雙主肋混凝土斜拉橋剪力滯效應(yīng)

1、雙主肋混凝土斜拉橋剪力滯效應(yīng)1、工程背景主橋由145m中跨和40.5+76.5m邊跨組成，主橋全長為262m 主梁采用分幅設(shè)置， 僅在橋塔處通過主塔橫梁連為一體。 主橋結(jié) 構(gòu)整體布置圖如圖 1.1 所示。單幅主梁為整體開口梁板式n型斷面，梁肋和橫隔板均配置預(yù)應(yīng)力，縱向橫隔板標(biāo)準(zhǔn)間距為8m的橫隔板。通過主梁兩個(gè)梁肋采用不等高設(shè)計(jì)，內(nèi)側(cè)肋高2.65m，外側(cè)肋高2.20m，梁肋底部齊平，橫斷面上處于水平位置，形成單幅橋面橫向2%的橫坡。標(biāo)準(zhǔn)段梁肋寬度為1.8m，在塔梁固結(jié)段，由于承受較大的 軸力和彎矩，肋板加寬至 2.8m。在邊跨壓重區(qū)段，即P1與P2墩之間由于主梁配重需要， 將 截面變成箱型，底板

2、厚度 28cm同時(shí)也將肋寬進(jìn)行了加大，最 大加至2.4m，以滿足主梁剛度需要。圖1.1主橋整體布置圖（單位：cm高程：m）主梁和塔橫梁采用C55混凝土，主塔采用C50混凝土，拉索 采1770高強(qiáng)平行鋼絲斜拉索，在主梁上標(biāo)準(zhǔn)索距為8m邊跨整體現(xiàn)澆段拉索間距4.5m，在塔上的理論索距為 2.0m。拉索采用 型號(hào)有七種： LPES7-109、LPES7-139、LPES7-151、LPES7-163、 LPES7-1 87、LPES7-21 1、LPES7-241?？紤]主梁上的剪力滯效應(yīng)， 取恒載作用下的邊跨最大正彎矩 i -i斷面、墩頂最大負(fù)彎矩u -h斷面、中跨最大正彎矩山-m 斷面、中跨最大負(fù)

3、彎矩W -W斷面、主跨最大正彎矩V -V斷面、 主跨最大負(fù)彎局W -W斷面，共6個(gè)斷面，如圖1.1所示，各斷 面詳細(xì)尺寸見圖1.21.3。圖1.2 I - I、H - H斷面圖圖 1.3 m- m、w - w、v - v、w - w斷面圖2、有限元分析與計(jì)算結(jié)果本文主梁、 主塔均采用實(shí)體單元， 拉索和預(yù)應(yīng)力鋼筋均采用 桁架單元，降溫法施加初拉力。恒荷載主要考慮自重、壓重、預(yù) 應(yīng)力、 索力和二期恒載。 二期和壓重均等效為面荷載施加于主梁 相應(yīng)位置?；钶d為公路I級(jí)和人群荷載。采用ABAQU建立三維實(shí)體有限元模型，住塔和主梁均采用 塊單元，且在塔根處共節(jié)點(diǎn)。為了分析橫隔板和拉索索力對(duì)頂板正應(yīng)力橫向分

4、布的影響， 基于內(nèi)力控制的 6 個(gè)斷面，取距離最近的 6 個(gè)橫隔板斷面進(jìn)行對(duì) 照研究；另外，考慮到本橋?yàn)樗樟汗探Y(jié)體系，增加塔根處江、 岸兩側(cè)主梁斷面，所以共計(jì) 14個(gè)斷面。兩種工況：恒載和恒載 + 活載， 提取各截面頂層單元應(yīng)力進(jìn)行分析， 取平均值作為初等梁 理論的計(jì)算值（T 0,對(duì)應(yīng)剪力滯系數(shù) 入= / （T 0 （ 為單元位置 處的截面正應(yīng)力） ，橫向剪力滯系數(shù)分布如圖 2.1 圖 2.7 所示。 X為正代表主跨一側(cè)。X=-99m X=-101m圖 2.1 邊跨最大正彎矩區(qū)域截面上緣剪力滯系數(shù)沿橫向分 布X=-79m X=-76.5m圖 2.2 輔助墩區(qū)域主梁截面上緣剪力滯系數(shù)沿橫向分布

5、X=-48.5m X=-52.5m圖 2.3 中跨最大正彎矩區(qū)域截面上緣剪力滯系數(shù)沿橫向分 布X=-6m X=-12.5m圖 2.4 中跨塔根區(qū)域主梁截面上緣剪力滯系數(shù)沿橫向分布X=6m X=12.5m圖 2.5 主跨塔根區(qū)域主梁截面上緣剪力滯系數(shù)沿橫向分布X=96.5m X=100.5m圖 2.6 主跨主跨最大正彎矩區(qū)域截面上緣剪力滯系數(shù)沿橫 向分布X=-3m X=3m圖 2.7 塔根處主梁截面上緣剪力滯系數(shù)沿橫向分布 根據(jù)計(jì)算結(jié)果可以得出以下幾點(diǎn)：1）主梁橫隔板區(qū)域與主梁非橫隔板區(qū)域橫向剪力滯系數(shù)分 布不同，橫隔板與拉索索力對(duì)剪力滯影響顯著。2）公路I級(jí)荷載中，均布荷載對(duì)主梁剪力滯系數(shù)橫向

6、分影 響不大（恒載與恒載 +活載兩工況），但是集中力作用位置主跨 x=96.5m，局部剪力滯系數(shù)橫向變化較大，達(dá)到 7%3）主跨塔根處梁肋頂板最大剪力滯系數(shù)達(dá)到 2.309 ；主跨 最大正彎矩處最大剪力滯系數(shù)為橫隔板梁肋處 1.238 ，最大負(fù)彎 矩剪力滯系數(shù)為 1.262 ；中跨最大正彎矩處最大剪力滯系數(shù)為橫 隔板處的 1.319 ，最大負(fù)彎矩處剪力滯系數(shù)為 1.127 ；輔助墩主 梁頂緣最大剪力滯系數(shù)為橫隔板梁肋處 1.485 ；邊跨最大正彎矩 處最大剪力滯系數(shù)為橫隔板處的 1.424 。4）兩側(cè)梁肋處剪力滯系數(shù)相差較大，說明不等高梁肋設(shè)置 對(duì)剪力滯效應(yīng)影響較大。3、結(jié)論利用ABAQU通用有限元軟件對(duì)斜拉橋成橋狀態(tài)進(jìn)行靜力分 析，得到主梁各主要斷面頂板剪力滯系數(shù)，得出如下結(jié)論：1）對(duì)于肋板式混凝土主梁頂板剪力滯效應(yīng)明顯，特別是在 塔根處頂板，個(gè)別應(yīng)力點(diǎn)應(yīng)力集中，剪