预应力索对连续曲线箱梁桥受力的影响分析
预应力混凝土连续曲线箱梁桥的支座反力研究
2 2 式中： A(θ ) = ( R + h ) 2 +h ′ + z′
B(θ ) = ( R + h ) h′ + h′ h′ ′ + z′ z′ ′
C( θ )= (R + h) 2 ( R + h )h ′ +2 h
2 2 + z′ (R+ h 2 h′ ′ )2 + 4 h′ 1 2
（ 2）
qβ( s ) = q β , x ( s) q β , y ( s ) qβ ,z (s ) qβ , x ( s) = qβ , y (s ) = qβ , z ( s) =
{
}
（ 3）
2 A(θ ) h′ B(θ )( R + h ) F 2 A (θ ) A(θ （ ) R + h h′ ′ ） + B(θ )h ′ F A2 (θ ) A(θ ) z′ ′ B(θ ) z′ F 2 A (θ )
海峡科学
研究论文 H A I X IAK E X UE
预应力混凝土连续曲线 [ 关键词 ]
陆清玉
采用通用有限元程序建立了混凝土连续曲线箱梁的空间受力模型, 对福州市湾边互通立交工程中一联曲线箱梁桥的
支座反力进行了计算, 探讨了其在自重状态下和考虑预应力状态下的支座反力分布 , 并对支座的合理布置提出了建议。 预应力 箱梁桥 支座反力
y R b =1860MPa。预应力筋立面以及截面布置见图 2。各墩支座
式（ 1） ~式（4）中的预应力等代荷载是沿钢束的单位 弧长计算，式中 F 为计算点处计入预应力损失后的索张力。 在进行有限元计算时，考虑预应力筋的损失，得到每束 预应力筋的等效集中荷载为 723.38kN（该值不用乘 n），而 后将该预应力等效荷载施加到该束预应力筋相应空间的位置 上。由于本文采用的是空间有限元模型，预应力的等效作用 只要等效出竖直、水平均布荷载和端部集中压力，施加于结 构中该束预应力筋相应空间位置和方向即可，而不必计算出 等效弯矩、扭矩。本模型是将预应力筋分为 87 段，则预应力 筋对梁体的作用等效为 88 个集中力，设相邻两段弧长为 li 和 li +1 ，则预应力筋在节点 i 处对混凝土作用的等效均布力可简 化为集中力，对于每一等效集中力， 找到集中力所在的单元， ANSYS 软件利用等参单元形函数， 将该集中力等效到此单元 的各个节点，转化为节点力，最后进行有限元计算。这种对 集中荷载进行等效移植的办法能够较好地模拟预应力筋的空 间作用，特别是当有限元单元划分较小时，其计算结果能够 满足工程精度的要求。
曲线梁桥预应力作用效应分析
曲线梁桥预应力作用效应分析曲线梁桥是现代桥梁中使用较为广泛的一种类型，其受力系统复杂，预应力作用效应对其受力性能的影响非常大。
因此，对曲线梁桥进行预应力作用效应分析是非常重要的。
本文将从预应力作用原理和曲线梁桥构造特点两个方面进行分析。
一、预应力作用原理预应力作用是指在结构内部施加一定的预张力，以减小结构受力时的变形和裂缝，从而提高结构的承载能力和使用寿命。
预应力作用的方式有两种：静力预应力和动力预应力。
其中，静力预应力是通过使用机械设备对钢束进行拉伸，使其产生一定的张力，从而对结构进行预应力加固。
而动力预应力则是通过在钢束上施加振动，使钢筋振动，并将振动能转化为预应力张力，使结构产生预应力加固。
预应力作用的原理是根据结构受力的弹性原理，通过预应力张力对结构施加与荷载反向的弹性反力，以进行加固。
这样可以使结构在荷载作用下形变次数减少，从而减小结构变形，提高结构的整体刚度和承载能力。
二、曲线梁桥构造特点曲线梁桥由于采用了曲线形式的构造，使其结构配置和受力性能有了很大的变化。
其中，曲线梁桥的主要构造特点有：1.结构形式多样：曲线梁桥的形式可以根据不同的需求进行设计，可以作为高速公路、城市快速路、轻轨等不同类型的桥梁，具有广泛的适用性。
2.结构复杂性高：曲线梁桥的结构由于设计形式的多样性，其结构形态和受力性能会受到很多因素的影响，如曲线形状、曲线半径、坡度等。
3.荷载作用多样：曲线梁桥在使用过程中，荷载作用多样，包括动载荷、静荷、重载等，因而预应力作用效应分析必须全面考虑这些荷载的影响。
三、曲线梁桥预应力作用效应分析1.曲线梁桥结构受力分析曲线梁桥在受力过程中，主要受到竖向和横向荷载的作用。
竖向荷载主要是指车辆等动荷载作用产生的重压，而横向荷载则是弯矩作用所产生的力。
这些荷载会导致曲线梁桥产生变形和裂缝等问题，从而影响其使用寿命和安全性能。
2.曲线梁桥预应力设计原则为了增强曲线梁桥的承载能力和使用寿命，需要在设计之初，对其进行预应力设计，以减小其受力变形和裂缝的发生。
预应力混凝土连续梁桥施工阶段受力分析研究
预应力混凝土连续梁桥施工阶段受力分析研究摘要：针对桥梁预应力混凝土连续梁桥的建设特点进行了分析，对桥梁预应力混凝土连续梁桥的荷载设计、极限应力控制进行了探讨，得出有效的梁桥预应力的设计方法。
关键词：桥梁工程；预应力；混凝土连续1、理论分析要计算施工阶段因混凝土弹性压缩变形而产生的应力损失，需要按照每束预应力钢筋的预加力相同，且取它们弹性压缩损失平均值来考虑的假定。
当同一截面的预应力钢筋逐束张拉时，由混凝土弹性压缩引起的预应力损失可按公式σl=(m－1)*αEP*Δσpc/2m计算，式中:Δσpc为全部钢筋重心处，由张拉一束钢筋产生的混凝土法向应力;αEP为预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值;m为张拉预应力钢筋的总批数。
同时，该公式对按施工阶段分批张拉预应力筋束时，计算由混凝土弹性压缩引起的应力损失也适用。
但该假定与实际连续梁桥施工阶段预应力筋束的张拉锚固过程有很大差别。
具体表现在以下几方面:(1)混凝土连续梁桥需配置较多的纵向预应力筋束，且其中相当一部分预应力筋束设置竖向弯起，这给应力损失计算造成一定难度;(2)在同一施工截面，因受张拉设备数量限制，截面纵向预应力筋束很难做到同时同步张拉，这也会造成同一施工截面钢束张拉顺序和张拉时间的不同;(3)在悬臂施工过程中，后浇筑梁段预应力筋束的张拉锚固会使已浇筑梁段产生弹性压缩变形，其变形值因张拉顺序而不同，这也造成应力损失的不同;(4)连续梁桥顶板束、腹板束和底板束的空间位置、弯曲形状及型号也各不同，很难保证每根预应力筋束在张拉锚固时的预加力是相同的。
鉴于以上原因，本文利用Midas/civil有限元计算软件，根据白腊寨一号四线桥工程实例，建立预应力混凝土连续梁桥的三维模型。
分别从同一截面钢束不同张拉顺序和不同施工阶段后张拉束对已浇筑梁段弹性压缩变形量影响进行分析，以期得出混凝土连续梁桥施工阶段有效预应力损失与张拉顺序之间的关系。
为减少连续梁桥施工阶段应力损失提出可靠的建议，并为混凝土连续梁桥的后期病害防治提供一定的帮助。
预应力在施工阶段中对曲线连续刚构桥的影响分析
３施 工 阶段 预 应 力对 桥 梁 的 影 响分 析
一 ） Ｅ３簿 厘酬
应力空间分布如图１ 示 。 所
由于 悬 臂 施 工 阶 段 结 构 为 静 定 体 系 ，且 悬臂 上 只 受 负 弯 矩． 目前 设 计 中通 常 只配 置 顶 板预 应 力 束和 竖 向预 应 力 。在 施 工 过程 中最 大悬 臂 阶 段 是 应 力最 不 利 工 况 ，因 此 计 算 取 悬 臂 最 长 工 况 进 行 ［ ２ １ 。 ３１竖 向 位 移 分析 ．
Ｔｈ ｓｃ ｎ ｐ ｏ ｉ ｅｓ ｍ ｅｒ ｆ ｒ ｎ ｅｆ ｒ ｅｄ ｓｇ ｄ ｃ ｎ ｔｕ ｔｏ ｃ ｉ ｄ ｂ ｉ ｇ ． ｉ ａ ｒ ｖ ｄ ｏ ｅ ｅ ｅ ｃ ｏ ｅ ｉｎ ａ ｏ ｓｒ ｃ ｉ ｎ ｏｆ ｕ ｈ ｋ ｎ ｏｆ ｒｄ ｅ ｈ ｔ ｎ ｓ
节 点 或 三 节 点 钢 筋 。杆 式 钢 筋 位 置 由钢 筋 节 点 决 定 。通 过 前 处 理 过程 钢 筋 被 分 割成 钢 筋段 。每 个 钢 筋 都 属 于 各 自的 母 单 元 。 筋 线 可 定 义 为 空 间 曲线 ， 钢 由两 个 钢 筋 线 组 成 的 钢 筋 。 第
中图分类号 ： ４ Ｕ４ ６ 文 献 标 志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ １ ９ ０ （０ ２（ － ０５ ０ １ ７ － １ ７ ２ １ ）） ０ ３ — ３ ７
Ａｂ ｔａ ｔ Ｂａ ｅ ｎ ｃ ｒ ｅ ｏ ｔ ｕ ｕ ｒ ｍ ｅｂ ｄ ｅ ａ ｔ ｒ ｅ ｄ ｍｅ ｓ ｏ ａ ａ ｅｅ ｅ ｅ ｔｍｏ ｅ ｆｔ ｅ ｂ ｄ ｅ ｉ ｅ ． １ ｅ ａ ｔ ｏ ｓ ａ ｙ ｅ ｔ ｅ ｅ ｆ ｃ ｆｐ ｅ ｓ ｒ ｃ ： ｓ ｄ ｏ ｕ ｖ ｄ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓ ｆａ ｒ ｇ ． ｈ ｅ — ｉ ｎ ｉ ｎ ｌ ｔ ｌｍ ｎ ｄ ｌｏ ｒ ｇ ｓｓ ｔ １ １ ｕ ｈ ｒ ｎ ｌｚ ｈ ｆ ｔｏ ｒ — ｎ ｉ ｐｌ ｈ ｉ ｅ
分析预应力混凝土连续弯梁桥的受力特点
分析预应力混凝土连续弯梁桥的受力特点一、预应力混凝土连续弯梁桥受力特点平面弯曲的曲线梁桥又称弯梁桥，它的受力特点主要有以下三点：第一，在外荷载作用下，梁截面内产生弯矩的同时，必然伴随产生“弯扭耦合”，即所称的“弯—扭”耦合作用。
第二，在结构自重作用下，除支点截面以外，弯梁桥外边缘的挠度一般大于内边缘的挠度，而且曲线半径越小，这种差异越严重。
第三，对于两端均有抗扭支座的弯梁桥，其外弧侧的支座反力一般大于内弧侧，曲率半径R较小时，内弧侧还可能出现负反力。
产生这些现象的原因可以从以下两个方面解释：1.荷载因素（1）体积重心的偏心以等厚度矩形截面实心板为例，当在桥中心轴线上截取单位弧长，再从弯曲中心O引出两根辐射线与该弧长两端相连，便构成两个扇形截面。
由于外弧侧的扇形截面面积大于内弧侧面积，全截面的体积重心将偏离轴线向外弧一侧，其偏心距离为e。
这就是说，即使桥面上为均布荷载，对梁弯桥的作用也可分解为一个作用于桥中心线的垂直分力和向外弧側倾翻的扭矩。
（2）桥面横坡的影响梁弯桥桥面常设置横向坡度，其铺装层在外弧侧的厚度大于内弧侧的厚度，工程上称之路面超高，这样更加大了体积偏心。
当然，在设计上可以将桥跨结构斜置，使桥面铺装作为等厚度的，以减小恒载偏心。
（3）车辆行驶时的离心力车辆在桥面上行驶时，除了轴重的垂直力PV外，还有指向外弧侧且离桥面高度大约1.2m的离心力，该力也要对结构产生向外倾翻的扭矩。
2.力的平衡条件由图1可以看出，对于两端具有抗扭支座的单跨弯梁桥，当跨中C点有集中力P作用时，由于A、B、C三点不在同一直线上，且荷载点C距AB连线的垂距为e，故支点除支反力RA和RB外，还有支点的反力扭矩TA和TB。
因此，在桥跨内每个截面上除了弯矩以外，还产生扭矩，曲率半径越小，此扭矩值越大。
如果将每个支点反力和反力扭矩先进行分解再合成，便会出现外侧支座反力大，内侧支座反力小甚至为负反力现象，这些都是和直桥的最大差别。
公路预应力混凝土连续梁桥的受力数值分析
公路预应力混凝土连续梁桥的受力数值分析摘要：随着计算机技术的发展和钢筋混凝土材料本构模型的不断完善，桥梁结构工程的设计分析进入了以有限元为主的计算机数值模拟分析时代。
ANSYS 是大型通用有限元设计软件，可用于桥梁工程结构设计中的力学分析，即对桥梁工程中的结构安全性和结构咋修建过程中的可靠性做出评价。
本文借助该软件，对某公路预应力混凝土连续梁桥的受力进行数值模拟分析，以期为实际工程设计提供参考。
关键词：公路桥梁；预应力混凝土；连续梁；数值分析1.前言计算机辅助桥梁设计包括力学分析和工程图绘制两个方面。
计算机辅助桥梁桥梁结构分析一般采用有限元法，其分析步骤为：1）将桥梁结构划分为若干个单元组成的离散结构体系；2）确定作用在结构单元节点上的荷载；3）确定结构边界上的约束，包括力边界条件和位移边界条件；4）选择相应的求解法进行求解分析；5）对结算结果进行分析，包括结构的整体变形、单元的应力和应变、支座反力和结构截面上的内力等。
然后可以根据计算机辅助桥梁结构分析的结果进行结构截面的验算，再修改结构设计，不断重复上述五个步骤，直到结构的设计满足规范的设计要求为止。
本文采用的ANSYS为大型通用软件，在桥梁结构的局部应力分析和桥梁施工结构分析起着重要的作用。
2.工程概况进行有限元数值模拟分析，首先就是要按照有限元的相关假设对实际工程进行简化，建立有限元模拟。
本文分析的预应力混凝土连续梁桥位于平原地区的高速公路上，跨越河流。
设计荷载为汽车-20，挂车-120；桥面宽度为2*（0.5+10+0.5）m；桥跨布置为三跨连续桥梁，其跨度为30m+50m+30m；桥梁采用上下行并列分离各两车道的形式；桥梁的纵向坡度为2%，单向设置，横向坡度为1.5%，双向设置。
上部结构采用预应力混凝土箱型梁，设计为等截面梁。
梁高3m，顶板宽11m，厚为30m，底板宽6m，厚25cm，腹板厚50cm。
箱型梁采用C50的混凝土，在桥墩桥台上设置横隔板，可以起到抗剪作用。
预应力作用引起的箱梁剪力滞效应研究
预应力作用引起的箱梁剪力滞效应研究预应力作用引起的箱梁剪力滞效应是指箱梁在受到预应力加载后，其剪力与剪跨比之间的关系发生变化的现象。
即当箱梁在受到较小的剪跨比时，其剪力大于预应力加载前的剪力；而当剪跨比较大时，剪力小于预应力加载前的剪力。
箱梁剪力滞效应的研究对于提高预应力箱梁的设计与施工具有重要意义。
本文将从箱梁剪力滞效应的原因、影响因素及其对预应力箱梁设计与施工的影响等方面进行研究。
首先，箱梁剪力滞效应的原因主要包括预应力释放引起的支座刚度变化、材料非线性和跨度比的影响等。
预应力释放引起的支座刚度变化是由于预应力加载导致箱梁受力状态的变化，使得支座的刚度发生改变，从而引起剪力滞效应。
材料的非线性是指在预应力作用下，材料的应力-应变关系不再是线性的，导致剪力滞效应的发生。
跨度比是指箱梁的跨度与箱梁高度或宽度之比，当跨度比较小时，箱梁表现出较大的剪力滞效应。
其次，箱梁剪力滞效应的影响因素主要包括箱梁几何形状、预应力水平、荷载条件和材料性质等。
箱梁几何形状主要包括箱梁高度、宽度和剪跨比等参数，这些参数的不同取值将对箱梁剪力滞效应产生影响。
预应力水平是指预应力的大小和施加方式，预应力水平的不同也将对剪力滞效应产生不同的影响。
荷载条件是指作用在箱梁上的各种静态和动态荷载，荷载条件的不同也将对剪力滞效应产生不同的影响。
材料性质是指箱梁所使用的材料的弹性模量、抗剪强度、黏滞阻尼等参数，材料性质的不同也将对剪力滞效应产生不同的影响。
最后，箱梁剪力滞效应对于预应力箱梁设计与施工的影响需要引起重视。
在预应力箱梁的设计阶段，应考虑箱梁剪力滞效应的影响，选择合适的几何形状、预应力水平、荷载条件和材料性质等参数，以减小剪力滞效应的发生。
在预应力箱梁的施工阶段，应采取合理的施工工艺和施工方法，以保证预应力的准确施加，并避免产生剪力滞效应。
综上所述，箱梁剪力滞效应是指预应力作用引起的箱梁剪力与剪跨比之间的关系发生变化的现象。
某预应力混凝土连续曲线箱梁桥的病害分析及加固处理
在 Ｃ ０ 处， Ｐ １墩 内侧 脱 空 支 座 附 近 箱 梁 底 板 共
发现 ４条 裂 缝 ， 缝 宽 度 最 大 为 ０ １ 裂 ． ５ｍｍ， 度 为 长
ｍ， 高 １６ｍ， 梁 ． 两侧 翼缘 板各 挑 出 ２２ ． ５ｍ。 中墩 墩
柱 处截 面各 设 置 ２ｍ 厚 的实 心横 隔 板 ， 墩墩 柱 处 边 截 面各设 置 １ｍ 厚 的实 心 横 隔板 ， 跨跨 中截 面 处 各
座 在纵 桥 向均 可 以活动 。
２ 主 要 病 害
２ １ 支座 脱 空 ．
ｌ 工 程 概 况 某 ３层半 苜蓿 形全 互通 立交 桥 匝道桥 采用 曲线
梁 结构 。该立 交 桥 Ｃ 匝 道 桥 采 用 预 应 力 混 凝 土 箱
该 匝道 桥 Ｃ联在 施 工 完 落架 后 不 久 ， 现梁 端 发 内侧支 座脱 空 。Ｃ ０ Ｐ １墩 内侧 支 座 脱 空 １ ５ ｃ 左 ． ｍ 右 ， Ｐ ５ 内侧支 座 脱 空 ０ ５ｃ 左 右 。通 车试 运 Ｃ０墩 ． ｍ
０９ ． ２ｍ。在 墩 柱 共发 现 裂缝 ６条 ， 缝 宽度 均 小 于 裂 ０ １ｍｍ。盖 梁沿 桥 纵 向两 侧 面 共 发 现 裂 缝 １ ． ４条 ， 其 中宽 度 大 于 ０ ２ｍｍ 的有 ２条 ， 缝 最 大深 度 为 ． 裂
１ ． ｍ 。 ８ ３ｃ
各设 置有 ３ ｍ 厚 的横 隔 板 。上 部 主 要 材 料 采 用 ０ｃ
２ ．湖南 中大建设 工程检测技术有 限公 司， 湖南 长沙 ４ ０ ０ ） １ ２０
摘 要： 介绍某预应力混凝土连续曲线箱梁桥的病害
情 况 ， 产 生 病 害Fra bibliotek原 因进 行 了详 细 分 析 ， 针 对 病 害 情 况 进 对 并 行 了加 固设 计 。 关 键 词 ：曲线 连 续 粱 桥 ； 害 ； 因分 析 ．口 设 计 病 原 力固
混凝土曲线连续梁桥受力性能分析
木工程领域桥梁相关技术的研究ꎮ
收稿日期: ２０２１－０８－０５
箱形截面曲线连续梁桥不仅具有优美的外形ꎬ
符合桥梁美学的要求ꎬ 而且具有良好的受力性能和
适用性[５] ꎮ 箱型上下底面混凝土用量所占比重很
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１１７
第 ３６ 卷
粉煤灰综合利用
ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ꎬ ｔｈｅ ｄｅｔａｉｌｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｖａｌｕｅｓ Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｏｆｔｗａｒｅ
ＡＮＳＹＳꎬ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌｓ ｏｆ ｌｉｎｅａｒ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｂｅａｍ ｂｒｉｄｇｅ ａｎｄ ｃｕｒｖｅｄ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｂｅａｍ ｂｒｉｄｇｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｓｐａｎ ａｒｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄꎬ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ
道桥技术
图 ４ 壳单元模型
Ｆｉｇ ４ Ｓｈｅｌｌ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ
１ ２ 有限元分析结果
图 ６ 梁单元建模桥梁应力云图
Ｆｉｇ ６ Ｓｔｒｅｓｓ ｎｅｐｈｏｇｒａｍ ｏｆ ｂｅａｍ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌｉｎｇ
应用 ＡＮＳＹＳ 不同单元构建的有限元模型对桥
梁进行受力分析ꎬ 荷载采用恒荷载 ( 含二期恒荷
图 ２ 桥梁线型
Ｆｉｇ ２ Ｂｒｉｄｇｅ ｆｏｒｍ
ＡＮＳＹＳ 建模步骤 [１０] 如下:
(１) 首先在 ＡＮＳＹＳ 截面设置存储目录和工作
文件ꎻ
(２) 设置计算类型: 结构分析ꎻ
(３) 选择需要的单元类型 ( 针对本文分别选
预应力对箱梁剪力滞效应影响的分析
$ "" Y)$ ’6Z’ $$ (
" 横向预应力对剪力滞的影响
本计算模型采用非 线性分析，主要单元类型 为：主梁模型采用 +,-./’( 三维实体单元，预应 力筋采用 -.01$" 单元。 （ $）划分单元：对于跨度为 !"# 、宽 $(# 的 模型梁，采用四面体单元，单元划分时每段 "&!#， 单元的 ! 个方向的尺寸大体保持一致，以防止计 算过程中出现病态矩阵，同时为了提高计算精度， 相邻单元的大小尽可能的相近。采用自由网格划 分，取 2 32、 434 、 535 、 /3/ 四个截 面为研究 %
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预应力混凝土曲线梁桥受力性能参数化分析研究
关 键词 ： 曲线 梁桥 ； 参 数化 设计 ； 曲率半 径 ； 边 中跨 径 比 ； 受力性 能 中图分 类号 ： Ｕ ４ ４ ８ ． ２ １ 文献 标 识码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ６ － ３ ５ ２ ８ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ４ － － ０ １ １ ０ － ０ ３ 桥梁 半宽 ， 为 曲线梁 半 径 。 当 ￡ ２ ／ ６ Ｒ＜１ ． ０时 ， 可 按 直线 桥计 算其 结构 内力 和 变形 ； 当Ｌ ｉ ／ ｂ Ｒ＞ １ ． ０时 ， 则 必须 按 曲线梁 桥来 进行 计算 与分 析 。 另外 ， 如 果 曲线 梁 曲线 半径 Ｒ＞９ ０ ｍ时 ， 对 于纵 向弯矩 的计算 可 近
２ ０ １ ４ 年第４ 期
李群锋 ： 预应力混凝土曲线梁桥受力性能参数化分析研究
由于 曲线 梁 桥结构 在 荷载作 用 下存 在 “ 弯扭 耦 合” 效 应… ， 因而 其整 体 结 构 力学 性 能 与 直线 桥 有 很 大 的不 同 。 曲线梁 桥结 构 的设计 早期 一般 采用 “ 曲梁 直做 ” 的方 法 ， 其分 析方 法采 用直 线桥 分析 方法 。随 着 曲线梁桥 工 程实 践 的增加 ，一 些 国家 的设计 规 范 对 曲线梁 桥按 直线 桥分 析 的前提 条件 进行 了相 应 的 规定 ， 如美 国、 加拿大、 日本 等 国 的曲线 梁 设 计 相关 规 定 。其 中 ， 加 拿 大安 大略 省公 路桥 梁设 计规 范 （ 简
摘要 ： 结合 曲线梁桥 实际工程 ， 运 用大型通用有限元分析软件 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ 提供 的参数化设计
语言 ， 对 一 座跨 径 布 置 为 ３×３ ０ １ Ｔ Ｉ ， 桥 宽为 １ ２ ｍ 的预 应 力混 凝 土 曲线 梁桥 在 不 同曲 率半 径
连续曲线梁桥的结构受力分析
连续曲线梁桥的结构受力分析发布时间：2021-06-17T13:59:05.963Z 来源：《基层建设》2021年第7期作者：高富健1 [导读] 摘要：随着我国城市交通的高速发展，曲线梁桥在各大城市被广泛应用。
1.重庆交通大学土木工程学院重庆 400041摘要：随着我国城市交通的高速发展，曲线梁桥在各大城市被广泛应用。
本文以某16+16+16m连续曲线梁桥为工程背景，采用MIDAS/Civil有限元软件，分别对该桥的在恒载、偏载及温度荷载作用下的结构受力分析，总结出该桥的受力特点及规律。
关键词：曲线梁桥；有限元分析；结构受力曲线梁桥在我国桥梁工程应用十分的广泛，尤其是在城市及高速公路的匝道上。
虽然曲线梁桥有线性美观和便于路线设计便利的优点，但是，它由于受到曲率的影响，就会导致梁内弯矩和扭矩的耦合，更加容易出现支座脱空、主梁侧翻及横向滑移的病害，相对于直线梁桥就趋向于更加复杂[1]。
1工程背景本文以某16+16+16m连续曲线梁桥为工程背景，桥梁上部结构采用钢筋混凝土箱梁结构，桥梁标准跨径16米，桥宽12.6米。
采用MIDAS/Civil 2019有限元软件，分别对该桥的在恒载、偏载及温度荷载不同组合作用下的结构受力分析。
桥型总体布置图参见图1。
图1桥型总体布置图上部结构采用支架现浇混凝土箱梁，箱梁采用单箱双室结构，箱梁顶部宽度位12.6m，底部宽8.6m，悬臂长2.0m，箱梁中心高度（道路设计标高线处）1.2m。
主梁通过结构找横坡、纵坡，箱梁底部与顶板平行。
顶板厚25cm，底板厚22cm，腹板标准段厚度为50cm。
在靠近支承横梁实体段4.0m范围内，顶板由25cm加厚到45cm，底板由22cm加厚到42cm，腹板由50cm加宽到80cm。
在支承处1.5m范围内为实腹段（即支承端横梁实体段）。
桥墩P1、P2采用双柱桩柱式桥墩，墩柱直径1.4m，桩基直径1.6m。
P1桥墩与箱梁固结。
P1桥墩与箱梁固结且在桩顶设置桩基系梁，P2墩顶以下0.5m设置墩系梁并在桩顶设置桩基系梁。
预应力混凝土连续曲线箱梁预应力效应
科技研究
城市道桥与防洪
２０１２ 年 １２ 月第 １２ 期
预应力混凝土连续曲线箱梁预应力效应分析
马筱欢
（深圳市市政设计研究院有限公司， 广东深圳 ５１８０２９） 摘 要： 曲线箱形梁桥是空间复杂受力结构体系， 预应力钢束产生的径向分布力是预应力混凝土曲线箱梁产生扭矩的主要原因
得出预应力作用产生的内力和变形的变化趋势 ， 为进 之一 。采用组合有限元法和简化方法分析曲线箱梁中预应力所产生的效应， 一步完善曲线预应力混凝土箱梁桥的设计提供了依据 。 关键词： 曲线箱梁； 等效荷载； 反向摩擦； 预应力效应； 扭转效应 中图分类号： Ｕ４４８．３５ 文献标识码： Ａ 文章编号： １００９－ ７７１６ （２０１２） １２－ ０１７４－ ０４
曲线的预应力摩阻损失分析中，我国桥梁设计规 范［５］按式 （５） 计算： σ１１＝σｃｏｎ［１－ e-（μθ＋ks）］ （５） 式 （５） 中： θ— ——张拉端到计算截面曲线管道切线 夹角之和； s— ——张拉端到计算截面的管道长度； μ— ——管道壁摩阻系数； k 损失 k 的取值，以及空间曲线包角 θ 的 主要是确定 μ、 计算。 2.2 空间曲线钢束弯转包角 如图 ３ 所示， 对于任一空间曲线 。可得到曲线 各微段的空间曲率中心，由此能建立该微段的平 （５） 同样适用于空间曲线预应力钢 面曲线形式 。式 束的摩阻损失计算，此时的 θ 应为空间曲线的包 角。一般 θ 计算表达式 ［４］为： θ＝
收稿日期： ２０１２－ ０６－ ０４ 作者简介： 马筱欢 （１９８２－ ） ， 女， 陕西汉中人， 工程师， 从事桥梁 设计工作 。
1 基本理论
1.1 预应力曲线梁的平衡微分方程 如图 １， F、 N、 M、 T 分别表示预加力 作 用 于 混 凝土截面的剪力 、轴力、弯矩和扭矩； w、 m、 t 表示 预应力作用于混凝土梁体上的沿程分布力 、 分布 r、 v 表示沿曲梁切向 、 法 弯矩和分布扭矩；脚标 l、 向、 竖向； R 为曲梁半径 。
预应力对曲线连续梁桥成桥反力的影响分析
229智能施工战N0.122020智能城市INTELLIGENT CITY 预应力对曲线连续梁桥成桥反力的影响分析巩美杰（南京市城市与交通规划设计研究院股份有限公司，江苏南京210008）摘要：文章以一联预应力曲线匝道桥为依托，采用midas civil程序建立了空间梁单元有限元模型，分析了曲线梁桥成桥支反力的影响因素。
分析发现除箱梁恒载以外，预应力二次效应是箱梁扭矩产生的主要原因，并阐述了不同位置的钢束对箱梁支反力的影响规律。
通过调整箱梁钢束配置方式，可以减小支座的反力差，改善成桥状态下支座及下部结构的受力状态，对小半径预应力连续箱梁的设计具有一定参考价值。
关键词：曲线梁桥；成桥支反力；预应力二次效应;midas civil曲线连续桥梁在城市快速路中，尤其是互通式立交匝道桥中被广泛应用，由于曲线桥梁的弯扭耦合特性，有时同一桥墩上的恒载支反力也存在较大差异，这种差异当配置预应力钢筋时表现得更为显著。
这种差异不仅影响支座的工作状态及使用寿命，同时对桥墩和基桩的受力状态以及箱梁的抗侧倾能力也产生一定影响O本文以一联互通匝道桥为依托，分析预应力效应对桥梁支反力的影响，进而探讨合理的预应力配束方式，从而改善财状态下支座的受力状态。
1算例分析某匝道桥跨径3mx26.5m预应力箱梁，桥宽10.1m,单箱双室，曲线半径HO m。
支座横向间距2.8m,梁体内配有腹板束、底板束及墩顶稣。
计算采用midas civil程序，主梁单元采用7自由度空间梁单元，钢束线形和位置按实际输入，支座与主梁单元间设置刚臂。
为研究不同钢束对支反力的影响，本文对钢束按位行分组，并单独进行张拉，分别统计结果。
将支反力换算为绕箱梁中心的扭矩，以使主梁向曲线外侧翻转为正，各组钢束在墩顶产生的扭矩如图1~3所示。
15001000500-500-1000-1500-2000-2500-30001*墩2*®3*®4蟻图1腹板束扭矩图3.3红外热像检测技术该项技术就是通过热成像探测仪来针对检测结构所发射出来的红外线能量进行检测，也就是通过结构温度场分布的异同来作为根本依据，直观地将结构内部的连续性原理工作展现出来。
预应力在施工阶段中对曲线连续刚构桥的影响分析
预应力在施工阶段中对曲线连续刚构桥的影响分析1. 引言- 阐述预应力技术的作用和应用场景- 简要介绍预应力在曲线连续刚构桥中的应用2. 曲线连续刚构桥的特点及其设计要求- 分析曲线连续刚构桥的结构特点- 阐述曲线连续刚构桥的设计要求- 分析曲线连续刚构桥的受力特点及应力分布情况3. 预应力在曲线连续刚构桥中的应用方法- 介绍预应力在曲线连续刚构桥中的应用方法- 分析预应力对曲线连续刚构桥的影响- 比较不同预应力应用方法的优缺点4. 施工阶段中预应力对曲线连续刚构桥的影响分析- 阐述预应力在施工阶段中的作用和影响- 分析施工阶段中预应力对曲线连续刚构桥形变和应力的影响- 比较不同预应力施工方法对曲线连续刚构桥的影响5. 结论与展望- 总结预应力在曲线连续刚构桥中的作用和应用- 分析预应力在曲线连续刚构桥中存在的问题及未来的发展趋势- 展望预应力在曲线连续刚构桥领域的应用前景第一章：引言预应力技术被广泛应用于桥梁工程中，可以有效地提高桥梁的承载能力和抗震能力，延长桥梁的使用寿命。
曲线连续刚构桥是一种特殊的桥梁类型，其结构复杂，设计难度较大，受力和应力分布也不均匀。
在曲线连续刚构桥的设计和施工中，预应力技术可以帮助实现桥梁的连续性和稳定性，提高桥梁的使用寿命和安全性。
本论文将阐述预应力在施工阶段中对曲线连续刚构桥的影响分析，分为以下几个章节：第一章为引言，介绍预应力技术的作用和应用场景，以及预应力在曲线连续刚构桥中的应用。
第二章分析曲线连续刚构桥的特点及其设计要求，包括结构特点、设计要求和受力特点分析。
第三章介绍预应力在曲线连续刚构桥中的应用方法，包括预应力的作用、影响以及不同预应力应用方法的优缺点。
第二章：曲线连续刚构桥的特点及其设计要求曲线连续刚构桥是一种连续刚构桥的变形形式，它具有以下特点：1. 沿曲线有连续刚构，梁与梁之间没有铰缝，可以有效地减小桥梁的振动和位移。
2. 可以减少桥梁的钢材用量，降低建设成本，尤其适用于沿曲线线路的大跨度桥梁。
预应力作用引起的箱梁剪力滞效应研究
预应力作用引起的箱梁剪力滞效应研究预应力作用引起的箱梁剪力滞效应研究引言在工程实践中，预应力箱梁广泛应用于桥梁、建筑等领域，由于其具有较好的抗挠性能和承载能力，可有效解决跨度较大的结构设计问题。
然而，长期以来，一些工程实践中发现，预应力箱梁在受到剪力作用时会出现剪力滞效应。
为了深入了解这一现象，本文将对预应力作用引起的箱梁剪力滞效应进行研究，以期为工程实践中的结构设计和施工提供参考和指导。
1. 剪力滞效应的定义与现象描述剪力滞效应是指在预应力箱梁受到剪力作用时，剪力变形与剪力应力之间的滞后现象。
具体表现为，当剪力加载达到一定水平后，结构的剪应力反应不再线性增长，而是出现了与剪力加载过程不一致的非线性现象。
2. 形成剪力滞效应的原因分析2.1 预应力损失的影响预应力箱梁在施工过程中，由于混凝土收缩、材料弹性变形等原因，预应力的作用会有一定的损失。
这种损失会导致结构的初始预应力状态发生变化，进而影响到结构剪力滞效应的形成。
2.2 组合应力的非线性响应预应力箱梁受到的剪力作用同时还会受到其他力的影响，例如弯矩、轴力等。
这些组合应力的作用会导致结构的剪切刚度发生变化，从而影响到剪力滞效应的形成。
2.3 材料非线性和几何非线性当预应力箱梁受到较大的剪力作用时，结构的材料会发生非线性行为，例如混凝土的开裂、钢筋的屈服等。
此外，结构的几何形状也会受到剪力作用的改变而发生变化。
这些非线性行为和几何变形会进一步影响到剪力滞效应的形成。
3. 影响因素3.1 材料性能箱梁中混凝土和钢筋的性能对剪力滞效应具有很大的影响。
例如，混凝土的强度、粘结性能以及钢筋的屈服强度等都会直接影响到剪力滞效应的发展。
3.2 结构几何参数箱梁的截面形状、高宽比等几何参数也会对剪力滞效应产生影响。
一般来说，截面形状越复杂，高宽比越大，剪力滞效应越明显。
3.3 剪力加载方式箱梁的剪力加载方式也会影响到剪力滞效应的发展。
不同的加载方式会导致结构剪切应力分布的不均匀，从而影响到剪力滞效应的形成。
竖向预应力对一座变截面连续箱梁桥简支端的主应力影响分析
竖向预应力对一座变截面连续箱梁桥简支端的主应力影响分析钟瑞文【摘要】箱梁截面的刚度大，整体性好，既能承受正弯矩，又能承受负弯矩，为一种性价比较好的截面型式。
但近年来发现部分箱梁简支端附近腹板有开裂现象，个别较严重。
本文以一座预应力混凝土变截面连续箱梁桥为例，通过空间有限元数值仿真分析计算，发现竖向预应力对箱梁腹板主拉应力影响较大。
%Box girder cross section is a cost-effective section due to its large stiffness, and can withstand both the negative and sagging bending moment. But part web of the box girder near the simply supported end often cracks in recent year. In this article, simulations were carried base on a typical variable cross-section continuous box girder bridge. Results showed that vertical per-stress has large influence to the prin-cipal tensile stress of the web.【期刊名称】《辽宁省交通高等专科学校学报》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】4页(P10-13)【关键词】箱梁桥;竖向预应力;简支端;腹板;主应力【作者】钟瑞文【作者单位】辽宁省高速公路管理局，辽宁沈阳 110000【正文语种】中文【中图分类】U448.35经多年实践应用证明，箱梁截面的刚度大，整体性好，既能承受正弯矩，又能承受负弯矩，为一种性价比较好的截面型式。
由于箱梁桥特别是预应力连续箱形截面桥的大量使用及运营，部分箱梁桥边支点附近的腹板出现了斜向裂缝，在分析腹板出现斜裂缝的原因中，竖向预应力的有效应力不足是重要因素之一。
预应力曲线连续箱梁桥支座径向反力分析
预应力曲线连续箱梁桥支座径向反力分析董涛;曹阳;万善强【摘要】预应力曲线连续箱梁桥支座径向反力关乎桥梁结构安全性和功能性,但其影响因素较多,计算比较繁琐,设计人员往往无暇深究.以某高速公路互通区3座不同形式的预应力曲线连续箱梁匝道桥为例,运用M idas Civil建立计算模型,对影响预应力曲线连续箱梁桥支座径向反力的各种荷载进行独立分析,得出预应力荷载和结构整体温度荷载,是预应力曲线连续箱梁桥支座径向反力大小主要影响因素的结论.最后对如何防止预应力曲线连续箱梁桥发生支座病害提出设计建议.【期刊名称】《交通科技与经济》【年(卷),期】2018(020)003【总页数】4页(P72-75)【关键词】预应力曲线连续箱梁桥;支座径向反力;主要影响因素【作者】董涛;曹阳;万善强【作者单位】湖北省城建设计院股份有限公司 ,湖北武汉 430051;湖北省城建设计院股份有限公司 ,湖北武汉 430051;湖北省城建设计院股份有限公司 ,湖北武汉430051【正文语种】中文【中图分类】TU745随着我国公路系统的进一步完善，公路里程在不断增加。
预应力曲线连续箱梁桥因稳定性好、线性优美、能较好地克服地形限制等优点而被广泛应用于公路互通和枢纽工程中。
预应力曲线连续箱梁桥成桥后会产生支座径向反力，这与预应力曲线连续箱梁桥特殊的构造形式和受力状态有关。
影响预应力曲线连续箱梁桥的支座径向反力大小的荷载种类较多，包括结构自重荷载、预应力荷载、二期恒载、结构收缩徐变、整体温度荷载、梯度温度荷载、支座不均匀沉降和车辆荷载等。
若预应力曲线连续箱梁桥的支座径向反力超出容许范围，可能导致桥梁支座发生剪切破坏，对桥梁的结构安全性和使用功能性产生不利影响。
在预应力曲线连续箱梁桥设计过程中，其支座径向反力的计算比较烦琐，相关规范对支座径向反力的计算方法和要求也没有给出明确规定，而公路工程设计往往任务重，工期较为紧迫。
设计人员普遍较为关注预应力曲线连续箱梁体的翘曲与支座脱空问题，而对于支座的径向反力问题研究较少。
纵向预应力束筋张拉对连续梁桥挠度的影响
模量 J 为截面惯性矩O
在预 应 力 桥 梁 预 拱 度 分 析 中9桥 跨 结 构 的 截 面
尺寸确 定 后9截 面 J 的 截 面 惯 性 矩 J \砼 的 弹 性 模量 E J 即 确 定9事 实 上9此 时 截 面 的 M J 也 可 很容易地确定O
1 .3 预应力损失的计算 预应力张拉时产生的预应力损失包括预应力筋
占张拉控制力的百分比
摩阻损失 S1
9
锚固回缩损失 S2
1
弹性压缩损失 S4
1
钢丝松弛损失 S5
8
砼收缩徐变损失 S6
11
施工 节段
12 ＠ 11 ＠ 10 ＠ 9＠ 8＠ 7＠ 6＠ 5＠ 4＠ 3＠ 2＠ 1＠
表2 预应力损失产生的挠度
mm
挠度
10 ＠ 块张拉后 11 ＠ 块张拉后 12 ＠ 块张拉后
2 .3 有效预应力对挠度的影响 通 过 计 算 预 应 力 损 失 S得 到 有 效 预 应 力 S并 根 据
以上理论得到有效纵向预应力张拉作用下各节段的 挠度变化O 预 应 力 损 失 占 总 预 应 力 的 百 分 比 见 表 1 S预应力损失产生的挠度见表2 O
表1 预应力损失计算结果
预应力损失
2 算例
对广东西部沿海高速公路黄杨河特大桥主桥进 行计算S并将计算结 果 和 实 际 测 量 结 果 进 行 比 较 分 析 S计 算 值 和 实 测 值 吻 合 得 非 常 好 O 2 .1 工程概况
黄杨 河 特 大 桥 主 桥 为 4 跨 连 续 梁 桥S桥 跨 布 置 为50 m +80 m +80 m +50 m S桥宽12 .9 m S上部结 构采用单箱单室变 截 面 箱 形 梁S主 梁 高 度 变 化 范 围 为4 .30 ～2 .00 m O纵向预应力筋 设 置 了 顶 板 束\底 板束\腹板束S分别采用 4j 15 .24 -9 \4j 15 .24 -12 和 4j 15 .24 -15 钢 绞 线S钢 束 均 采 用 两 端 张 拉S每 束 的 张拉力分别为 1 758 \2 344 和 2 930 k N S钢 束 的 伸 长量均扣除10 的初张拉S管 道 均 采 用 金 属 波 纹 管 成孔O主梁采用挂 篮 悬 臂 施 工S悬 臂 最 大 时 的 施 工 块为12 O 2 .2 计算模型的确立
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文章编号:1003-4722(2008)01-0015-04预应力索对连续曲线箱梁桥受力的影响分析童智洋1,2,陈爱萍3(1.中南大学,湖南长沙410083;2.中铁大桥局集团桥科院有限公司,湖北武汉430034; 3.武汉市城市建设学校,湖北武汉430051)摘 要:分别在箱梁顶、底板不同位置布置平弯索,并在箱梁腹板中不同高度布置竖弯(含平弯)索,计算分析不同布索方式对连续曲线箱梁的受力影响。
结果表明,在箱梁顶、底板不同位置布置平弯索,会对梁体的位移和水平力矩产生较大的影响,而腹板内竖弯索主要影响梁体的竖向位移,同时顶板平弯索和在腹板内靠上布置竖弯索有利于减小扭矩,并使内外侧支座反力趋于均衡。
关键词:曲梁桥;箱形梁;预应力索;力学分析中图分类号:U448.42;TU 378.1文献标识码:AAnalysis of Influences of Prestressing Cables on MechanicalBehavior of Continuous Curved Box Girder BridgeTONG Zhi yang 1,2,CHEN Ai p ing 3(1.Central South U niversity,Changsha 410083,China; 2.Br idge Science R esear ch Insti tute Ltd.,China Z ho ng tie M ajor Br idg e Eng ineering Gr oup,Wuhan 430034,China;3.Wuhan City U rban Co nstr uction Po lyt echnic Scho ol,Wuhan 430051,China)Abstract:By r espectively arrang ing the ho rizontal curv ed prestressing cables at different positions in the top and bo tto m slabs of a concrete continuous curved bo x girder and the vertical curved cables (ho rizontal curved cables are included)at different heights in the w ebs of the gird er,the influences of the differ ent way s of arrang em ent of the cables on the mechanical behav ior of the g irder are calculated and analy zed.T he results indicate that the hor izontal curv ed cables ar r anged at the different positions in the to p and botto m slabs w ill have considerable influence on the displacement and ho rizontal mom ent of the girder w hile the v er tical curved cables arranged in the w ebs w ill m ainly cause influence on the vertical displacem ent o f the g irder.H ow ever,the ho rizontal curved cables arr anged in the to p slab and the vertical curv ed cables arranged close to the upper part of the w ebs are helpful to r educe the tor sional mo ment and w ill make the reaction for ce o f the inner and outer bearings tend to be equilibratory.Key words:curv ed g ir der bridg e;box g ir der;prestressing cable;mechanical analysis收稿日期:2007-07-05作者简介:童智洋(1970-),男,高级工程师,1992年毕业于武汉水运工程学院土木工程系,工学学士。
1 前 言在公路立交及城市道路、桥梁工程中,曲线梁桥是实现各方向交通连接的必要手段,其中预应力连续曲线箱梁桥是经常使用的桥型之一。
曲线箱梁桥在沿跨长的各个控制截面上,除承受弯矩和剪力外,还需承受一定的扭矩。
对于预应力曲线箱梁桥来说,所施加的预应力一般先平衡全部恒载或部分活载产生的弯矩、扭矩和剪力,但预应力钢束布置在箱梁的不同位置时,箱梁的受力情况是不一样的,本文即通过1个计算实例进行分析说明。
2 预应力钢束对曲线箱梁桥内力的影响曲线箱梁桥的预应力索往往不仅有平面弯曲同时还有沿梁高度方向的竖向弯曲。
相对来说,预应力索的作用力是作为外力施加在箱梁上,预应力索与曲线梁的相互作用形成了一个空间受力体系。
箱梁竖向和水平方向预应力索对主梁的作用力可简化为两种:一种是轴向压力N ,另一种是曲线索对箱梁的均布力q 。
水平方向预应力索任意点的径向分布力q y =P y /r (图1),所以索径向力与索张拉力和其平曲线半径有关。
可以看出曲线半径越小的桥梁,索产生的径向力就越大[1,2]。
与此同时,预应力索径向力作用点位于主梁截面剪切中心以上或以下时,索径向力都会对箱梁产生扭转作用(图2)。
图1平曲线预应力效应示意图2 径向力的作用示意一般预应力配置的方法是首先满足抗弯要求。
按照此方法配置的预应力混凝土曲线箱梁,其设计弯矩包络图中,正弯矩区段的长度要大于负弯矩区段的长度,所以预应力往往使曲线梁产生向外偏转。
因此,预应力往往使混凝土曲线桥梁抗扭不利。
本文从顶、底板不同位置分别布置平弯索和腹板不同高度布置抗弯腹板索(带有竖弯)来分析预应力索对曲线箱梁的受力影响。
对于预应力索既有平弯又有竖弯时,可按叠加方法进行处理,这里不再赘述。
3 计算实例分析3.1 计算模型取图3(a)的某连续曲线箱梁桥作为研究对象:跨径分布(30+40+30)m,平曲线半径100m,梁高2m ,宽8.5m ;中支座1为单(纵)向活动支座,中支座2为固定支座,边支座各为2个双向活动支座。
预应力索采用12- 15.2钢绞线,f pk =1860M Pa,弹性模量2.0 105MPa 。
计算时采用曲线坐标,即以梁重心线为x 轴,径向为y 轴,竖向为z 轴。
采用3D-BSA 计算,M IDA S 复核。
采用曲杆单元法建模,主梁、边跨均划分为32个单元,中跨划分为40个单元,共计104个单元,见图3(b)。
图3 计算图示3.2 底板索的影响选取平弯索布置在底板纵向中心线上、相对底板纵向中心线内偏0.5m 、内偏1.0m 、外偏0.5m 、外偏1.0m 等5种布索位置,进行桥梁的受力行为分析。
3.2.1 对位移的影响通过计算得到在上述底板平弯索布索情况下预应力对箱梁位移的影响,其中对纵向及径向位移的影响见图4(图中纵向位移以伸长方向为正,径向位移以向内为正)。
计算结果显示,底板索内偏或外偏时,对梁体中跨纵向位移影响很小,对径向位移影响则相对较大,对梁体边跨的纵向和径向位移影响均较大。
索布置在中心线外侧时,中跨产生的径向位移为正值,边跨产生的径向位移为负值,且索的外偏距每增加1倍,中跨跨中的径向位移及边支座位置的纵向、径向位移也几乎增加了1倍;索内偏时,情况相同,但方向相反。
3.2.2 对内力的影响图5仅列举上述5种布索情况下预应力对箱梁径向剪力和水平力矩的影响。
计算结果显示,不论索内偏还是外偏,箱梁的水平力矩和边跨径向剪力都将增大,且偏心距增大1倍,水平力矩和边跨径向剪力也将增加1倍,仅内、外偏时,增加的方向相反。
图4 底板平弯索布索位置对位移的影响图5 底板平弯索布索位置对内力的影响索内偏或外偏时,对箱梁内力其他参数的影响均较小,基本可以忽略,限于篇幅,未一一列举。
3.3 顶板索的影响选取平弯索布置在顶板纵向中心线、相对顶板纵向中心线内偏0.5m 、内偏1.0m 、外偏0.5m 、外偏1.0m 等布索位置,进行桥梁的受力行为分析。
计算结果显示,上述5种顶板布索情况下预应力对箱梁位移的影响,与底板布置预应力索的规律一致,但位移方向相反;顶板布索对箱梁受力的影响规律与底板布索的相同。
3.4 抗弯腹板索的影响按恒载弯矩包络图配置抗弯腹板预应力索,分析预应力索布置在腹板纵向中心线(图6,平弯半径同箱梁平曲线,竖弯按抛物线),沿中心线上移0.1,0.2,0.3m,沿中心线下移0.1,0.2,0.3m 时箱梁的受力与位移情况。
图6 抗弯腹板索(单跨示意)3.4.1 对位移的影响上述7种抗弯腹板索布置方式下,预应力对箱梁竖向位移的影响见图7。
图7 腹板索沿高度布置对竖向位移的影响计算结果显示:对边跨,不论预应力索在腹板内的位置是上移还是下移,跨中都会朝上拱,但位移值与索的上移量成反比,与索的下移量成正比;对中跨则不同,不论索上移还是下移,位移都会增加,且位移的方向与索上下移的方向相同。
而预应力索在腹板内的位置沿高度方向的变化对梁体的纵、径向位移是没有影响的(图中未示)。
总的来说,索在腹板内上下移,对梁体位移值的影响较小。
3.4.2 对内力的影响由图8可以看出,抗弯腹板索布置位置沿高度方向的变化对梁体的轴力没有影响,对剪力和纵、横向弯矩有影响,随着预应力索在腹板内的上移,剪力和纵、横向弯矩值逐渐减小,且对边跨的影响较明显。
由图8(c)和(d)还可以看出,预应力索在腹板内沿高度方向的中心线上移,对于梁体减小扭矩和弯矩都是有利的。
3.5 张拉预应力索对支座反力的影响曲线箱梁桥的特点之一是内外侧支座反力不均衡。
在恒载作用下,按照上述布索方式布置预应力索后支座反力的变化情况见表1~3。
表中支座反力以向上为正。
图8 索布置高度对内力的影响表1 底板平弯索对支座竖向反力的影响支座支反力/kN无预应力中心线内(外)偏1.0m差值增幅/%边墩1外侧144116751675 234 16.2边墩1内侧566383383-183-32.3中墩1683067916791-39-0.6中墩2683167536753-78-1.1边墩2外侧14381694169425617.8边墩2内侧569378378-191-33.6表2 顶板平弯索对支座竖向反力的影响支座支反力/kN无预应力中心线内(外)偏1.0m差值增幅/%边墩1外侧144113051305-136-9.4边墩1内侧56667267210618.7中墩1683068526852220.3中墩2683168766876450.7边墩2外侧143812901290-148-10.3边墩2内侧56967967911019.3表3 抗弯腹板索对支座竖向反力的影响支座支反力/kN中心线上移0.1m上移0.3m下移0.1m下移0.3m 边墩1外侧15241505146515441584边墩1内侧500515547484452中墩168196822682868166811中墩267796806682167926777边墩2外侧15331511146615561601边墩2内侧499515549482449 由表1和表2可以看出,顶底板平弯索对支座反力的影响很小,但会引起支座反力重分配:在底板上布索时,会使边墩外侧支座的反力增加16.2%,边墩内侧支座反力减少32.3%;而在顶板上布索时,则正相反,边墩外侧支座反力会下降10.3%,内侧则增大19.3%。