不同的预应力工法对钢-混凝土组合梁强度的影响研究.pdf
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1、5 0 桥梁结构 城 市道桥与 防洪 2 0 1 3 年 l 0 月第 1 0 期 不同的预应力工法对钢 一混凝土组合梁强度的 影响研究 孙明贺 , 白 净 ( 中国市政工程西北设计研究院有限公司, 甘肃兰州 7 3 0 0 0 0 ) 摘 要 : 以某 钢 一混凝土组 合梁桥 工程为 例 , 应 用有 限元分 析软 件 Mi d a s C i v i l , 在 考虑不 同 的预应力 施工工 序 的情 况下 , 对结 构 强度进行分析研究。得出不同的预应力加载方法对结构的受力状态影响较大 , 提出了较合理的预应力施加方法 , 从而可以此为参 考, 为今后的钢 一混凝土组合桥梁设计提供帮助。
2、 关键 词 : 钢 一混凝土组合桥 梁 ; 有 限元法 ; 预应 力加载方 法 ; 强度 分析 中图分类号 : U 4 4 8 2 1 6 文献标识 码 : B 文章编号 : 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 3) 1 0 0 0 5 0 0 3 O 前言 将 钢梁 与混凝 土板组合 到一起 形成的结构称 为钢 一混凝土组合结构。混凝土板与钢梁之间通 过剪切连接件连接,使混凝土板作为梁的翼缘与 钢梁组合在一起, 整体共同工作形成组合梁。 其特点是 : 整体结构受力合理, 充分利用了钢 材和混凝土各 自的材料性能 ,即梁 的上翼缘是适 宜受压的混凝 土板 , 下翼缘是适宜受拉 、
3、受剪 的钢 梁 ; 整体结构强度与刚度显著提高 , 大大降低 了梁 高及钢 材的用量 ;由于混凝土翼缘板的侧 向刚度 很大 ,组合 到一起后就避免了钢结构容易发生整 体失稳及局部失稳的弱点 。 由于组合梁一系列优点的存在,所以组合梁 越来越广泛的被应用在 国内外各工程领域 。早在 2 0 世纪 2 0 年代, 组合梁便已在国外桥梁工程中开 始应用。我 国组合梁的应用与研究均较晚 ,于 2 0 世纪 5 0年代在公路 、 铁路 的桥梁建设 中开始研究 组合梁 , 直 到 2 0世 纪 8 0年代 , 成立 了“ 钢与混 凝 土组合结构协会” , 才使得组合梁的研究在我国更 为全面深人的展开 ,
4、工程应用也 日趋广泛 。 1 工 程实例 临夏市大夏河摩天轮大桥 ,位 于甘肃省 临夏 市境 内 , 上跨 大夏河与南 、 北 滨河路衔 接 , 路线总 长 1 7 4 4 2 5 m, 其 中桥梁 总长 1 2 5 1 2 m, 引道 总长 4 9 3 0 5 m, 桥宽 3 0 m。 跨径为 4 0 m + 4 0 m + 4 0 m的 3跨等截面钢 一 混凝土组合连续梁桥 。 横断面布置为 4 0 m人行道 ( 含栏杆 ) + 2 2 m车行道 + 4 0 m人行道( 含栏杆 ) 收稿 日期 : 2 0 1 3 0 6 1 3 作者简介: 孙明贺( 1 9 8 1 一 ) , 男 , 吉
5、林扶余人 , 工程师, 从事桥 梁 工程设计工 作。 = 3 0 m, 见 图 1 。 组合梁宽 3 0 m,横向布置为四箱单室,梁高 1 7 7 m, 单箱宽 3 8 m, 箱 间距 3 6 m, 顶 板翼缘 宽 8 0 0 mm, 厚 2 0 mm; 底 板宽 3 8 5 2 mm, 厚 2 4 m m, 腹板厚 1 2 m m, 箱间采用 51 0 m的横梁连接 , 箱 内每隔 3 5 m设置一道横隔板。全桥共分 A E 5个拼装节段 , 其 中 A、 E段相同 , B、 D段相 同。钢 梁材料 为 Q 3 4 5 q O钢板。 预应力混凝土桥面板与钢梁之间采用剪力钉 ( 或剪力 钉群
6、) 连接。桥 面板宽 3 0 m, 厚度 3 5 c m, 材料为 C 5 0的钢纤维混凝土。 2 预应力的施加方法 钢 一混凝土组合连续梁桥 ,墩顶存在较大 的 负弯矩 区, 出现上翼缘混凝土板受拉 , 下翼缘钢梁 受压 的不利情况 ,为了避免该 区域混凝土板 的受 拉开裂, 需要配置预应力束以平衡墩顶负弯矩。 预应力施加方法 的不 同会影响到预应力在钢 梁和混凝土板之间的分配 ,从而直接影响到整个 结构 的受力状态。本文针对两种加载方法进行分 析 比较 : 工况一 : 剪力钉连接 ( 传统 的加载方法 ) : 先架 设钢梁 , 剪力钉匀布于钢梁之上 , 然后浇筑混凝 土 板 , 待两者结合
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