《2022年高速改扩建预应力简支T梁拼宽结构研究.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年高速改扩建预应力简支T梁拼宽结构研究.docx（10页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选学习资料 - - - - - - - - - 高速改扩建预应力简支 T 梁拼宽结构分析摘要：中小跨径预应力拼宽T 梁桥是高速改扩建的主要桥型,文章依靠福州至夏门高速公路改扩建工程,采纳结构空间有限元法分析了拼宽后 T 梁拼接部位的受力状况,得出 T 梁桥拼宽新桥沉降差值宜掌握在 5mm 以内和新旧 T 梁间增置横隔板能有效改善接缝处受力的结论,对改扩建拼宽 T 梁的设计有肯定的指导意义；关键词：桥梁拓宽；简支 T 梁；沉降；横隔板1 概述拓宽桥梁的关键是新、旧桥梁拼宽形式的挑选；目前我国大路桥梁拓宽基本采纳 3 种方案 :1 新旧桥梁的上、下部结构均不连接；2 新旧桥梁的上、下部结构均连接
2、；3 新旧桥梁的上部结构连接、下部结构分别；本次福州至厦门高速大路改扩建中桥梁拓宽拼接方式原就上采纳上部构造连接,下部构造不连接,对于 下两个主要问题；T 梁桥的拓宽,将不行防止遇到以1）从设计方案上,期望新旧预应力混凝土 T 梁之间形成结构强连接；但是,由于新旧桥梁的基础存在沉降差,进而造成新旧预应力混凝土T 梁拼接部位横向受力较大,即拼接部位局部混凝土会产生拉应力,当沉降差值较大时,会使拼接局部混凝土表面开裂,因此 须通过结构分析确定容许沉降差值,使得即保证新旧预应力混凝土拼接结构强连接,但又 不显现使混凝土开裂的容许沉降差值；2）新旧预应力混凝土T 梁之间设置横隔板的问题；从已有装配式预
3、应力混凝土T 梁桥的设计讨论,一般认为横隔板的设置有利于桥梁上部结构的整体工作,也在某种程度上改善了桥面板受力；但是在桥梁拓宽拼接工程中,由于旧桥的边T 梁外侧没有横隔板,要设置横隔板必需实行在旧边 T 梁上钻孔植筋,设置钢筋骨架再浇注混凝土；由于现场施工条件,保证新加横隔板混凝土浇注质量较难,因而对新旧 是否有很大好处存在疑问,需要进行结构受力分析；2 拓宽 T 梁结构分析T 梁拼接设置横隔板在结构受力上对于容许沉降差值的问题,采纳梁格法运算旧桥不沉降,新桥基础沉降,在不同的沉 降值下,通过拼接部位桥面板的内力,来确定新桥基础的答应沉降值；对于拼接部位新、旧T 梁之间是否设置横隔板的问题,采
4、纳空间有限元软件建立模型,分别建立设置横隔板与不设置横隔板的模型；通过模型的运算,比较两种情形在新桥1 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 基础沉降和汽车荷载共同作用下拼接部位桥面板的内力和应力,来确定是否设置横隔板；本论文以跨径25m正交 T 梁桥为例,其他跨径T 梁分析结论相像；拼宽T 梁跨中横截面如下；图 1 跨径 25mT梁新旧梁间横截面 设置横隔板）图 2 跨径 25mT梁新旧梁间横截面 不设横隔板）3 新旧桥基础沉降容许差值的确定依据新拓宽桥梁布置,考虑结构恒、活载以及新旧桥沉降差值作用,验算 67
5、 号梁支座处和跨中处桥面板的横向弯矩,并与抗裂弯矩做比较,就可以得到结构可接受沉降差值；分别考虑新桥外边梁支座沉降5mm 和 10mm,旧桥不沉降；运算图式如下；图 3 沉降运算图式分析运算时采纳的荷载内力组合为：恒载活载沉降效应,运算结果见下表；跨径表 31 桥面板验算截面每延M横向弯矩运算表单位： KNm/m7 号梁沉降工况6 号梁支座处6 号梁跨中处7 号梁2 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 25m 沉降 5mm -33.4 31.5 -23.4 30.8 沉降 10mm -48.9 43.2 -31
6、.7 41.9 取沿新旧 T 梁接缝处纵向每延M的抗裂弯矩进行运算；截面尺寸及配筋如下图；图 4 尺寸及配筋图 尺寸单位以厘 M计）由钢筋混凝土的抗裂弯矩,所以,带入数据求得由于板厚与梁肋高度比 t/h=0.1121/4 即主梁的抗扭刚度较大）,跨中弯矩的修正系数为0.5 ,支座处为 0.7 ；所以沉降 5mm时, M修正 max33.4x0.7=23.424.9KNm,因此对于 T 梁的拓宽部分,为使拼接部位桥面板不开裂,要掌握新桥基础的沉降在 5mm以内；4 新旧桥 T 梁间设置横隔板问题讨论空间模型采纳壳单元建模,在一条支座中心线上横桥向）的全部结点约束其沿桥梁纵向和挠度方向线位移自由度
7、,再在 1 号梁结点上约束该结点沿桥梁横向位移自由度；在另外一条支座中心线上的全部结点约束挠度方向自由度,并在 桥梁横向位移自由度；汽车考虑冲击系数按空间影响面加载1 号梁结点上约束该结点沿 沿纵向以影响线算出最不利载位,横向按横向影响线加载,横向分布系数按刚接梁法运算横向影响线）；对于运算结果规定：正应力与剪应力均以与坐标系方向为正对于正应力以拉为正、压为负）,这里关注的为旧桥边T 梁翼缘的根部1 号截面和新、旧梁拼接部位缝处的2、3号截面处的应力结果；详细位置见下图；以下全部结果均取壳单元顶面、底面处的结果；通过运算发觉,加横隔板相对于不加横隔板,接缝处剪应力有较大幅度下降,但两种情形下剪
8、应力的值都很小,剪应力均能满意抗剪要求,因此下文主要针对正应力进行比较；3 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 5 接缝图4.1 新旧梁间不设置横隔板运算结果4.1.1 50cm 接缝处自重影响由于接缝处是新、旧桥造完后施工的,所以只在接缝处混凝土桥面板重力作用下产生荷载效应；通过运算发觉在后浇混凝土带作用下,2 号点跨中顶、底的应力值都在0.2MPa左右,相对与汽车活载效应较小,占汽车荷载的 4.1.2 基础不匀称沉降影响1/10 不到,故省去不计；考虑支座沉降5mm,旧桥不沉降；运算新旧桥拼接部位13
9、号截面的顶底面横向正应力,运算结果见表4 1；表 41 沉降影响下接缝处横向正应力 横向正应力 MPa ）掌握截面1 号截面顶面3 号截面1 号截面底面3 号截面2 号截面2 号截面1/4 跨0.903 1.017 0.692 -0.086 -0.026 -0.027 1/2 跨1.134 1.254 0.984 -0.069 -0.031 -0.031 3/4 跨0.516 0.867 0.587 0.036 -0.017 -0.026 从上表可以看出,由于新桥沉降,在新旧桥拼接处顶面产生拉应力,底面产生压应力；4.1.3 汽车荷载影响为了防止集中力作用下局部应力过大,将集中力作用点的荷载平
10、均加到邻近 25 个结点上,对汽车活载考虑冲击系数和横向折减系数的影响；1） 新旧桥接缝处受力最不利运算结果表 42 活载影响下接缝处横向正应力横向正应力 MPa ）掌握截面1 号截面顶面3 号截面1 号截面底面3 号截面2 号截面2 号截面1/4 跨0.723 -0.986 0.099 -0.835 0.790 -0.274 1/2 跨-0.659 -2.903 -0.230 2.594 4.120 1.311 4 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3/4 跨-0.415 -0.550 -0.273 0.5
11、84 0.744 0.418 从上表可以看出将车道荷载直接作用在接缝处时,4.12MPa,该应力值较大；2） 7 号梁受力最不利运算结果 通过 7 号梁的横向分布影响线,最不利车道数为2 号截面跨中底面产生的拉应力达到4,据此横向布载后结果如下：表 437 号梁最不利布载接缝处横向正应力 横向正应力 MPa ）掌握截面1 号截面顶面3 号截面1 号截面底面3 号截面2 号截面2 号截面1/4 跨0.504 -0.685 0.074 -0.580 0.546 -0.194 1/2 跨-0.459 -2.011 -0.165 1.791 2.849 0.891 3/4 跨-0.288 -0.378
12、 -0.190 0.406 0.513 0.290 通过以上两表结果可以看出汽车活载作用在接缝处的加载方案结构受力更不利；实际运算时取跨中截面的内力与抗裂弯矩进行比较；由跨中2 号截面顶、底面应力反算出每延 M 弯矩公式：,运算结果见下表；和均为汽车其中：为跨中顶面的应力,为跨中底面的应力,为梁高；效应和沉降效应产生的组合值；表 44 接缝处 2 号截面单宽横向弯矩与抗裂弯矩比较工况抗裂弯矩 每延 MKNm）荷载效应 每延 MKNm）是否满意要求轮载作用接缝处24.9 20.82 是7 号梁受力最不利24.9 16.79 是因此在以上两工况下拼接部位桥面板均不会开裂；4.2 新旧梁间设置横隔板
13、与不设横隔板运算结果比较设置横隔板分析方法与上述相像,依据设置横隔板结果数据分析,加设横隔板后的应 力减小幅度以轮载作用在接缝处最为典型,取车道荷载作用在接缝处产生的效应和沉降效 应组合值进行比较分析,见下表,其中正应力由拉应力转变为压应力不做比较,用“ ”表示；表 45 顶面横向正应力比较表沉降效应与汽车效应之和）不加横隔板加横隔板1 号截2 号3 号掌握截1 号截面2 号截3 号截面1 号截面2 号截面3 号截面面应截面截面面面力变应力应力MPa ）MPa ）MPa ）MPa ）MPa ）MPa ）化变化变化1/4 跨1.6260.0310.7911.613 -0.43 0.783 -1%
14、-1%77%-90%-32%1/2 跨0.475-1.6490.7540.842 -0.173 0.511 3/4 跨0.1010.3170.3140.312 0.233 0.351 209%-26%12%注： 1 3 号截面应力变化均为：加横隔板值不加横隔板值）/不加横隔板值表 46 底面横向正应力比较表沉降效应与汽车效应之和）5 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 掌握截1 号截面不加横隔板3 号截面1 号截面加横隔板3 号截面1 号截2 号3 号2 号截2 号截面面应截面截面面面力变应力应力MPa ）MP
15、a ）MPa ）MPa ）MPa ）f tk1.28-0.231 0.293 0.165 -91%-93%-87%2.653/4 跨0.620.7270.392-0.011 0.354 0.187 -98%-51%-52%注： 1 3 号截面应力变化均为：加横隔板值不加横隔板值）/不加横隔板值表 47 跨中接缝处单宽横向弯矩比较表不加横隔板加横隔板1 号截2 号截3 号截1 号截面2 号截面3 号截面1 号截面2 号截面3 号截面面弯矩面弯矩面弯矩KN m）KN m）KNm）KNm）KNm）KNm）变化变化变化16.94 20.82 5.74 4.98 1.31 2.84 -71%-94%-51%注： 1 3 号截面弯矩变化均为：,100-103. 6 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 6 页