某曲線箱梁在預應力作用下的力學性能分析

孫國帥（河北工程大學，河北 邯鄲 056000）

某曲線箱梁在預應力作用下的力學性能分析

孫國帥
（河北工程大學，河北 邯鄲 056000）

摘 要：曲線箱梁橋存在一定曲率，其受力特性與直線箱梁橋有較大差異。本文通過研究某立交橋匝道橋曲線箱梁，分析預應力單獨作用下的力學性能，得出的結論對于類似的曲線箱梁橋的力學分析提供一定參考價值。

關鍵詞：曲線箱梁；預應力鋼束；應力損失；位移

曲線箱梁橋在公路和城市交通體系中已廣泛應用。引橋或匝道橋大多設計為曲線箱梁橋。曲線橋梁線型美觀，適用范圍廣泛，相關研究逐漸增多，目前我國曲線箱梁橋技術接近甚至達到了國際先進水平。

1 工程簡介

某立交橋匝道橋設計為曲線箱梁橋。匝道橋長95.4m，共3跨，每跨31.8m。該曲線箱梁匝道橋的平曲線半徑為60m。箱梁的鋼束管道摩阻系數μ=0.2，偏差系數K=0.0008。錨具受力變形而造成鋼束的回縮量α=12mm，鋼束松弛率0.035。

2 鋼束應力損失計算

該箱梁鋼束預應力損失主要影響因素及其計算方法如下：

（1）摩擦損失

管壁與鋼束間摩擦損失的理論公式為：σs1=σk[1-e-（μθ+kx）]式中θ為空間包角，x為空間曲線長度。

（2）錨固損失

錨具損失的計算公式：

（3）彈性壓縮損失

彈性壓縮損失計算公式：σl4=nyΣ△σh1

（4）松弛損失

預應力鋼絞線的松弛損失計算公式：σ15=0.07σk（一次張拉）；σl5=0.045σk（超張拉）。

3 鋼束有效應力

鋼束截面的有效應力等于張拉控制應力減去預應力損失?，F根據上述公式計算鋼束有效應力占張拉控制力的百分比結果見表1。

該表結果顯示：相同腹板下端鋼束的有效應力比上端鋼束大，即下端的鋼束應力損失??；內側腹板鋼束有效應力比外側鋼束有效應力大，即內側鋼束預應力損失小。

表1 鋼束有效應力占張拉控制力的百分比

4 箱梁支反力和位移

由于各鋼束預應力損失差值極小，為了簡化計算，假定各鋼束的有效應力值相等，解得箱梁支反力結果見表2，箱梁豎向及徑向位移如圖1所示。

表2 箱梁支反力結果

圖1 箱梁豎向撓度及徑向位移結果示意圖

上述圖表結果顯示：預應力作用下曲線箱梁內側支座出現受拉狀態，豎向支反力為負值；外側支座為受壓狀態，豎向支反力為正值。沿橋長度方向各截面徑向位移值不等，中跨徑向位移較大，邊跨徑向位移較小；梁截面內側撓度始終大于外側撓度。

結語

箱梁截面為不規則倒梯形，各鋼束長度和偏轉角度不一致，受預應力作用時，出現規律性預應力損失，應力損失較?。幌淞旱撞康匿撌渲幂^多，鋼束預應力產生的頂部扭矩小于底部扭矩，因此總扭矩作用下箱梁發生了向外側偏轉。

參考文獻

[1]范立礎.橋梁工程[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]凌云.預應力鋼束各種預應力損失值的計算[J].中國核科技報告，2009（09）.

中圖分類號：U44

文獻標識碼：A