某钢管混凝土拱桥加固工程吊杆力分析.pdf
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1、低温建筑技术 2 0 1 4年第 1 0 期( 总第 1 9 6期) 某钢管混凝土拱桥加固工程 吊杆力分析 楼旦丰 , 李鹏吴 , 郑晨曦 ( 浙江大学建筑工程学院 杭 州3 1 0 0 5 8) 【 摘要】 钢管混凝土梁拱组合桥梁是钢管混凝土拱与系梁、 吊杆组合而成的结构体系, 由于其材料利用率 高, 受力合理, 在工程中得到广泛的应用。但在桥梁长期的运营和使用过程中, 随着交通量和车辆载重量的增加, 会使结构在使用过程中出现不同程度的损伤和病害, 其 中就包括吊杆力的变化。吊杆力的变化会影响桥面的线 型和内力分布, 导致结构受力特性和承载能力变化。本文采用影响矩阵法, 对一钢管混凝土拱桥加
2、固过程中的吊 杆力重新张拉 , 达到调整原桥线型, 消除系杆下缘拉应力的目的, 提高原桥安全性能。 【 关键词】 钢管混凝土钢桥; 吊杆力确定 ; 影响矩阵法 【 中图分类号】 T U 7 5 5 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 4 ) 1 0 0 0 6 6 0 2 梁拱组合体系桥梁由受弯为主的梁以及受压为 主的拱肋组成, 吊杆将桥面上的荷载传递到拱肋, 使 各构件共同受力。在桥梁结构长期使用和运营过程 中, 由于外部环境和荷载的共同影响, 会使吊杆力发 生变化, 使得系梁下部出现拉应力 , 严重时会使系梁 产生裂缝。因此在桥梁加固过程中
3、, 应该对吊杆力重 新进行计算、 张拉, 保证结构 的线型和受力状态。本 文通过一个钢管混凝土拱桥加固实例, 采用零位移法 确定成桥阶段吊杆力 , 影响矩阵法确定各施工 阶段的 吊杆张拉力, 对大桥进行了加固阶段的吊杆张拉。 1 工程概况 某 桥梁全长 2 0 6 , 8 6 m, 全宽为 2 9 5 m, 主跨采用钢 管混凝土拱桥, 标准跨径 6 8 m, 计算跨径 6 5 m, 矢 高 1 3 m, 拱肋矢跨比 1 : 5 , 拱轴线形式为二次抛物线。主 桥断面为两片拱型式, 拱肋 中对 中间距为 1 8 5 m。主 桥吊杆 总 共 3 0对 6 o根 , 其 中钢 丝 标 准强 度 为
4、1 6 7 0 b l P a , 吊杆采用 6 1 5钢丝, 吊杆顺桥向中心距离 4 0 m。主拱肋为等截面横哑铃形钢管混凝土结构 , 肋 高 0 8 m, 肋宽2 O m, 由左 、 右二根 8 0 e m的钢管通过 中间腹板联接而成, 钢管采用 Q 3 4 5 b钢板卷制而成, 管壁厚度为 1 4 ra m, 腹板厚 1 2 ra m, 拱肋内灌 C 5 0混凝 土, 形成钢管混凝土结构。系梁为预应力混凝土结 构, 采用箱型断面, 宽 2 5 m, 高 2 0 m, 壁厚 4 0 e m。预 应力采用钢绞线锚固于系梁端部 , 一道系杆设 8柬 1 4 h 1 5 2的预应力钢铰线。 主桥
5、整体为刚拱刚梁结构。拱肋与系梁, 端中横 梁及吊杆连接成一个内部超静定, 外部为静定的结 构。主跨拱肋 吊杆立面布置见图 1 。 2 成桥状态 吊杆力的确定 成桥状态 吊杆力 的确定 , 主要 有指定受 力状态 法 ( 零位移法和刚性支承连续梁法) 、 有约束索力优化法 ( 用索量最小法和弯曲能量最小法) 、 无约束索力优化 ; 二= = = = 1 IN 2 3 N 4 N 5 N 6 N 7 N 8 N 9 l 0 N I l N l 水l l 4 I = 口= _ - J _ _ = _ 一 图1 拱肋 吊杆立面布置图 法( 弯矩最小法和弯矩能量最小法 ) 等u 。文献分 别采用刚性支承
6、连续梁法、 力的平衡法、 刚性吊杆法 确定了某梁拱组合桥柔性吊杆张拉力, 并分析了各种 方法的优缺点和适用条件。文献 3 利用最小弯曲能 量原理确定成桥状态吊杆力 , 得到了合理的结果。本 文采用零位移法求解成桥状态吊杆力。 零位移法 以最终成桥状态下系梁 的位移为控制 目标 , 确定一组吊杆索力使得成桥状态下 吊杆和系梁 连接处节点的位移为零。求解时, 首先计算在恒载 和现有 吊杆力作用 下 , 吊杆和 系梁连接处 各点 的竖 向 位移 _ W 。 , , , ; 然后计算施加单位吊杆 力产生的位移影响矩阵 6 = 氏i , 氐表示第 根吊杆 施加单位荷载时, 对第 i 号节点位移产生的影响
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