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1、振动与冲击第28卷第2期JOURNALOFVIBRATIONANDSHOCKVol.28No.22009V形连续刚构梁拱组合桥内力分析12刘世忠,任万敏(1.兰州交通大学土木工程学院,兰州730070;2.中铁二院工程集团有限责任公司,成都610031)摘要:以一V形连续刚构梁拱组合桥为研究对象,介绍了V形桥墩连续刚构梁拱组合桥的设计构思,采用自编SMAD有限元计算程序,重点分析了墩身尺寸及边界条件对整个结构的影响。通过优化计算巧妙的解决了收缩、徐变次内力和预应力、温度次内力对结构的不利影响;本桥系梁与拱肋的横向刚度比为1926:1,通过在主梁主要收缩徐变完成后成拱以及对吊杆进行二次
2、调索的施工方法有效解决了刚性系杆柔性拱的横向稳定问题;三维地震反应结果表明桥梁上部各部位的地震力不是该桥的控制内力,说明本桥设计构造具有良好的抗震性能。内力分析方法与结论对同类型桥梁设计施工具有参考价值。关键词:V形桥墩;梁拱组合;收缩徐变;拱的稳定;地震反应中图分类号:442.5文献标识码:A4.0m机非混合车道+2.0m分隔带+16.0m机动车1工程概况道+2.0m分隔带+4.0m机非混合车道+2.0m人行中卫V形连续刚构梁拱组合桥位于宁夏回族自治道,总宽32m;4)计算行车速度:50km/h;5)地震烈区中西部,宁、甘、内蒙古三省区交界点处中卫市新城度:地震峰值加速度0.2g,
3、按Ⅷ度设防。区主干道上的跨铁路立交桥。桥梁全长261m,为满足城市景观要求,主桥采用(25+56+25)m,V形连续刚图1中卫V形连续刚构梁拱组合桥总体布置图(单位:m)构梁拱组合体系,主梁图3成桥效果图采用等高度混凝土单箱五室连续箱梁,桥墩采2主桥的设计思想用V形刚构,横向布置两片钢筋混凝土拱肋,主梁:主梁采用单箱五室整体截面,箱梁纵向采用居中置于两侧分隔带等高度;横向梁高为1.3m～1.62m。顶板厚30cm;底板内,拱肋间不设横撑。厚25cm。边腹板40cm,中腹板30cm,其中拱脚处中腹吊杆间距6.0m。主桥板厚为200cm。悬臂长为2.0m,悬臂根部厚度50cm,总体布置图
4、见图1,横端部厚度20cm。主梁在端部及与V撑、加劲拱、吊杆连图2主桥横断面图(单位:m)断面图见图2。成桥效接处设有横梁,横梁尺寸随连接部位的不同而不同。果图如图3。吊杆:吊杆标准间距6m,采用新型PES(FD)平行高主要技术标准如下:强度预应力钢丝束,冷铸锚固体系。该索体采用双层1)道路等级:Ⅱ级城市主干路;双向六车道;2)HPDE防护,可有效解决应力开裂问题。锚固处设有可设计荷载:城市-A级;3)桥梁宽度:2.0m人行道+偏摆的球铰装置和减震装置,以适应吊杆变形和减震。并设有防水装置,以解决吊杆下端进水而引起腐蚀的问基金项目:国家自然科学基金项目(50378076);兰州交通大
5、学“青蓝”基题。通过上述措施提高吊杆的安全性和耐久性。金(QL-04-08A)拱肋:钢筋混凝土矩形截面(宽×高)为1.8m×收稿日期:2008-03-31修改稿收到日期:2008-05-211.5m,两侧独立设置。拱轴线为悬链线,拱轴系数m第一作者刘世忠男,博士,教授,1962年生=2.5,跨度L=45m,矢高f=12.5m。拱肋仅协助主第2期刘世忠等:V形连续刚构梁拱组合桥内力分析57梁承担二期恒载和活载。在拱肋侧面、顶面均设有起使梁与拱在受力方面的优点得以充分发挥,大大削减装饰效果的开槽构造。了跨中和支点部位的弯矩峰值,降低了梁高,减少了工下部结构设计为V形支撑墩:主墩采用三个带
6、圆程造价。弧倒角的5m×1.5m钢筋混凝土矩形截面V形支撑,(2)V撑连续刚构梁拱组合桥具有造型活泼、美桥墩高12.8m。基础采用单排6根<2.0m钻孔灌注观、富有动感的特点,桥梁景观效果较好,可与周围环桩,桩长35m。钢筋混凝土承台厚2.5m,底面以下设境和谐的融为一体,丰富了人们的美觉享受,提升了城10cm厚的C15混凝土垫层和15cm厚的砂砾垫层。市的建筑艺术内涵。为减少承台侧土对基础变形的影响,基坑采用粉细砂(3)本方案桥面宽度较宽,且在拱脚处设计刚度松散回填。较大的中横梁与拱肋刚性连接,巧妙地解决了主梁横本桥主桥向刚度和拱肋稳定性问题。在充分考虑桥方案采用拱、V撑和梁固结的
7、结构体系,属于多次位特点、通行要超静定结构,其结构的受力比较复杂。同一般薄壁墩求、桥型与周边刚构和连续梁相比,受力状态发生了很大的变化;在结环境协调等因构自重、预应力、温度荷载、活载、混凝土收缩、徐变等素后,确定采用共同作用下,V撑区域会产生较大的水平力和弯矩,当图4三维有限元模型V形墩连续刚V撑竖直高度较小时,影响更为严重。这样对结构基构梁拱组合方案。具有以下特点:础、V撑和拱脚的设计带来了较大困难。这也是本文(1)与同等跨度的连续梁和连续刚构相比,采用
