曲线连续梁桥在不同支撑条件下内力和支反力对比分析
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参考文献
[1]项海帆.高等桥梁结构理论[M].北京:/k民交通出版社,2002. [2]范立础.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社,2004. [3]邵容光.混凝土弯粱[M].北京:人民交通出版社,1994. [4]何维利.独柱支承的曲线梁桥设计[J].北京建筑工程学院学报,
2001,(17):23-28. [5]丁汉山,刘华.高架桥弯梁抗扭稳定性分析[J].交通运输工程学
由图6可知,三种模型的恒载扭矩变化较大,其 中边墩(O#、4#)支座处扭矩值最大,分别为661.9
图6恒载扭矩图
kN.m、686.0 kN.m及619.7 kN.nl,最大相对差值
为10.70%;在3#、4撒跨间扭矩最大点处,最大相
对差值达63.68%。 4.2活栽扭矩分析
由前述分析可知,不同支撑条件对主梁扭矩的 影响较大。结合实际工程设计,对于活载,本文重点 对比分析扭矩的变化情况。活载考虑汽车荷载(车 道)及其偏载、温度荷载(均匀升、降温及温度梯度) 及支座不均匀沉降(最大0.5era)。三种计算模型 的活载扭矩包络图如图7所示。
万方数据
曲线连续梁桥在不同支撑条件下内力和支反力对比分析
作者: 作者单位:
刊名: 英文刊名: 年,卷(期):
王越, 祝强 王越(本溪市城市市政设施建设办公室,本溪,117000), 祝强(盘锦市交通局公路管理处,盘 锦,124010)
北方交通 NORTHERN COMMUNI CATIONS 2010(5)
由图7可知,模型1的扭矩最小,模型3的扭矩 最大。其中模型3梁端扭矩约为模型1梁端扭矩的 一倍。对模型3,由于设置单支座,在弯扭耦合作用 及活载偏心作用下,扭矩大部分传递到相邻孔,所有 中间孔的扭矩最终累积到梁端的抗扭支撑上。同 理,可以看出,由于模型2在2#墩设置抗扭双支座, 该处的扭矩均大于其余两种模型。 4.3恒载支座竖向反力
(c)中间点铰支撑
图1 曲线连续梁桥的支撑布置形式
2工程概况
本溪市北地跨线跨河桥位于市中心区域,是横
贯城市南北的主干道。在太子河南岸跨过滨河南路
时,修建单向匝道连接主桥和滨河南路。其中B匝
道为两联4×20m钢筋混凝土连续箱梁桥,平面线
形为缓和曲线一圆曲线一缓和曲线。主梁截面采用
单箱双室,梁高1.6m,梁宽9m(图2)。匝道下部结 构采用矩形单柱墩。
第5期
北方交通
·69-
曲线连续粱桥在不同支撑条件下 内力和支反力对比分析
王越1,祝强2
(1.本溪市城市市政设施建设办公室,本溪117000;2.盘锦市交通局公路管理处,盘锦124010)
摘要:针对曲线连续梁桥弯扭耦合的结构受力特点,结合本溪市北地跨线跨河桥B匝道工程设计。分别建立 全抗扭支撑、中间点铰支撑、抗扭与点铰支撑交替布置三种不同支撑条件下的三维有限元模型,计算并比较分析三 种模型在恒栽、活载作用下主粱截面内力及各支反力的变化特点。结果表明,采用全抗扭支撑,主梁结构的内力及 支反力较为合理。
关键词:曲线粱桥;抗扭支撑;内力;支反力 中图分类号.U44.21+5 文献标识码:B 文章编号:1673—6052(2010)05一0069—03
l前言 与直线梁桥相比,曲线梁桥受力比较复杂。在
发生竖向弯曲时,由于曲线的影响,即使在自重作用 下,桥梁结构也会产生扭矩,即产生“弯一扭”耦合 作用。相同跨径下,不同的支撑条件(支座布置)将 对曲线梁桥的内力和支反力产生一定的影响。如果 扭矩过大,会造成上部结构和支座设计的困难。
Abstract According to the load carrying characteristics of couplings of curve continuous brides,combined with the engineering design of Ramp B of the river and road—crossing bridge,tht℃e—dimensional finite dement models under different supporting conditions are built,including full torsion support,hinge support in the interme— diate point and alternative arrangement of torsion support and hinge support in the intermediate point.The variation characteristics of internal force and reaction force of girder section of these three models are comparatively analyzed
桥墩号 图7活载扭矩包络图
的一侧为内侧,远离曲线圆心的一侧为外侧),在2# 墩处则相反,竖向反力较大值位置符合“外一内一 外”的渐变过程。总体而言,尽管支撑条件不同,各 支反力变化较小。
表1 恒载作用支座竖向反力(单位:kN)
4.4活载支座竖向反力 三种模型活载作用下的支座竖向力计算结果如
表2所示(活载与4.2同)。由表2可知,在活载作 用下,主梁梁端最大竖向反力随设置的抗扭支座数 量的减少而增大,即模型l最大竖向反力最小、模型 3最大竖向反力最大,相对变化值在6%一14%之
仅支撑条件不一样,且支座设置均不考虑偏心。
桥墩号
E碴三二三图5恒 至载剪 垂力图三二三鲴
重
§
趔 埘
鞲
图3 曲线连续箱梁有限元计算模型
4 结构计算与结果分析 4.1 恒载内力分析
根据前述三种模型,计算恒载作用下主梁的弯 矩、剪力和扭矩,结果分别如图4、图5、图6所示。
A
A
善
虿Hale Waihona Puke Baidu
捌 心
静
/ 。| A
|
I /】| *’U■:/ 。r~‘/五\| l
三种模型恒载作用下的支座反力计算结果如表 l所示。由表可知,在恒载作用下,中间墩(1撑、3#) 的支反力均大于边墩(O#、4{|;})的支反力。模型l边 墩均是外侧支反力大于内侧支反力(靠近曲线圆心
万方数据
第5期
王越等:曲线连续梁桥在不同支撑条件下内力和支反力对比分析
·71.
表2 活载作用支座最大竖向反力(单位:kN)
(2)恒载作用下,不同支撑布置方式对最大支 反力影响不大,沿横向两个支座的反力大小存在 “外一内一外”的关系。
(3)活载作用下,全抗扭支撑布置下的主梁扭 矩最小,单点铰支撑下的主梁扭矩最大,且最大相对 差值较大。
(4)活载作用下,全抗扭支撑条件下的支座反 力相对较小。
(5)对于本工程(B匝道),采用全抗扭支撑布 置是3种方案中最优的,是切实可行的。
为考虑不同支撑条件,依据图l所列三种支座 布置形式,分别建立三种计算模型:
采用大型有限元分析软件MIDAS—civil建立
模型1:全抗扭支撑,为实际设计方案。0#及4#
有限元分析模型。曲线梁采用空间梁单元模拟,整 边墩分别设置两个GJZF4支座,间距5m;其余中墩
万方数据
fI一模型一 ◆…模型三 ==.==70=.================;================北=====方======交====;通====================;===========2=0=1=0
本文取第1联(0#一4#桥墩)进行分析。设计 时边墩及中墩处的主梁支撑形式均采用抗扭双支 座,如图l(a),其中边墩设置两个GJzF4支座,间距 5m;中墩设置两个GJZ支座,间距2m。 3有限元计算模型
图2 箱梁截面图(单位gcm)
联共计160个单元,节点数根据支座设置的不同而 变化。O#~4撑桥墩处对应的节点号分别为O、40、 80、120及160(图3)。
本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_lnjtkj201005026.aspx
under dead load and live load.The results show that the internal force and reaction force of研mary structural mere—
ber a弛reasonable when adopting full torsion support. Key words Curve beam bridge;Torsion resistance support;Internal force;Support reaction force
间。模型2的2#中墩由于受1#i敦、3馓设置单支座
的影响,其竖向反力均大于其余两种模型。
5 结论 本文依托实际工程,通过建立空间曲线连续箱
梁有限元模型,计算分析在不同支撑条件下主梁的 恒载及活载内力与竖向反力变化情况。结论如下:
(1)恒载作用下,不同支撑条件对曲线连续梁 的弯矩和剪力影响很小,但对扭矩影响较大。
报,2004,(3). 【6]JTG D60—2004.公路桥涵设计通用规范[S].
Comparative Analysis of Internal and Reaction Forces of Curve Continuous Bridge under Different Support Conditions
各设置两个C肱支座,间距2m。 模型2:抗扭与点铰支撑交替布置。O#及4#边
-…模型二
I
墩分别设置两个GJZF4支座,间距5m;l#和3#中墩
各设置一个GJZ支座;2撑中墩设置两个GJZ支座,
间距2m。
模型3:中间点铰支撑。边墩分别设置两个
GJZF4支座,间距5m;中墩各设置一个CJz支座。
上述三种计算模型的跨径、主梁截面等均相同,
一匕 .j
1.√j
图4恒载弯矩图
由图4可知,三种模型边跨主梁的跨中最大弯 矩分别为5531.9kN.m、5583.2 kN.m和5548.6kN. nl,最大相对差值为0.93%;l#墩(3#墩)支点负弯 矩分别为7760.1 kN.m、7469.2 kN.m和7554.2 kN.m,最大相对差值为3.89%。由图5可知,三种 模型的最大剪力值分别为2163.5k.N、2150.2 kN和 2153.5 kN,最大相对差值为0.62%。因此,当支撑条 件改变时,恒载作用下主梁的弯矩和剪力变化很小。
曲线连续梁桥的支撑方式应根据曲率半径的大 小及上下部结构的总体布置而定,一般可分为全抗 扭支撑、中间点铰支撑和抗扭与点铰支撑交替使用 3种形式(图1)。
本文针对本溪市北地跨线跨河桥B匝道曲线 连续箱梁桥,通过空间有限元计算,研究其在不同支 撑条件下主梁内力及支反力的变化特点。
(a)全抗扭支撑
(b彬淑和点铰支撑交替布置
参考文献(6条) 1.JTG D60-2004.公路桥涵设计通用规范
2.丁汉山;刘华 高架桥弯梁抗扭稳定性分析[期刊论文]-交通运输工程学报 2004(03)
3.何维利 独柱支承的曲线梁桥设计 2001(17) 4.邵容光 混凝土弯梁 1994 5.范立础 桥梁工程 2004 6.项海帆 高等桥梁结构理论 2002
[1]项海帆.高等桥梁结构理论[M].北京:/k民交通出版社,2002. [2]范立础.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社,2004. [3]邵容光.混凝土弯粱[M].北京:人民交通出版社,1994. [4]何维利.独柱支承的曲线梁桥设计[J].北京建筑工程学院学报,
2001,(17):23-28. [5]丁汉山,刘华.高架桥弯梁抗扭稳定性分析[J].交通运输工程学
由图6可知,三种模型的恒载扭矩变化较大,其 中边墩(O#、4#)支座处扭矩值最大,分别为661.9
图6恒载扭矩图
kN.m、686.0 kN.m及619.7 kN.nl,最大相对差值
为10.70%;在3#、4撒跨间扭矩最大点处,最大相
对差值达63.68%。 4.2活栽扭矩分析
由前述分析可知,不同支撑条件对主梁扭矩的 影响较大。结合实际工程设计,对于活载,本文重点 对比分析扭矩的变化情况。活载考虑汽车荷载(车 道)及其偏载、温度荷载(均匀升、降温及温度梯度) 及支座不均匀沉降(最大0.5era)。三种计算模型 的活载扭矩包络图如图7所示。
万方数据
曲线连续梁桥在不同支撑条件下内力和支反力对比分析
作者: 作者单位:
刊名: 英文刊名: 年,卷(期):
王越, 祝强 王越(本溪市城市市政设施建设办公室,本溪,117000), 祝强(盘锦市交通局公路管理处,盘 锦,124010)
北方交通 NORTHERN COMMUNI CATIONS 2010(5)
由图7可知,模型1的扭矩最小,模型3的扭矩 最大。其中模型3梁端扭矩约为模型1梁端扭矩的 一倍。对模型3,由于设置单支座,在弯扭耦合作用 及活载偏心作用下,扭矩大部分传递到相邻孔,所有 中间孔的扭矩最终累积到梁端的抗扭支撑上。同 理,可以看出,由于模型2在2#墩设置抗扭双支座, 该处的扭矩均大于其余两种模型。 4.3恒载支座竖向反力
(c)中间点铰支撑
图1 曲线连续梁桥的支撑布置形式
2工程概况
本溪市北地跨线跨河桥位于市中心区域,是横
贯城市南北的主干道。在太子河南岸跨过滨河南路
时,修建单向匝道连接主桥和滨河南路。其中B匝
道为两联4×20m钢筋混凝土连续箱梁桥,平面线
形为缓和曲线一圆曲线一缓和曲线。主梁截面采用
单箱双室,梁高1.6m,梁宽9m(图2)。匝道下部结 构采用矩形单柱墩。
第5期
北方交通
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曲线连续粱桥在不同支撑条件下 内力和支反力对比分析
王越1,祝强2
(1.本溪市城市市政设施建设办公室,本溪117000;2.盘锦市交通局公路管理处,盘锦124010)
摘要:针对曲线连续梁桥弯扭耦合的结构受力特点,结合本溪市北地跨线跨河桥B匝道工程设计。分别建立 全抗扭支撑、中间点铰支撑、抗扭与点铰支撑交替布置三种不同支撑条件下的三维有限元模型,计算并比较分析三 种模型在恒栽、活载作用下主粱截面内力及各支反力的变化特点。结果表明,采用全抗扭支撑,主梁结构的内力及 支反力较为合理。
关键词:曲线粱桥;抗扭支撑;内力;支反力 中图分类号.U44.21+5 文献标识码:B 文章编号:1673—6052(2010)05一0069—03
l前言 与直线梁桥相比,曲线梁桥受力比较复杂。在
发生竖向弯曲时,由于曲线的影响,即使在自重作用 下,桥梁结构也会产生扭矩,即产生“弯一扭”耦合 作用。相同跨径下,不同的支撑条件(支座布置)将 对曲线梁桥的内力和支反力产生一定的影响。如果 扭矩过大,会造成上部结构和支座设计的困难。
Abstract According to the load carrying characteristics of couplings of curve continuous brides,combined with the engineering design of Ramp B of the river and road—crossing bridge,tht℃e—dimensional finite dement models under different supporting conditions are built,including full torsion support,hinge support in the interme— diate point and alternative arrangement of torsion support and hinge support in the intermediate point.The variation characteristics of internal force and reaction force of girder section of these three models are comparatively analyzed
桥墩号 图7活载扭矩包络图
的一侧为内侧,远离曲线圆心的一侧为外侧),在2# 墩处则相反,竖向反力较大值位置符合“外一内一 外”的渐变过程。总体而言,尽管支撑条件不同,各 支反力变化较小。
表1 恒载作用支座竖向反力(单位:kN)
4.4活载支座竖向反力 三种模型活载作用下的支座竖向力计算结果如
表2所示(活载与4.2同)。由表2可知,在活载作 用下,主梁梁端最大竖向反力随设置的抗扭支座数 量的减少而增大,即模型l最大竖向反力最小、模型 3最大竖向反力最大,相对变化值在6%一14%之
仅支撑条件不一样,且支座设置均不考虑偏心。
桥墩号
E碴三二三图5恒 至载剪 垂力图三二三鲴
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趔 埘
鞲
图3 曲线连续箱梁有限元计算模型
4 结构计算与结果分析 4.1 恒载内力分析
根据前述三种模型,计算恒载作用下主梁的弯 矩、剪力和扭矩,结果分别如图4、图5、图6所示。
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虿Hale Waihona Puke Baidu
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三种模型恒载作用下的支座反力计算结果如表 l所示。由表可知,在恒载作用下,中间墩(1撑、3#) 的支反力均大于边墩(O#、4{|;})的支反力。模型l边 墩均是外侧支反力大于内侧支反力(靠近曲线圆心
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王越等:曲线连续梁桥在不同支撑条件下内力和支反力对比分析
·71.
表2 活载作用支座最大竖向反力(单位:kN)
(2)恒载作用下,不同支撑布置方式对最大支 反力影响不大,沿横向两个支座的反力大小存在 “外一内一外”的关系。
(3)活载作用下,全抗扭支撑布置下的主梁扭 矩最小,单点铰支撑下的主梁扭矩最大,且最大相对 差值较大。
(4)活载作用下,全抗扭支撑条件下的支座反 力相对较小。
(5)对于本工程(B匝道),采用全抗扭支撑布 置是3种方案中最优的,是切实可行的。
为考虑不同支撑条件,依据图l所列三种支座 布置形式,分别建立三种计算模型:
采用大型有限元分析软件MIDAS—civil建立
模型1:全抗扭支撑,为实际设计方案。0#及4#
有限元分析模型。曲线梁采用空间梁单元模拟,整 边墩分别设置两个GJZF4支座,间距5m;其余中墩
万方数据
fI一模型一 ◆…模型三 ==.==70=.================;================北=====方======交====;通====================;===========2=0=1=0
本文取第1联(0#一4#桥墩)进行分析。设计 时边墩及中墩处的主梁支撑形式均采用抗扭双支 座,如图l(a),其中边墩设置两个GJzF4支座,间距 5m;中墩设置两个GJZ支座,间距2m。 3有限元计算模型
图2 箱梁截面图(单位gcm)
联共计160个单元,节点数根据支座设置的不同而 变化。O#~4撑桥墩处对应的节点号分别为O、40、 80、120及160(图3)。
本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_lnjtkj201005026.aspx
under dead load and live load.The results show that the internal force and reaction force of研mary structural mere—
ber a弛reasonable when adopting full torsion support. Key words Curve beam bridge;Torsion resistance support;Internal force;Support reaction force
间。模型2的2#中墩由于受1#i敦、3馓设置单支座
的影响,其竖向反力均大于其余两种模型。
5 结论 本文依托实际工程,通过建立空间曲线连续箱
梁有限元模型,计算分析在不同支撑条件下主梁的 恒载及活载内力与竖向反力变化情况。结论如下:
(1)恒载作用下,不同支撑条件对曲线连续梁 的弯矩和剪力影响很小,但对扭矩影响较大。
报,2004,(3). 【6]JTG D60—2004.公路桥涵设计通用规范[S].
Comparative Analysis of Internal and Reaction Forces of Curve Continuous Bridge under Different Support Conditions
各设置两个C肱支座,间距2m。 模型2:抗扭与点铰支撑交替布置。O#及4#边
-…模型二
I
墩分别设置两个GJZF4支座,间距5m;l#和3#中墩
各设置一个GJZ支座;2撑中墩设置两个GJZ支座,
间距2m。
模型3:中间点铰支撑。边墩分别设置两个
GJZF4支座,间距5m;中墩各设置一个CJz支座。
上述三种计算模型的跨径、主梁截面等均相同,
一匕 .j
1.√j
图4恒载弯矩图
由图4可知,三种模型边跨主梁的跨中最大弯 矩分别为5531.9kN.m、5583.2 kN.m和5548.6kN. nl,最大相对差值为0.93%;l#墩(3#墩)支点负弯 矩分别为7760.1 kN.m、7469.2 kN.m和7554.2 kN.m,最大相对差值为3.89%。由图5可知,三种 模型的最大剪力值分别为2163.5k.N、2150.2 kN和 2153.5 kN,最大相对差值为0.62%。因此,当支撑条 件改变时,恒载作用下主梁的弯矩和剪力变化很小。
曲线连续梁桥的支撑方式应根据曲率半径的大 小及上下部结构的总体布置而定,一般可分为全抗 扭支撑、中间点铰支撑和抗扭与点铰支撑交替使用 3种形式(图1)。
本文针对本溪市北地跨线跨河桥B匝道曲线 连续箱梁桥,通过空间有限元计算,研究其在不同支 撑条件下主梁内力及支反力的变化特点。
(a)全抗扭支撑
(b彬淑和点铰支撑交替布置
参考文献(6条) 1.JTG D60-2004.公路桥涵设计通用规范
2.丁汉山;刘华 高架桥弯梁抗扭稳定性分析[期刊论文]-交通运输工程学报 2004(03)
3.何维利 独柱支承的曲线梁桥设计 2001(17) 4.邵容光 混凝土弯梁 1994 5.范立础 桥梁工程 2004 6.项海帆 高等桥梁结构理论 2002