孫富鋼

主梁間距對三跨連續(xù)T梁內(nèi)力的影響

孫富鋼

本文筆者結(jié)合工程實(shí)例，且以多年工作經(jīng)驗(yàn)為參考，通過對主梁受力情況加以分析，探究了主梁間距對橋梁內(nèi)力的影響程度，有利于選取合理的主梁間距，保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全性。

一、 概述

簡支轉(zhuǎn)連續(xù)體系結(jié)構(gòu)，因?yàn)榭膳可a(chǎn)預(yù)制構(gòu)件，節(jié)省了施工時(shí)間，加快了施工速度，從而降低了成本等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用。對于橋梁結(jié)構(gòu)而言，合理的主梁間距，可以提高梁的承載力，增加結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性，本文對不同主梁間距進(jìn)行受力分析。

二、主梁受力分析

1.主梁間距的選取

依據(jù)我國編制的公路橋涵通用圖和各地相似橋梁結(jié)構(gòu)的主梁間距尺寸，對于預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，為減少預(yù)制和吊裝的工作量，提高截面效率指標(biāo)，跨徑為40m的主梁間距一般控制在2.0～2.6m。某大橋的實(shí)際橋面寬為12.25m，在橋?qū)捄椭髁簜€(gè)數(shù)不變的情況下僅對主梁間距進(jìn)行分析，選取的主梁間距分別為2.20m，2.35m，2.47m，2.60m。

2.建立有限元模型

利用橫向分布系數(shù)將荷載分配到單梁上，進(jìn)而只對三跨連續(xù)單梁進(jìn)行計(jì)算即可。應(yīng)用有限元軟件Midas Civil建立跨徑40m橋?qū)?2.25m的預(yù)應(yīng)力三跨連續(xù)單梁模型，梁單元76個(gè)、節(jié)點(diǎn)77個(gè)。選取邊跨跨中處的應(yīng)力與現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比驗(yàn)證。

3. 受力分析

結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析中需要考慮永久作用（結(jié)構(gòu)的自重、預(yù)應(yīng)力和混凝土的收縮徐變），汽車荷載（含汽車沖擊力），溫度變化。

（1） 承載能力極限狀態(tài)計(jì)算結(jié)果

圖1 同主梁間距時(shí)主梁的最大彎矩值

圖2 不同主梁間距時(shí)主梁的最小彎矩值

表1 長期荷載作用下抗裂最大應(yīng)力值/MPa

表2 短期荷載作用下抗裂最大應(yīng)力值/MPa

表3 混凝土斜截面最大主拉應(yīng)力值/MPa

從圖1，圖2可知，隨主梁間距增大，各控制截面的彎矩、剪力值隨之減小； 其中正、負(fù)彎矩最大值都出現(xiàn)在主梁間距為2.2m時(shí)，正彎矩最大值16061.37kN·m，小于抗力值17667.61kN·m，負(fù)彎矩最大值為－7613.75kN·m，小于抗力值－14433.34kN·m。最大、最小剪力出現(xiàn)在主梁間距2.2m中支點(diǎn)處，最大剪力值為－1116.81kN，小于抗力值－2941.33kN，最小剪力值為－2195.24kN，小于抗力值－3118.54kN。由計(jì)算結(jié)果可知，四種主梁間距均滿足規(guī)范要求。

（2）正常使用極限狀態(tài)應(yīng)力計(jì)算結(jié)果

依據(jù)有限元模型計(jì)算結(jié)果，控制截面上的抗裂最大應(yīng)力值和容許應(yīng)力值見表1～表3。由表1～表3可以得知，長期荷載作用下主梁間距為2.20m，2.60m抗裂最大應(yīng)力值均大于容許值0MPa，故兩種主梁間距不滿足規(guī)范要求。主梁間距2.35m，2.47m應(yīng)力值都滿足規(guī)范要求。在短期荷載的作用下主梁間距為2.35m，2.47m 抗裂最大應(yīng)力值均小于容許值1.855MPa。主梁間距2.35m，2.47m的混凝土斜截面的最大主拉應(yīng)力值均小于規(guī)范限值，故滿足規(guī)范要求。

（3）持久狀況構(gòu)件應(yīng)力計(jì)算結(jié)果

圖3 使用階段上、下緣最大正應(yīng)力及其容許值

圖4 使用階段最大主壓應(yīng)力及其容許值

依據(jù)有限元模擬的計(jì)算結(jié)果，控制截面的最大應(yīng)力值和對應(yīng)最大容許應(yīng)力值見圖3、圖4。圖3、圖4可以得知，主梁間距2.35m，2.47m在使用階段的正截面、斜截面計(jì)算結(jié)果均小于規(guī)范限值，滿足要求。其中主梁間距2.35m，2.47m的上緣最大應(yīng)力值相近，主梁間距為2.47m的下緣應(yīng)力值比主梁間距2.35m大，接近5%。主梁間距2.35m各個(gè)控制截面處的最大主壓應(yīng)力值均大于主梁間距為2.47m。

三、結(jié)語

根據(jù)以上對三跨簡支轉(zhuǎn)連續(xù)T梁橋不同主梁間距的受力分析，得到如下結(jié)論：1.梁間距的增加，各個(gè)控制截面的彎矩、剪力值隨之減小。2.間距為2.35m，2.47m的主梁的上緣最大應(yīng)力值相近，主梁間距為2.47m的主梁下緣應(yīng)力值比主梁間距為2.35m的應(yīng)力值大，接近5%。主梁間距2.35m的最大主壓應(yīng)力值在各個(gè)控制截面均大于主梁間距2.47m，并且兩種主梁間距均滿足規(guī)范要求。

（作者單位：河南省公路工程局集團(tuán)有限公司）