基于TCL語言的橋梁主梁撓度提取及預拱度設置

王奎濤，關 偉，葉 博

（山西省交通科學研究院，山西 太原 030006）

1 總撓度

提及主梁預拱度，首先說說主梁撓度，就預應力混凝土受彎構件的總撓度而言，對結構產生向下的撓度主要有：a）結構自重效應（一期+二期恒載作用）；b）活載效應（汽車荷載）。對結構產生向上的撓度主要有：預應力效應。預應力混凝土受彎構件在荷載短期效應組合下的總撓度ωs計算式為[1]：

式中：δpe為永存預加力Npe所產生的上拱值；ωMs為由作用（或荷載）短期效應組合計算的彎矩值引起的撓度值，即 ωMs=ωG1+ωG2+ωQs；ωG1、ωG2分別為梁受一期橫載G1和二期橫載G2作用而產生的撓度值；ωQs為按作用（或荷載）短期效應組合計算的可變作用彎矩值所產生的撓度值。

計算受彎構件撓度時必須考慮荷載長期作用的影響，《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTG D62—2004）中通過撓度長期增長系數來實現，計算使用階段預加力上拱值時，預應力鋼筋的預加力應扣除全部預應力損失，預應力長期增長系數取2.0。不同混凝土標號的主梁結構所采用的撓度長期增長系數不同，當采用C40以下混凝土時撓度長期增長系數取1.60，當采用C40～C80混凝土時撓度長期增長系數取1.45～1.35，中間強度等級可直線內插取用[2]。C80混凝土及以下標號的混凝土撓度長期增長系數見表1。

表1 不同標號混凝土撓度長期增長系數表

2 實例工程

洪洞恒富東大街某大橋中心樁號為K1+249.156，橋梁全長656 m，前右角90°，跨徑布置為（7×30+37.5+65+37.5+10×30）m，該橋主橋采用變截面現澆連續箱梁，引橋采用先簡支后連續箱梁。下部結構采用矩形墩、柱式墩，肋式臺，鉆孔灌注樁基礎，全橋平面位于直線段內。

橋梁設計技術標準：a）設計荷載：公路-I級；b）人群荷載：3.5 kN/m2；c）橋面寬度：12.0 m；d）地震動峰值加速度：0.10g；e）設計洪水頻率：1/100。

3 主橋結構模型

采用TDV RMV8i有限元軟件對橋梁主橋變截面現澆連續箱梁進行建模，實際橋梁結構模型見圖1。

圖1 主橋結構模型圖

4TCL語言編輯

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荷載工況、包絡文件提取的TCL語言編輯時應注意以下幾點：

a）TCL文件中荷載工況、包絡文件名稱并不是唯一的，如預應力產生的上拱值“Vy”TCL語言命令第一行set loadcase“PT-SUM”，PT-SUM只是預應力荷載工況，結構分析存在多種荷載工況，將set loadcase“PT-SUM”修改為 set loadcase“SW-SUM”就變成了自重荷載工況下的TCL語言命令了，提取相應自重荷載工況下的結果值。

b）foreach命令為TCL語言中循環命令之一，TCL語言foreach命令格式為：Foreach varname list body，第一個參數varname是一個變量，第二個參數list是一個列表，第三個參數body是一個循環體。提取荷載工況的TCL語言foreach命令是將結構分析計算結果中單元的豎向撓度Vy提取出來，并保存在PT-SUM.xls文件中。

5 主橋結構撓度提取及預拱度設置

從TDV RMV8i有限元軟件中提取主橋結構撓度前，須編輯5個荷載工況的TCL語言，分別為結構自重（SW-SUM）、二期恒載（SDL-SUM）、預應力（PT-SUM）、汽車荷載（traffic-SLS.sup），荷載短期效應組合下撓度值（Short-Vy.sup）TCL文件，然后在軟件中分別調入這5個文件。考慮撓度長期增長系數后主橋結構撓度計算結果見圖2。

圖2 主橋結構撓度及預拱度曲線圖

從圖2可以看出預應力的長期反拱值小于按荷載短期效應組合計算的長期撓度值，主橋結構應設置預拱度。邊跨及中跨在除去自重作用的短期效應組合下的最大撓度值分別為：13.6 mm、43.0 mm，均小于規范（JTG D62—2004）限值要求，邊跨限值L/300=125 mm，中跨限值L/600=108 mm。預拱度設置采用短期荷載效應組合考慮長期撓度系數的撓度值與預應力產生的反拱值之差。設置時考慮預加力反拱值過大可能造成的不利影響，避免橋面隆起直至開裂破壞。預拱度的設置按最大的預拱值沿順橋面做成平順的曲線。

6 結語

TCL語言的編輯與橋梁計算軟件的交互使用有時能達到事半功倍的效果，針對橋梁結構計算結果的提取，TCL語言也可以對結構模型進行編輯，用軟件調入橋梁結構模型的TCL語言，大大提高工作效率，可供同類型的橋梁結構計算參考。