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        基于TCL語(yǔ)言的橋梁主梁撓度提取及預(yù)拱度設(shè)置

        2015-01-12 02:17:28王奎濤
        山西交通科技 2015年3期
        關(guān)鍵詞:預(yù)拱度主橋撓度

        王奎濤,關(guān) 偉,葉 博

        (山西省交通科學(xué)研究院,山西 太原 030006)

        1 總撓度

        提及主梁預(yù)拱度,首先說(shuō)說(shuō)主梁撓度,就預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的總撓度而言,對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生向下的撓度主要有:a)結(jié)構(gòu)自重效應(yīng)(一期+二期恒載作用);b)活載效應(yīng)(汽車(chē)荷載)。對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生向上的撓度主要有:預(yù)應(yīng)力效應(yīng)。預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件在荷載短期效應(yīng)組合下的總撓度ωs計(jì)算式為[1]:

        式中:δpe為永存預(yù)加力Npe所產(chǎn)生的上拱值;ωMs為由作用(或荷載)短期效應(yīng)組合計(jì)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(chǎn)生的撓度值;ωQs為按作用(或荷載)短期效應(yīng)組合計(jì)算的可變作用彎矩值所產(chǎn)生的撓度值。

        計(jì)算受彎構(gòu)件撓度時(shí)必須考慮荷載長(zhǎng)期作用的影響,《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D62—2004)中通過(guò)撓度長(zhǎng)期增長(zhǎng)系數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn),計(jì)算使用階段預(yù)加力上拱值時(shí),預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)加力應(yīng)扣除全部預(yù)應(yīng)力損失,預(yù)應(yīng)力長(zhǎng)期增長(zhǎng)系數(shù)取2.0。不同混凝土標(biāo)號(hào)的主梁結(jié)構(gòu)所采用的撓度長(zhǎng)期增長(zhǎng)系數(shù)不同,當(dāng)采用C40以下混凝土?xí)r撓度長(zhǎng)期增長(zhǎng)系數(shù)取1.60,當(dāng)采用C40~C80混凝土?xí)r撓度長(zhǎng)期增長(zhǎng)系數(shù)取1.45~1.35,中間強(qiáng)度等級(jí)可直線內(nèi)插取用[2]。C80混凝土及以下標(biāo)號(hào)的混凝土撓度長(zhǎng)期增長(zhǎng)系數(shù)見(jiàn)表1。

        表1 不同標(biāo)號(hào)混凝土撓度長(zhǎng)期增長(zhǎng)系數(shù)表

        2 實(shí)例工程

        洪洞恒富東大街某大橋中心樁號(hào)為K1+249.156,橋梁全長(zhǎng)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(xiàn)澆連續(xù)箱梁,引橋采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)箱梁。下部結(jié)構(gòu)采用矩形墩、柱式墩,肋式臺(tái),鉆孔灌注樁基礎(chǔ),全橋平面位于直線段內(nèi)。

        橋梁設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):a)設(shè)計(jì)荷載:公路-I級(jí);b)人群荷載:3.5 kN/m2;c)橋面寬度:12.0 m;d)地震動(dòng)峰值加速度:0.10g;e)設(shè)計(jì)洪水頻率:1/100。

        3 主橋結(jié)構(gòu)模型

        采用TDV RMV8i有限元軟件對(duì)橋梁主橋變截面現(xiàn)澆連續(xù)箱梁進(jìn)行建模,實(shí)際橋梁結(jié)構(gòu)模型見(jiàn)圖1。

        圖1 主橋結(jié)構(gòu)模型圖

        4TCL語(yǔ)言編輯

        ?

        荷載工況、包絡(luò)文件提取的TCL語(yǔ)言編輯時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

        a)TCL文件中荷載工況、包絡(luò)文件名稱(chēng)并不是唯一的,如預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的上拱值“Vy”TCL語(yǔ)言命令第一行set loadcase“PT-SUM”,PT-SUM只是預(yù)應(yīng)力荷載工況,結(jié)構(gòu)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(yǔ)言命令了,提取相應(yīng)自重荷載工況下的結(jié)果值。

        b)foreach命令為T(mén)CL語(yǔ)言中循環(huán)命令之一,TCL語(yǔ)言foreach命令格式為:Foreach varname list body,第一個(gè)參數(shù)varname是一個(gè)變量,第二個(gè)參數(shù)list是一個(gè)列表,第三個(gè)參數(shù)body是一個(gè)循環(huán)體。提取荷載工況的TCL語(yǔ)言foreach命令是將結(jié)構(gòu)分析計(jì)算結(jié)果中單元的豎向撓度Vy提取出來(lái),并保存在PT-SUM.xls文件中。

        5 主橋結(jié)構(gòu)撓度提取及預(yù)拱度設(shè)置

        從TDV RMV8i有限元軟件中提取主橋結(jié)構(gòu)撓度前,須編輯5個(gè)荷載工況的TCL語(yǔ)言,分別為結(jié)構(gòu)自重(SW-SUM)、二期恒載(SDL-SUM)、預(yù)應(yīng)力(PT-SUM)、汽車(chē)荷載(traffic-SLS.sup),荷載短期效應(yīng)組合下?lián)隙戎担⊿hort-Vy.sup)TCL文件,然后在軟件中分別調(diào)入這5個(gè)文件??紤]撓度長(zhǎng)期增長(zhǎng)系數(shù)后主橋結(jié)構(gòu)撓度計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖2。

        圖2 主橋結(jié)構(gòu)撓度及預(yù)拱度曲線圖

        從圖2可以看出預(yù)應(yīng)力的長(zhǎng)期反拱值小于按荷載短期效應(yīng)組合計(jì)算的長(zhǎng)期撓度值,主橋結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)置預(yù)拱度。邊跨及中跨在除去自重作用的短期效應(yīng)組合下的最大撓度值分別為:13.6 mm、43.0 mm,均小于規(guī)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(yù)拱度設(shè)置采用短期荷載效應(yīng)組合考慮長(zhǎng)期撓度系數(shù)的撓度值與預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的反拱值之差。設(shè)置時(shí)考慮預(yù)加力反拱值過(guò)大可能造成的不利影響,避免橋面隆起直至開(kāi)裂破壞。預(yù)拱度的設(shè)置按最大的預(yù)拱值沿順橋面做成平順的曲線。

        6 結(jié)語(yǔ)

        TCL語(yǔ)言的編輯與橋梁計(jì)算軟件的交互使用有時(shí)能達(dá)到事半功倍的效果,針對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果的提取,TCL語(yǔ)言也可以對(duì)結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行編輯,用軟件調(diào)入橋梁結(jié)構(gòu)模型的TCL語(yǔ)言,大大提高工作效率,可供同類(lèi)型的橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算參考。

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