特大跨连续刚构桥钢混接头有限元分析

图 ２ 填 充混凝土后承压板方式
混凝 土区段 ．
２５ Ｏ ２ Ｏ ×
钢 箱梁区段
１— Ｌ Ｈ —
混凝土连 钢 箱梁工 接现浇段 地连接段
图４ Ｂ Ｐ Ｌ剪力键作用机理 图 ５ 钢—混凝土接头计算模型（ 半桥模型 ）
钢混凝 土接头的主要内力包 括轴力 、 剪力 、 弯矩 ， 钢一混凝 土
第３ ８卷 第 ９期 ２０１２ 年 ３ 月
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣ Ｔ Ｃ ＵＲＥ ＨＩ Ｅ Ｔ
山 西 建 筑
Ｖｏ ． ． １ ３８ Ｎｏ ９
Ｍａ ． ２ １ ｒ ０２
・１ ７ ・ ８
文章编 号 ：０ ９ ６ ２ （ ０ ２ ０ — １７ ０ １０ — ８ ５ ２ １ ）９ ０ ８ — ２
分布状况 。
图 １ 复线桥 立面图（ 单位 Ｉ ｎ ） ｌ １ ｎ
２ 钢 一 混凝 土接 头 结构
１ 钢一混凝 土接头 构造 。重 庆 长江 大桥 复线 桥 主跨 钢一 混 ）
２ 三维模型参 数 。模 型采 用 Ａ Ｓ Ｓ软件 计 算 ， ） ＮＹ 单元 材料 属
混凝 土的弹性模 量为 ３ ６ １ Ｐ ， 松 比为 ０ １ ； ．Ｅ０ ａ泊 ． ７ 钢板 的 弹性 凝土接头采 用了填 充混凝 土 后板 式 的方 式 （ 图 ２ 。钢一混凝 性 ： 见 ） 模量 为 ２ １ ｌ Ｐ ， ． Ｅ ｌ ａ 自松 比为 ０ ３ 预 应 力 钢 筋 的 弹 性 模 量 为 ．； 土接头 构造图见图 ３ 。 １９ ｌＰ 。分 析时 ， ．Ｅ １ ａ 结合段 的计算模 型总 长 １ 模 型 中混凝 土 ７ｍ， 箱梁部分长 １． 钢箱梁 部分长 ３ ５ｍ， ３ ５ｍ， ． 二者结 合部分 １５ ｍ。 ． 由于桥体结构关 于桥 轴线对 称 ， 了减少计 算 量 ， 半桥 模 型进 为 取 行计算 ， 在桥轴线上施加对称约束 。计算模型见 图 ５ 。
组合桥梁 ， 立面 图见 图 １ 。
１ ８００ ４ ３ ０ ｘ ３ ０ｏ ｏ ３ ｏ
３ 有 限 元分析
３ １ 有 限元模 型 ．
混 凝土
箱梁
一
圭窒 支座
钢箱梁
１ 建模原则和要求 。为达 到研究 目的， ） 实桥有 限元分析 可根
据圣维南原理 ， 在实 桥上 截取 足够长 的一 段立 体作为 分析 对象 ， 接头各构件均采用 三维实体单元 ， 这样 也可 以反映应 力各方 向的
面与混凝土之 间的粘 结摩 阻三 种途 径来 进行 。钢 壁 面与混凝 土 腹板 Ｐ Ｌ剪力键 承受 的顺 桥 向剪力 比较均 匀 ， 大剪 应 力约 为 Ｂ 较 之间粘结摩 阻由于有 较大 的不 定 因素而 难于 掌握 ， 因此 ， 只把 它 ８５ＭＰ ， ． ａ 较小剪应力约 一ｌ ． ａ ２ ５ＭＰ 。
当作强度 的安全余 量来看待 。内力 的传递 主要 由承 压板、 预应力
收 稿 日期 ：０ １１ －７ ２ １ －２２ 作者简介 ： 瑞强 （９ ６ ， ， 廉 １８ 一）男 在读硕 士
图 ３ 钢 一 混凝 土 接 头 立 面构 造 图
接头一混凝 ±截 面 接 头一钢截 面
重 庆长江大桥复线 桥 主梁 的钢一混凝 土 接头 主要 承受 弯 矩
和剪力作用 ， 因此 ， 要求 各种 荷载 产生 的轴 力 、 弯矩 、 力 和扭矩 ３ ２ 有 限元 分析 结 果 剪 ． 的传递顺 畅可靠 ， 在荷 载作用 下有 一定 的承 载安 全储备 ， 刚度 过 １ 顶板 Ｐ ຫໍສະໝຸດ Baidu剪力键分 析结果 。在使用 极限状 态 正弯矩 作用 ） Ｂ
关键词 ： 钢一 混凝土接头 ， 三维有限元模型 ， Ｂ Ｐ Ｌ剪 力键
中图分类号 ： ４ ８ ２ Ｕ ４ ．３
文献标识码 ： Ａ
１ 重庆 长 江大 桥 复线桥 概 况
一
钢筋 和 Ｐ Ｌ剪 力键 来 完成 。为使 接 头不 会 出现 裂缝 ， 接 头部 Ｂ 在
考虑足够的压力储备 ， 增加局部预应力束 。 重 庆大桥复线桥是 比邻 旧桥 的新 建桥梁 工程 ， 是重 庆主城 区 位 ， ３ Ｐ Ｌ剪力键 。Ｐ Ｌ剪力键是 由带孔 的钢板 组成 ， ）Ｂ Ｂ 在钢 板孔 座非 常重要的特大桥梁 ， 主跨达 ３０ｍ， ３ 刷新 了连续刚构桥跨 径 中可 以横穿 钢筋 ， 其作用机理 主要有三个方 面 ， 图 ４所示 。 如 的世界 纪录。大桥体 系采 用 长联大跨 径 钢混 组合 式 钢构一连 续
接头正常使用极 限状态 正弯矩及对应 内力如表 １ 所示 。
表 １ 钢 一 混 凝 土接 头 正 常使 用 极 限 状 态 正 弯 矩 及 对 应 内力
位置 刚构混凝土截面 轴 力／ Ｎ ｋ 一 ７ ８ ｌＯ５ ２ 一 ５ ３ ｌ １１７ 一 ５ ０ １６３ ９ 纵向剪力／ Ｎ ｋ ８４ ２ ０ ６２ ｌ ５ ６ １９ ６ 弯矩／ Ｎ・ｎ ｋ ｉ ９ ３ １ ６ ４ ８ ２ ０ ９ ３ ５ ５ ９１ １
渡 良好 。
下， 顶板 Ｐ Ｌ剪 力键 的压应力约为 一１ ａ 底板 Ｐ Ｌ剪力键 的 Ｂ ７ＭＰ ， Ｂ ２ 钢一混凝土 接 头 结 构 计 算 。重 庆 长 江 大 桥 复 线 桥 主跨 拉应力约 为 １ ａ ） ２ＭＰ 。其较大值都 出现在外层 Ｐ Ｌ剪 力键 上。 Ｂ 钢一混凝 土接头内力传递主要通 过承压 板 、 Ｂ Ｐ Ｌ剪 力键 以及钢 壁 ２ 腹板 Ｐ Ｌ剪力键分析结果 。使用极 限状态 正弯矩作用 下 ， ） Ｂ
特大跨连 续刚构桥钢 混接头 有限元分析
廉 瑞 强
（ 重庆大学 ， 重庆 ４０４ ） ０ ０ ５
摘
要： 以重庆长江大桥复线桥为 工程实例 ， 用有 限元软件 Ａ Ｓ Ｓ 立钢一 混凝土接头的局部三维 有限元模 型 ， 接头各部件 利 ＮＹ 建 对
的应力分布情况进行 了分 析 ， 进而进 行接头部位 的受力机理研究 ， 以优化接头受力性能 ， 达到最佳受力效果。