湖南某预应力混凝土箱梁桥崩裂原因分析.pdf
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1、第 9卷第 5期 2 0 1 2年 l 0月 铁道科学与工程学报 J OURN AL OF RAl L W A Y S Cl E NCE AND E NGI NEERI NG VO1 9 NO 5 oc t 2 01 2 湖南某预应力混凝土箱梁桥崩裂原 因分析 林小雄 , 钟新谷 , 舒小娟 ( 1 广西建设职业技术学院 城 市建设与交通工程 系, 广西 南宁 5 3 0 0 0 3 ; 2 湖南科技大学 土木工程 学院, 湖南 湘潭 4 1 1 0 2 1 ) 摘要 : 针对 湖南某预 应力混凝土连续箱梁桥 合龙后底板 出现崩裂 问题 , 以箱梁底板 预应力束 的等效径 向力经典计算公 式
2、为基础, 修正了经典等效径向力的计算公式, 并结合 实际施工情况, 分析 了事故发生的原因。同时采用通用有限元程序 A N S Y S分析了底板应力分布规律。研究结果表明: 本文提 出的修正公式计算的崩力与有限元拉力分布相符合, 在此基础上 提 出了预防底板崩裂的措施 , 具有一定的 实际意义。 关键词: 混凝土变截面箱梁桥; 有限元; 底板崩裂; 等效径向力 中图分类号: U 4 4 7 文献标志码: A 文章编号: 1 6 7 2 7 0 2 9 ( 2 0 1 2 ) 0 5 0 0 3 7 0 5 Ca u s e a n a l y s i s o f t h e b u r s t
3、 i n g c r a c k s i n b o t t o m s l a b o f P C b o x g i r d e r b r i d g e L I N X i a o x i o n g , Z H O N G X i n g u , S H U X i a o - j u a n ( 1 D e p a r t me n t o f C i t y C o n s t r u c t io n a n d T r a ffic E n g i n e e r i n g , Gu a n g x i P o l y t e c h n i c o f C o n s t
4、 r u c t i o n - N a n n i n g 5 3 0 0 0 3 , C h i n a 2 C o l l e g e o f C i v i l E n g i n e e r i n g, Hu n a n U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y , X i a n g t a n 4 1 1 0 2 1 , C h i n a ) Abs t r a c t : Ai me d a t t h e p r o b l e m o n t h e b u r s t i n g c
5、 r a c k i n b o t t o m s l a b o f p r e s t r e s s e d c o n c r e t e b o xg i r d e r b rid g e i n Hu n a n d u rin g c a n t i l e v e r c o n s t r u c t i o n,b a s e d o n t h e c l a s s i c f o r mu l a o f e q ui v a l e n t r a d i a l f o r c e o f s t r a n d i n b o t t o m p l a t
6、 e, t h e f o r mu l a o f e q u i v a l e n t r a d i al f o r c e wa s mo d i fi e d , a n d t h e c a u s e o f t h e a c c i d e n t s w a s a n a l y s i z e d w i t h t h e a e t u al e n g i n e e rin g The s t r e s s d i s t ri bu t i o n l a w o n t he b o t t o m s l a b wa s a n a l y s
7、i z e d by us i n g fin i t e e l e me nt s s y s t e mTh e r e s ul t s s h o w t h a t b ur s t i n g f o r c e c a l c u l a t e d b y t h e mo d i fie d e q u i p me n t we l l c o i n c i de wi t h b u r s t i n g f o r c e b y fi n i t e e l e me n t s s y s t e mS o me me a s u r e me n t s w
8、e r e p ut f o r wa r d t o p r e v e n t b o t t o m p l a t e f r o m c r a c k i n g o n t h i s b a s i s ,wh i c h h a s c e r t a i n p r a c t i c a l s i g n i fic a n c e Ke y wo r d s: v a r i a bl e c r o s ss e c t i o n c o n c r e t e b o x g i r d e r b rid g e;fin i t e e l e me n t
9、a n a l y s i s; b ur s t i n g c r a c k i n b o t t o m s l a b: e q u i v a l e n t r a d i a l f o r c e 1 工程概况 湖南某桥位于省道 $ 2 0 4线 , 主桥跨径为 6 2 m + 51 0 5 m+6 2 m预应力连续箱梁桥 , 单箱单室 箱型截面, 箱梁根部梁高 6 m, 跨 中梁高 2 8 m, 底 板厚度支点处为 0 8 m, 跨 中部位 为 0 2 8 m, 下缘 曲线方程为 Y=0 0 0 1 3 x , 在墩顶和跨 中各设置 一 道横隔板 , 厚度分别为 1 2
10、m和 0 4 m( 图 1 ) 。 该桥合龙顺序为先边跨后中跨进行合龙 , 在对称合 龙次边跨 6 # 7 # 墩和 1 0 #l 1 墩后 , 张拉预应力 的过程中, 发现底板混凝 土大面积崩裂 , 施工单位 立即停止施工 。经查 阅设计图纸可知 , 该桥的抗崩 设计参数符合规范l 1 的规定 , 但 若考虑箱梁悬臂 施工特点对等效径向力的影响 , 则防崩钢筋配置不 足 , 抗崩设计参数存在一定问题。 0 O 0 图 1 湖南某连箱梁桥 Fi g 1 Brid g e i n Hun a n 2 等效径向力分析 精确计算等效径向力并与实际崩力相符合是防 治崩裂的关键 m 。变截面预应力混凝
11、土箱型桥 一 般采 自平衡施工 , 合龙后后期索一般沿底板线形 收稿 日期 : 2 0 1 2 0 6 2 2 基金项 目: 国家 自然科学基金资助项 目( 5 1 1 T S 1 8 3 ) 作者简介 : 林小雄 ( 1 9 8 1一) , 男 ,广西桂林 人 , 硕士研究生 , 从事大跨度桥梁设计理论 与施工监控研究 3 8 铁 道 科 学 与 工 程 学 报 2 0 1 2年 1 0月 而布置, 曲线预应力束张拉会产生沿曲心方向的等 效径向力 q( 图2 ) 。现行规范 提供了等效径向力 计算公式 q 规 范 =1 2 F R( 其 中 尺为 曲率半径 ; 1 2 为考虑其他因素的安全系
12、数 , 预应力束按理论设计 线形布索时规范 安全系数 1 2可确保工程安全) 。 但大跨度预应力混凝土箱梁桥 自平衡施工过程 中采 用分段直线 , 施工完成后箱梁底板是 由多段折线组 成 , 同时在施工过程中, 波纹管定位与理论线形总是 存在一定的偏差 , 定位误差是客观存在的, 这些因素 均会影响 的变化。因此 , 同时考虑施工过程 的分 段直线 、 施工定位误差预应力混凝土箱梁底板径向 力影响后, 现行规范的安全系数 1 2已无法确保 工程安全, 在抗崩参数设计时应合理考虑这一特点。 图 2 等效径向力分析 示意图 Fi g 2 An a l y s i s o f e q u i v a
13、 l e n t r a d i a l f o r c e 现分析定位误差对等效径 向力的影 响, 设 K, 为定位误差影响系数 , 原预应力束 抛物线方程为 Y=a x , 每施工块 的定位误差控制标准为 , 为 某施工梁段的起点在坐标 , t+ 为某施工梁段的终 点在坐标如图 3所示 , 则变化后的曲率半径为: ( R =( ) +( R 一矗 ) ( 1 ) 由式( 1 ) 解得 : ( “ 一 。 ( 一 图 3 定位误差分析 图 Fi g 3 Ana l y s i s o f p o s i t i o n i n g er r o r 抛物线在施工梁段 中点的曲率半径为 R为
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