕ１．）Ｖｏ１．２９　器桥梁工程　Ｂｒｉｄｇｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　板的影响随着斜交角度的增大而越来越不明显，尤其　由于施加车道荷载后受力方式不同而不同。　是对于斜交角度为４５。的桥梁这种影响非常小，而斜　上、下翼板的正应力放大系数平均值见表ｌ。　表ｌ上、下翼板正应力放大系数平均值表（跨中断面）　２）中支点断面由于支座的影响，正应力放大系数　横向随着位置向内侧移动而逐渐变大，且都小于ｌ，在　０．８～１之间．下翼板正应力放大系数在横向随着位置　交角度为０。时这种影响又是比较大。各斜交角度下　分布略不规律。总体来说，上翼板正应力放大系数在　４）上翼板正应力放大系数都大于１，下翼板正应　力放大系数都小于１，这是因为该结构为全预应力混凝　土结构．上下翼板在成桥阶段全是承受压应力，当在　上翼板作用车道荷载后，由结构力学原理可知在跨中　断面上翼板受压．下翼板受拉，这样使得上翼板压应　力变大，而下翼板的压应力变小。　３．２中支点断面活载正应力放大系数研究　中支点断面上、下翼板正应力放大系数沿横向分　布见图９～１０。　图９上翼板正应力放大系数分布图　图１Ｏ下翼板正应力放大系数分布图　由图９～１０可以得到以下规律：　１）各斜交角度桥梁上、下翼板正应力放大系数变　化趋势基本保持一致，但上翼板和下翼板的变化趋势　５８　啼荭投求　∈１．２０１１　Ｎｏ．４（Ｊｕ１．）Ｖｏ１．２９　向内侧移动而变小，且都大于ｌ，在１～１．３５之间，且　中支点断面正应力放大系数变化没有跨中断面变化　明显。　３）总体来说，上翼板正应力放大系数随着斜交角　度的增大而增大，下翼板的正应力放大系数随着斜交　角度的增大而减小，说明偏心车道荷载的布置对于中　支点上、下翼板的影响随着斜交角度的增大而越来越　不明显，尤其是对于斜交角度为４５。的桥梁这种影响　非常小。各斜交角度下上、下翼板的正应力放大系数见　表２。　表２上、下翼板正应力放大系数平均值表（中支点断面）　上翼板　Ｏ．８９１　０　９１６　０．９２２　０．９３０　０．９５２　０．９８０　下翼板　１：１６９　１．１１５　１．１０７　１．０９７　１．０６３　１．０２７　４）上翼板正应力放大系数都小于Ｉ，下翼板止应　力放大系数都大于１，这是因为该结构为全预应力混凝　土结构，上、下翼板在成桥阶段全部承受压应力，当在　上翼板作用车道荷载后，南结构力学原理可知在中支　点断面上翼板受拉，下翼板受压，这样使得上翼板压　应力变小。而下翼板的压应力变大。　３．３活载正应力放大系数研究结论　综合以上第ｌ跨跨中断面和中支点断面正应力放　大系数沿横向的分布规律的研究，再综合相关结构力　学知识，在桥梁受荷时，支点断面承受负弯矩，跨中断　面承受正弯矩，故可得到当不同斜交角度桥梁承受车　道偏心荷载时的如下结论：　Ｉ）各断面上、下翼板沿横向正应力放大系数变化　趋势分别基本保持一致，但上翼板和下翼板的变化趋　势各不相同。　２）桥梁斜交角度越大，偏心车道荷载的布置对于　正应力影响越小。　３）承受正弯矩的断面受荷后上翼板应力变大，下　翼板应力变小，承受负弯矩的断面反之。　４）跨中断面上翼板正应力放大系数随着斜交角度　的增大而减小，其均值由１．１２７到１．０５３；下翼板正应　力放大系数随着斜交角度的增大而增大，其均值由　桥梁工程器　Ｂｒｉｄｇｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　０．８８２到０．９５３。　［２】王世平．我国公路桥梁的发展趋势【ＪＪ．太原城市职业技术学　５）中支点断面上翼板正应力放大系数随着斜交角　院学报，２００５，１２（６）：１５８—１５９．　度的增大而增大，其均值由０．８９１到Ｏ．９８，下翼板正应　［３］宋世杰，陈北华，钱锦武．连续斜梁桥受力特性研究［Ｊ］．桥梁　力放大系数随着斜交角度的增大而减小，其均值由　机械与施工技术，２００７，５（４）：４１—４２．　１．１６９到１．０２７。　【４］苏国，陈水福．斜交桥梁空间计算模型对比分析『ＪＪ．中国市政　４结语　工程，２００６，６（３）：１３－１５．　【５】姚玲森．桥梁工程【Ｍ】．北京：人民交通出版社，２００８：２５４—　通过以上研究得知，引入活载正应力放大系数可　２６６．　以有效地反映出斜交箱梁桥在活载作用下正应力的　［６］张立明．Ａｌｇｏｒ、ＡＮＳＹＳ在桥梁工程中的应用方法与实例【Ｍ］．　变化情况及变化规律，此方法计算简单，实用性强。在　北京：人民交通出版社．２００３：５０—６０．　活载作用下，在简化设计中常用的１５％的正应力放大　［７］黄平明．连续斜箱梁桥的统一计算模式『Ｊ］．中国公路学报，　系数对于跨中和支点的部分区域来说是明显偏小的，　１９９９，１２（２）：５２－５８．　也是偏不安全的，应在今后的设计中予以加大；而且，　【８］黄平明．混凝土斜梁桥［Ｍ】．北京：人民交通出版社，１９９９：２１—　活载对于正交桥梁的影响要大于斜交桥梁，这也需要　４０．　我们在今后的设计中引起足够的重视。　［９］朱怡，徐栋．箱梁活载正应力和剪应力放大系数讨论【ＪＪ．结构　工程师，２００６。２２（４）：２９—３４．　参考文献：　收稿日期：２０１１－０３—２４　［１】廖娟，叶贵如，徐兴．预应力混凝土箱形连续梁桥设计若干　作者简介：￣（１９８５一），男，北京市人，助理工程师，硕士，主要从　问题的探讨ｆＪ１．中国市政工程，２００５，２９（２）：２８－３０．　事桥梁结构设计与研究工作。　（上接第５５页）　虎门致力于建设“滨海国际商城”，虎门立交是其重要　的对外门户。有效地解决虎门立交的交通问题，至关　重要。该方案设计根据虎门立交周边路网、现状用地等　实际情况，因地制宜，提出了“转移部分交通流，简化　节点交通组织”的改造策略，是该次方案设计的精髓　所在。　参考文献：　［１】朱家兵，罗庆．昆明市石虎关立交改扩建总体设计及关键性　技术［Ｊ】．城市道路与防洪，２０１１（１）：１２—１６．　［２］中交第一公路勘察设计研究院．ＪＴＧ　Ｄ２０—２００６公路路线设　计规范［Ｓ］．北京：人民交通出版社，２００６．　［３】杨少伟．道路立体交叉规划设计［Ｍ】．北京：人民交通出版社，　２００５：１２—２９．　［４］陈洪仁，盛洪飞，裴玉龙．道路交叉规划设计与施工［Ｍ】．哈尔　滨：黑龙江科学技术出版社，１９９７：７９—９４．　收稿日期：２０１１－０３—１５　作者简介：毕东河（１９７９一），男，山东滨卅１人，工程师，学士，主要从事　图８滨海大道一莞佛高速立交方案２　道路交通工程的设计工作。　武汉地铁２号线成我国首条横穿长江地铁隧道　近日，中国中铁隧道集团将武汉地铁２号线过江隧道左线工程掘进到汉口江滩，这标志着这一工程成功横穿长江。这是我国第　一条穿越长江的地铁隧道。这条地铁隧道位于武汉长江大桥和武汉长江公路隧道之间，是连接武昌、汉口两镇中心区域地铁２号线　的过江通道，全长约３　１００１ＴＩ。　２０１１耳第４棚（７４）第２９毫　辛荭数木ｎ盯　５９