大跨度连续刚构桥墩顶块应力仿真及抗裂性能分析

端和使用荷载基本组合下截面 ３ ２号块 的外端截 （ 面） 的内力 ， 并作等效处理后施加于局部空问实体
模型。
分析 。本文使用 ＭＩＡ ／ ｉｌ Ａ Ｓ Ｓ计算 软 Ｄ Ｓ Ｃｖ 和 Ｎ Ｙ ｉ
件 ， 别 建 立 主 桥 的 平 面 杆 系 有 限 元 模 型 和 局 分
部空 间实体 模 型 ， 中 ， 用 Ａ Ｓ Ｓ建立 局 部 其 利 ＮＹ 空 间实体模 型 时 ， 据 圣 维南 原理 ，只考 虑箱 依
足抗 裂要 求 。
关键 词 ： 连 续刚构桥 ； 墩顶 块 ； 仿真 分析 ； 抗裂性 能 中图分类号 ：４ １５ Ｕ ４ ． 文献标识码 ： Ａ
０ 引言
预应力 混 凝 土 连 续 刚构 桥 以其 跨 越 能力 强 、
解墩顶块 的受力状 况， 本文综 合利用 Ｍ Ｄ Ｓ Ｃｖ ＩＡ ／ ｉｌ ｉ 和 Ａ Ｓ Ｓ计算软件 ， ＮＹ 对广东 省境 内某大跨度连续 刚构桥墩顶块在施工 阶段和运营阶段 的应力状况 进行空间分析 ， 对其局 部抗裂 性能及 抗裂措施 并 进行初步的探讨。
平面杆系有限元模型 ， 系采用 Ｍ Ｄ Ｓ Ｃｖ 按 ＩＡ ／ ｉｌ ｉ 正装法建模 ， 主桥共分单元 ７ ８ 个 ， １４ 节点 ５０ 个。 ６５
结构 中仅作安全储 备 ， 计算 时未 考虑竖 向预应力
的作用。
图 ４ ２块 实体计算模型 ０ ～
图 ５ 横 隔板 处局部放大图
・
５・
２ １ 年第 ２ ０１ 期
广东公路交通
总第 １６ １ 期
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图 ２ ０～ ２号块 纵 断 面
图 ３ 横 隔板构造
为 了较 准 确 地 了 解 墩 顶 块 的 受 力 状 况 ， 对
按 现浇段 划 分为 ２ 施 工 阶段 ， ８个 以求 得 最 大悬 臂
其 在 施 工 阶 段 和 运 营 阶 段 的 应 力 状 况 进 行 空 间
口 。
１ 数值仿真 方法
１１ 计算模型 ． 广东某大跨度 预应力 混凝 土连续刚构桥 ， 主 桥桥孔布置为 １２ ２× ０ ｍ＋ １ｍ（ １ ， １ｍ＋ ２０ １２ 图 ） 半 幅桥宽 １．８ 。桥墩为双薄壁空心墩 ， ６３ｍ 上部结构 采用 Ｃ ０砼箱梁 ， ６ 为单箱单室断面 ， 箱宽 ８Ｏ 两 ．ｍ， 侧翼缘板悬臂宽 ４ １ｍ。主梁高和底板厚度按１６ ．９ ．
２ １ 年第 ２ ０１ 期
广 东 公 路 交 通 Ｇ ａｇ ｏｇ ｏｇｕ ｉ Ｔ ｎ ｕｎＤ ｎ ｎＬ ａ ｏｇ Ｇ Ｊｏ
总第 １６ １ 期
文 章编 号 ：６ １ ７ １ （０ １ ０ ００ ０ １７ — ６９ ２ １ ）２— ０５— ６
大 跨 度 连 续 刚构 桥 墩 顶 块 应 力 仿 真 及 抗 裂 性 能 分 析
分析存在较大 的局 限性 ， 主要表 现在力学模 型过
次抛物线变化 ， 腹板厚 由墩顶块 （ Ｏ号块 ） ９ｅ 的 ０ｍ
变化到合拢段 的 ５ ｃ 在主墩墩顶块设置 ４道横 ０ｍ， 隔板 ， 度为 ５ ｃ 厚 ０ｍ。０— ２号块箱梁截 面、 隔板 横
于简单 、 计算精度不高。为了更全面和更准确地了
在结构构造 上 ， 了抵抗箱 梁截 面形状变形 为 和扭转共 同引起的横 向弯 曲畸变应力 和纵向正应
力， 约束截 面扭 曲 ， 在墩 顶块上通 常设 置横隔板 ，
这也使得墩顶块 的受力更加 复杂 。 目前 ， 国内对
于大型桥梁结构的局部应力分析大多采用商 ，
营运阶段的受力情况进行 了空间仿真及其抗裂 性能分析。研究结果 表 明， 在施 工 阶段 最大 悬臂端 荷载作用 下 ，
横隔板的人洞顶部 、 横隔板与底板 的交界处 、 隔板与腹板 的连 接处等局部 区域 均产 生较大 的拉应力 。若采用 横
Ｃ ０混凝土 ， ６ 则不能满足 ０ ４规范的抗裂要求 ； 若采用 新材 料“ 纤维 聚合物结 构混 凝土 （ Ｆ Ｓ ） ， 钢 Ｓ Ｐ Ｃ ” 则可全 面满
构造分别如图 ２ 图 ３ 、 所示。
图 １ 某连续 刚构桥立面布置图 （ 单位 ： ） ｃ ｍ
基金项 目： 广东省交通科技计划项 目（ 号 ：０ ７—１ ） 编 ２０ ６ 作者简介 ： 韩品甲（９８ ）男 ， １７ 一 ， 江苏淮 阴人 ， 工程师 ， 主要从 事桥梁结构 的研究。Ｅ ａ ： ｐ ｊ ＠ｇ ｃ．ｏ ｍ ｉ ｈｉｉ ｚ ｃｃ ｌ ｎａ ｐ ｎ ｒ
韩 品甲 ， 郑顺潮
（ ．佛山广明高速公路有 限公司 ， 东佛 山 ５ ８ ０ ； ．华南理工大学 土木与交通学 院，广州 ５ ０４ ） １ 广 ２５ ０ ２ １６ ０
摘要 ： 运用 Ｍ Ｄ Ｓ Ａ Ｓ Ｓ 综合 ＩＡ 和 Ｎ Ｙ 计算软件 ， 对广东省 内某大跨径连续 刚构桥 主桥墩顶块 （ 号块 ） ０ 在施工 阶段和
承载能力高 、 经济合理、 外观 刚劲简洁而得到广泛 运用…。连续刚构桥的墩 顶块 （ ０号块 ） 位于主梁
与桥墩的连接处 ， 空间形 状复杂 ， 而且墩顶块是悬 臂施工中的中心块体 ， 又是体 系转换 的控制块体 ，
因此， 墩顶块的应力最为敏感 ， 往往出现裂缝 等病
由 ［ ．］ １２
１２ 计算参数 ．
１ ２ １ 荷 栽 工况 ．．
且， 在每种工况下均考虑了恒载、 预应力 、 收缩和徐 变的作用。
１２ ２ 混 凝 土材料 性 能参 数 ．．
为分 析墩顶 块 在桥 梁施 工 、 营全 过 程 中 的最 运 不 利应力 状态 ， 本文 考 虑 了 ２种 荷载 工况 ： １ 最大 （）
梁 的 ０～２号 块 和 薄 壁 空 心 墩 所 构 成 的 空 间 实 体。
局部空间实体模型 ， 系采用 Ａ Ｓ Ｓ建模 ， ＮＹ 应用
Ｓｌ ６ 元建 立包 含 ０～ ｏｉ ５单 ｄ ２号 块 的有 限元模 型 （ 图
４， ）共计单元 ８ １ ， ７ ５个 节点 ４ ６ 个 。顶板横 向预 ２３ 应力 以等效荷载 的形 式施加 ， 因此竖 向预应力在