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某曲線箱梁在預應力作用下的力學性能分析

2015-07-19 02:10:40孫國帥河北工程大學河北邯鄲056000
中國新技術新產品 2015年5期

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

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