温度对拱桥短吊杆应力的影响

２ 局 部温 差荷载 作用 下短 吊杆截面 应力
２ ． １ 吊杆 截 面 温 度 分布 模 型 ２ ． １ ． １ 吊杆 截 面 沿周 向的 温差 分 布
大的是振动 、 温度 、 腐蚀 和疲 劳等主要 因素。本文 研 究 温 度 荷 载 作 用 下 拱 桥 短 吊杆 截 面 应 力 分 布规 律及应力不均匀 系数 的范 围等 ，为分析拱桥短 吊 杆损 伤 退 化机 理 提供 理论 基 础 。
一
过桥时 吊杆截面应力不均匀分布较 明显 ，吊杆 约 ６ ０ ％的变幅循环应力源 自车桥振动。文献［ ３ 】 则认 为护 套 破 损 老 化 、钢 丝 锈 蚀 和 腐 蚀 疲 劳 开 裂 是 斜 拉 索 损 伤 退化 的主要 机 理 。因 此 ， 从 实桥 调 查 及 已
有 研 究 成 果 来 看 ，对 短 吊杆 截 面 应 力 分 布影 响 较
数 的范 围。
关键 词 ： 拱桥 ； 吊杆 ； 应 力分布规 律 ； 局部 温差荷 载 ； 整体 温差荷载
中图分 类号 ： Ｕ ４ ４ ８ ． ２ ２ 文献标 识码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ０ ０ ９ — ７ ７ １ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ８ — ０ １ ２ ６ — ０ ５
图３ ～图 ４ ａ ． ） ：
公路、 铁路 桥梁 、 隧道施工 技术管理 工作 。
最， 如１ ９ ９ ９年重庆綦江彩虹桥垮塌和 ２ ０ ０ １ 年 四川 宜宾南门大桥桥面断裂坍塌等。近年来 ， 拱桥的安 全性 问题 已引起学术界 的高度重视 ，并 已开展 了 些 研 究 工 作 。如 文 献 ［ １ 】 通 过 对 南 门 大 桥 短 吊杆 断裂事故进行研究后认为温度 、腐蚀和疲 劳是 导 致短 吊杆 断裂 的主要 因素 。Ｍ ａ ｉ ｍ等人［ ２ ］ 认为列车
１ ２ ６ 桥梁结构
城 市 道桥 与 防 洪
２ ０ １ ３ 年８ 月第 ８ 期
温 度 对拱桥 短 吊杆 应 力 的影 响
何 江
（ 中 国中铁 七局 集 团第三 工程有 限公 司 陕西咸 阳 ７ １ ２ ０ ０ ０ ） 摘 要： 既 有拱 桥健 康检 测结 果表 明 ， 短 吊杆 是拱 桥 易损 构件 之一 。该 文 主要研 究 温差 荷载 对拱 桥 短 吊杆截 面应 力 的
１ 短 吊杆 截面 受力特性 及基本 假定
温度影 响包 括两部分 ：吊杆整体温 差和截面 局部温差。在整体温差荷载作用下 ， 拱肋 由于受拱 座基础 的约束 ， 其变形受到 限制 ； 而桥 面由于简支 在 吊杆 横 梁 上 ， 其 纵 向变 形 几 乎 不 受 限 制 。这 样 ， 在 相 同 的 温差 作 用 下 ，吊杆 上 下 端 由 于 桥 面 变 形 突出而产生纵 向相对变形 ， 尤其短 吊杆 ， 内部钢丝 受力复杂且 不利 ，处于外 围的一部分钢 丝应力增 大而另一部分减小 。局部温差主要在 吊杆截面产 生温度 自应力 和次应力 ，可根据 吊杆截 面温度分
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ４ — １ ５ 作者简介 ： 何江（ １ ９ ７ ３ 一 ） ， 男， 四川平 昌人 ， 高 级工 程 师 ， 从 事
为分析 吊杆 截面的温度应力 ，首 先须确定温 度荷载 的大小 、沿 圆周方 向的温差分 布 以及沿截 面径 向的温度梯度等规律 。一般情况下 ， 圆形截 面 构件冬季 的最大 内外截面温差 比夏 季要 大 ，夏季 的温 差 约 为冬 季 的 ７ ０ ％左 右 ， 因此 ， 本 文 以 冬 季 的 日照 温度 场作 为 控 制 温度 荷 载 。 为 了 解 实 桥 状 态 吊杆 表 面沿 周 向温 差 分 布 规 律， 在室 外 进 行 了 吊杆 表 面 温 度场 试 验 。试 验 采用 以Ｄ Ｓ １ ８ ２ ０一线 数字式温 度计 为传感 元件 的温度 监 测 系统 Ｔ ＭＳ ，沿 吊杆 某 同一 截 面 周 向埋 设 ８个 温度 传 感 计 ，埋 设 前 先 将 试 验 处 吊杆 护 套 及 钢 丝 锈蚀物 打磨 干净 ， 使传感计 与钢丝密贴 ； 其余位 置 仍保持完整 ， 以防止大气温度的影 响。传感计布置 见图 ｌ 所示 ，每 １ ０ ｍ ｉ ｎ 采集数据一次 ，连续测试 ７ ２ ｈ 。大气及 吊杆表 面昼夜温度变化如 图 ２ 所示 。 可见 ： 在８ ： ０ ０ ～ １ ３ ： ０ ０吊杆表面周 向温差较 大 ， 在其 余 时段相对 较小 ，故选取 上午时段温度测试 数据 进行分 析 ， 得 吊杆 表 面周 向 温差 分 布 规 律 为 （ 参 考
０ 前 言
近 １ ０ ａ的桥 梁 毁坏 事 故 以 中 、ຫໍສະໝຸດ Baidu 承 式拱 桥 为
布规律进行计算。 本文着重研究 吊杆截面温度应力 的理论推导 和参数分 析结果 。理论推导前须作如下基本假定 ： （ １ ） 假定短 吊杆两端与拱肋及桥面均 固结 ， 且 吊杆 截面变形满足平截面假定 ； （ ２ ） 假定桥型为刚性拱 柔 性 梁 拱 桥 ， 吊杆 上 端 拱 肋 变 形 导 致 的 吊杆 相 对 变 形忽 略 不计 ； （ ３ ） 桥 面按 Ｂ ｅ ｎｏ ｒ ｕ ｌ ｌ ｉ — Ｅ ｕ ｌ ｅ ｒ 梁 理论 计 算， 不考虑桥面 自身剪切变形 和转动惯量对竖 向振 动 的影 响 ； （ ４ ） 忽略吊杆 内钢 丝间摩擦力的影 响。
影 响。假 定短 吊杆 两端 与拱肋 及桥 面均为 固结 ， 首先通 过 吊杆 表 面温度实 测数据 得 出吊杆沿 周 向温度分 布规 律 ， 再根 据
径 向温度梯 度得 出 吊杆横 截面 温度分 布模 型。 然后， 根据温 度分 布模型 探讨短 吊杆局 部温 差应力 的大 小及分 布规 律。同 时， 结合整 体温差 荷载 作用下 吊杆截 面应力 的理论 推导 和参数 分析 ， 探讨 了 吊杆 截面 不均匀 应力分 布情 况及 应力 增大 系