钢箱梁匝道弯桥计算的初探

Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｅａｓｕｒｅ ｏｆ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｉｎｇ ｏｆ Ｂｒｉｄｇｅ !!!!!!!!!!! Ｇａｏ Ｊｉｃａ（ｉ １３２） Abstract: Ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｇｉｓｔ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｉｎｇ ｔｅｎｓｉｌｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｍｅｍｂｅｒｓ， ａｎｄ ｆｏｃｕｓｅｓ ｈｏｗ ｔｏ ｓｅｔ ｕｐ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｃｔ ａｎｄ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｉｎｇ ｍｅａｓｕｒｅ． Keywords: ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｉｎｇ， ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ， ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
4 结语
（１） 对于钢箱梁弯桥，由于一般跨径组合较 大 ，而 位 于 半 径 较 小 的 匝 道 上 ，受 力 情 况 复 杂 ，必
须采用空间有限元程序才能准确地对此类结构作 计算分析，同时采用板壳单元能较好地反映结构 每个部位的受力情况。
（２）由 于 采 用 钢 箱 梁 结 构 ，自 重 较 轻 ，对 于 此
0 引言
在各种立交桥匝道中，为满足道路功能和线 形的需要，常常需采用小半径即半径小于 １００ ｍ 匝道。匝道桥梁结构一般采取跨径不大于 ２０ ｍ 的 钢筋混凝土连续梁桥，但在跨越现状路口处，跨径 又需采用 ３０ ｍ 以上跨径的桥梁结构，在这种情况 下，一般采用钢箱梁结构，为准确分析此种结构的 受力，需采用空间程序分析。本文针对某工程立交 桥钢箱梁匝道桥进行分析计算，以便对此类结构 提供一种空间分析方法。
1 工程概述
某工程立交 ＷＮ 匝道 ＷＮ１～ＷＮ４ 墩采用 ３５ ｍ＋ ４３ ｍ＋３４．８８１ ｍ 连续钢箱梁结构。简单介绍如下：
该联桥梁结构位于半径为 ６０ ｍ 圆曲线上，桥 梁净宽 ８．５ ｍ，两侧为 ０．５ ｍ 防撞栏杆。设计荷载： 公路Ⅰ级。
钢箱梁采用单箱单室直腹板断面，梁高为 １．８ ｍ。 正交异性桥面板，顶板厚度 １４～１６ ｍｍ，腹板厚度 １４～２０ ｍｍ，底板厚度 １２～２０ ｍｍ。横隔板间距 １．２５～１．５５６ ｍ（见图 １～图 ３）。
目前对弯桥的计算程序较多，例如有曲线桥
3.1 空间板壳模型 有限元模型采用空间板壳单元，共有 ２ ０３３
个节点，２ １６４ 个单元。（见图 ４、图 ５）板厚按照结 构尺寸输入，变厚度时按照平均值输入。
收稿日期：２０１０－０３－１０ 作者简介：胡立新（１９７８－），男，江西人，工程师，从事桥梁工 程设计工作。
活载（最小）
０
－３２
０
－４２ ０ －１２
沉降（最大）
１
０
２
０
１
０
沉降（最小）
０
－１
０
－２
０
－１
整体温度（最大） １０
１
４１
０
８
０
整体温度（最小） －１ －１０
０
－４１ ０
－８
工况一
８４ －５５ １１８ －４９ ４７ －４８
工况二
４４ －９６ ４７ －１４７ ２６ －３５
类 结 构 的 设 计 ，除 满 足 结 构 强 度 、位 移 要 求 外 ，必 须重视对支座反力的计算，同时应采取各种措施， 以避免支座脱空。
广州轨道交通产业整体景气指数：建设为 １１６；客运量为 １２４；效益为 １０６。主要指标高 于基准值，但还要加快发展。
其它城市轨道交通产业整体景气指数：建设、客运量、效益等主要指标均低于基准值， 还有几年成长期，要加快发展；
目前，我国正处于轨道交通建设的繁荣时期，中国已经成为世界上最大的城市轨道交 通市场。未来几年，城市轨道交通项目建设总长度达 １ ３００ ｋｍ，其中轻轨线路 ６００ ｋｍ。目 前，我国有百万以上人口的城市 ４８ 座，其中超过 ２００ 万人口的大城市已有 １４ 座。在这些 城市的规划中，已有 ２０ 多个城市开展了城市轨道交通的规划工作。除了现有 １０ 个城市以 外，还有更多城市在蓄势以待。轨道交通产业指数将持续快速上升。
其中顶板 Ｕ 形加劲和底板球扁钢加劲采用程
130
桥梁结构
城市道桥与防洪
２０１０ 年 ６ 月第 ６ 期
序中的加劲板单元模拟。 3.2 计算工况
工况一：恒载 ＋ 整体温差 ＋ 局部温差 ＋ 沉降 ＋ 活载（最大）
工况二：恒载 ＋ 整体温差 ＋ 局部温差 ＋ 沉降 ＋ 活载（最小） 3.3 计算结果（见表 1）
由于该桥位于圆曲线半径为 ６０ ｍ 的匝道上， 并且桥梁跨径也较大，很容易在活载偏载等荷载 作用下，出现支座脱空现象，这也是该类桥梁设计 应该注意的一个重点。
在各种荷载作用下，应力情况如图 ６～图 １１ 所示和表 ２ 所列。
从表 ２ 可知，顶板最大拉应力为 ９６ ＭＰａ，底板 最大拉应力为 １４７ ＭＰａ，腹板剪应力最大为 ４８ ＭＰａ， 均满足钢材容许应力要求。
表 1 各工况下支座反力汇总表（单位：kN）
项目
ＷＮ１
ＷＮ２
ＷＮ４
ＷＮ３
外支座 内支座 中支座 外支座 内支座 中支座
恒载
６４８ ５７２ ４ ０８４ ７０６ ５４９ ４ ０２８
恒＋整＋温＋ １ ９３９ １ ３９２ ６ ０５６ ２ ００６ １ ４１８ ６ ０４６
沉 ＋ 汽（最大）
恒＋整＋温＋ ４４８
沉 ＋ 汽（最小）
Ｑｉｎｇｓｈｕｉ Ｒｉｖｅｒ ｏｎ Ｃａｂｌｅ Ｆｏｒｃｅ ｏｆ Ｃｏｍｐｌｅｔｅｄ Ｂｒｉｄｇｅ !!!!!!!!!!! Ｆａｎ Ｙａｎｙａｎ， Ｌｉ Ｚｉｑ（ｉ １２２） Abstract: Ｔｈｅ ｌｅｓｓ ｔｅｎｓｉｏｎ ａｎｄ ｕｌｔｒａ ｔｅｎｓｉｏｎ ｏｆ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｃａｂｌｅ ｗｉｌｌ ｏｃｃｕｒｒ ｉｎｅｖｉｔａｂｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｕｒｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｏｎｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｅｌｆ－ａｎｃｈｏｒｅｄ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｂｒｉｄｇｅ． Ｔｈｅ ｌｅｓｓ ｔｅｎｓｉｏｎ ａｎｄ ｕｌｔｒａ ｔｅｎｓｉｏｎ ｏｆ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｃａｂｌｅ ｗｉｌｌ ｐｒｏｄｕｃｅ ｓｏｍｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ｃａｂｌｅ ｆｏｒｃｅ ｏｆ ｓｅｌｆ－ａｎｃｈｏｒｅｄ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｂｒｉｄｇｅ． Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ， ｉｔ ｍｕｓｔ ｂｅ ｆｕｌｌｙ ｔｏ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｌｅｓｓ ｔｅｎｓｉｏｎ ａｎｄ ｕｌｔｒａ ｔｅｎｓｉｏｎ ｌｅｖｅｌｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｃａｂｌｅ ｏｎ ｔｈｅ ｃａｂｌｅ ｆｏｒｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｂｒｉｄｇｅ ｓｏ ａｓ ｔｏ ｔａｋｅ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅ ｏｒ ｃｈａｎｇｅ ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｃｈｅｍｅ ｉｎ ｔｉｍｅ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｕｒｓｅ ｏｆ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｅｖｅｎｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ ｃａｂｌｅ ｆｏｒｃｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ． Ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｉｌｙ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｌｅｓｓ ａｎｄ ｕｌｔｒａ ｔｅｎｓｉｏｎｓ ｏｆ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｃａｂｌｅ ｏｎ ｔｈｅ ｃａｂｌｅ ｆｏｒｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｔｅｄ ｂｒｉｄｇｅ． Keywords: ｓｅｌｆ－ａｎｃｈｏｒｅｄ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｂｒｉｄｇｅ， ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｃａｂｌｅ， ｌｅｓｓ ｔｅｎｓｉｏｎ， ｕｌｔｒａ ｔｅｎｓｉｏｎ， ｃａｂｌｅ ｆｏｒｃｅ ｏｆ ｃｏｍｐｌｅｔｅｄ ｂｒｉｄｇｅ， ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ， Ｃｈｅｎｇｄｕ
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｓｐａｃｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｃｕｒｖｅｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｓｔｅｅｌ Ｂｏｘ Ｇｉｒｄｅｒ !!!!!!! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! Ｌａｎ Ｃｈａｎｇｒｏｎｇ（１２５）
Abstract: Ｔａｋｉｎｇ １－ｊｏｉｎｔ ｃｕｒｖｅｄ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｓｔｅｅｌ ｂｏｘ ｇｉｒｄｅｒ ｆｏｒ ｒａｍｐ ｏｆ Ｎｉｎｇｂｏ Ａｉｒｐｏｒｔ Ｖｉａｄｕｃｔ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ， ａｎｄ ｂｙ ｄｉｎｔ ｏｆ ＡＮＳＹＳ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｐｒｏｇｒａｍ， ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｓｐａｃｅ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｓｅｔ ｕｐ ｔｏ ｃａｒｒｙ ｏｕｔ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ． Ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｉｎｃｌｕｄｅ ｔｈｅ ｓｕｐｐｏｒｔ ｒｅａｃｔｉｏｎ， ｏｖｅｒａｌｌ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ， ａｎｄ ｔｈｅ ｐａｒｔｉａｌ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｄｅｃｋ ｐｌａｔｅ． Ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｉｓ ｃｕｒｖｅｄ ｂｏｘ ｇｉｒｄｅｒ． Keywords: ｖｉａｄｕｃｔ， ｃｕｒｖｅｄ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｇｉｒｄｅｒ， ｓｔｅｅｌ ｂｏｘ ｇｉｒｄｅｒ， ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ， ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｓｐａｃｅ ｍｏｄｅｌ， Ｎｉｎｇｂｏ
２０１０ 年 ６ 月第 ６ 期
城市道桥与防洪
桥梁结构
131
表 2 主要构件应力汇总表（单位：MP a）
Байду номын сангаас
项目
顶板正应力 底板正应力 腹板剪应力 最大 最小 最大 最小 最大 最小
恒载
５２ －５６ ４４ －９０ ２２ －２４
局部升温
１５ －１５ ２２ －１０ １４ －１８
活载（最大）
２７
０
５１
０
２３
０
Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｔｅｅｌ Ｂｏｘ Ｂｅａｍ Ｒａｍｐ Ｂｅｎｄ Ｂｒｉｄｇｅ !!!!!! Ｈｕ Ｌｉｘｉｎ（１２９） Abstract: Ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ａ ｓｐａｃｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｂｏｘ ｂｅａｍ ｒａｍｐ ｂｅｎｄ ｂｒｉｄｇｅ， ｔｈａｔ ｉｓ ｔｏ ｕｓｅ ｔｈｅ ｓｐａｃｅ ｐｌａｔｅ ｓｈｅｌｌ ｕｎｉｔ ｍｏｄｅ ａｂｌｅ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｍｅｍｂｅｒｓ． Keywords: ｓｔｅｅｌ ｂｏｘ ｂｅａｍ， ｂｅｎｄ ｂｒｉｄｇｅ， ｄｅｓｉｇｎ
我国整体及部分城市轨道交通产业 景气指数情况分析
全国轨道交通产业整体景气指数：建设为 ９２；客运量为 ９６；效益为 ８９。主要指标均低 于基准值，有待加快发展。
北京轨道交通产业整体景气指数：建设为 １２０；客运量为 １２１；效益为 ９９。个别主要指 标高于基准值，有待加快发展。
上海轨道交通产业整体景气指数：建设为 １２６；客运量为 １３０；效益为 １０８。主要指标高 于基准值，但还要加快发展。
８ ３ ７７０ ３７０ －１１ ３ ７９３
从以上计算得出：在工况二情况下，该桥 ＷＮ４ 墩内支座存在 １１ ｋＮ 的负反力，ＷＮ１ 墩内支 座的反力 为 ８ ｋＮ。 虽 然 该 桥 已 对 ＷＮ２ 墩 、ＷＮ３ 墩调整了支座 偏 心 ， 但 仍 需 在 ＷＮ１ 墩 、ＷＮ４ 墩 端 横 梁 处 采 用 素 混 凝 土 进 行 压 重 处 理 ，以 防 止 支 座脱空。
２０１０ 年 ６ 月第 ６ 期
城市道桥与防洪
桥梁结构
129
钢箱梁匝道弯桥计算的初探
胡立新
（上海市政工程设计研究总院斯美南方分院，广东佛山 ５２８２００） 摘 要：该文介绍了钢箱梁匝道弯桥的一种空间计算分析方法，即采用空间板壳单元方式，可供工程技术人员参考借鉴 。 关键词：钢箱梁；弯桥；设计 中图分类号：Ｕ４４８．２１＋３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００９－７７１６（２０１０）０６－０１２９－０３
程序，ＭＩＤＡＳ 空间程序等。采用的分析单元有空 间梁单元、空间板壳单元等。对于钢箱梁桥，由于 采用材料较单一，而且板厚较薄，特别适用板壳单 元进行分析计算。因此该桥采用 ＭＩＤＡＳ 空间程 序，空间板壳单元分析。
3 计算分析结果
2 计算方法
鉴于弯桥的受力特点，采用平面杆系直桥的 程序计算分析，很难准确分析弯桥的受力情况，必 须采取其他有效分析手段进行计算。