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        下承式鋼桁結(jié)合梁溫度效應(yīng)分析

        2020-09-02 09:01:12席國(guó)政
        四川水泥 2020年9期
        關(guān)鍵詞:縱梁橫梁橋面

        席國(guó)政

        (山東省交通科學(xué)研究院, 山東 濟(jì)南 250100)

        1 橋梁概況

        某96 米簡(jiǎn)支下承式鋼桁結(jié)合梁橋,梁跨96 米、桁高12.3 米、主桁中心距11.2 米、8 個(gè)節(jié)間長(zhǎng)度均為12 米。無(wú)豎桿平行弦桁架結(jié)構(gòu)、縱橫梁板式橋面系,主桁節(jié)點(diǎn)采用整體節(jié)點(diǎn)形式,上、下弦桿在節(jié)點(diǎn)外拼接,斜腹桿采用插入形式與整體節(jié)點(diǎn)拼接。各桿件截面尺寸見(jiàn)圖1。

        圖1 下承式鋼桁結(jié)合梁橋面結(jié)構(gòu)(mm)

        2 計(jì)算模型

        2.1 材料特性

        Q370qE 級(jí)鋼、Q345qD 級(jí)鋼:彈性模量2.1×105MPa,泊松比0.3;

        C40 混凝土:彈性模量3.25×104MPa,泊松比0.2。

        2.2 荷載工況

        工況 1:一期恒載+二期恒載+驟然降溫(溫度值:混凝土-5 C° ,主桁及上平聯(lián)- 15 C° );

        工況2:一期恒載+二期恒載+日照升溫(溫度值:橋梁系5 C° ,主桁及上平聯(lián)20 C° );

        工況 3:一期恒載+二期恒載+驟然升溫(溫度值:橋面系15 C° ,主桁及上平聯(lián)30 C° )。

        2.3 模型建立

        主桁及縱、橫梁采用梁?jiǎn)卧M;混凝土橋面板用板殼單元模擬,聯(lián)接縱、橫梁與橋面板的剪力釘用剛臂模擬。

        3 計(jì)算結(jié)果及分析

        鋼與混凝土線膨脹系數(shù)對(duì)溫度荷載作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)影響較大,線膨脹系數(shù)按實(shí)際取αs= 1.2 ×10-5、αc= 1.0 ×10-5。

        3.1 主桁的位移和應(yīng)力

        主桁在溫度荷載作用下產(chǎn)生的上撓值,與在豎向荷載作用下的下?lián)现迪喾?。驟然降溫與豎向荷載作用下的內(nèi)力相同,其下弦桿均為軸向拉應(yīng)力,并在其端部產(chǎn)生最大拉、壓應(yīng)力;驟然升溫時(shí),其下弦桿均為軸向壓應(yīng)力,并在其端部產(chǎn)生最大拉、壓應(yīng)力,其值可與荷載作用時(shí)產(chǎn)生的拉力值相互抵消一部分。驟然降溫不利于下弦桿受力,而驟然升溫則有利于下弦桿受力。

        圖2 構(gòu)件位移及應(yīng)力圖示

        表1 主桁各桿及縱、橫梁應(yīng)力值(Mpa)

        3.2 縱、橫梁的應(yīng)力

        驟然降溫時(shí),縱梁則以拉應(yīng)力為主,其各節(jié)間應(yīng)力基本一致,最大值發(fā)生在節(jié)間2 靠全橋支座端;驟然升溫時(shí),由端橫梁向中橫梁其應(yīng)力值遞減,端橫梁處出現(xiàn)最大拉、壓應(yīng)力。驟然降溫作用下產(chǎn)生的應(yīng)力值與驟然升溫荷載作用時(shí)相反,驟然降溫對(duì)橫梁的受力有利,驟然升溫作用時(shí),縱梁的變形性質(zhì)相反。

        3.3 混凝板的應(yīng)力

        驟然降溫作用時(shí),混凝土板以受壓為主,其分布均為橋跨兩端最小、跨中最大,其頂、底面同中面基本相等,其應(yīng)力以膜為主、彎曲為輔??v梁上方的混凝土板頂、底面縱向應(yīng)力存在峰值?;炷涟宓募魷?yīng)在橋梁的兩端最大,并由兩端向跨中遞減,見(jiàn)圖2.c。

        驟然升溫作用時(shí),主桁對(duì)橋面系有拉力作用,并將其在縱、橫梁及混凝土板上重分配,且縱梁在橋跨兩端受拉、跨中受壓,表明混凝土板在跨中受拉,混凝土板的剪力滯效應(yīng)同驟然降溫工況,在橋梁兩端最大,并由橋梁兩端向跨中遞減,見(jiàn)圖2.d。

        4 結(jié)語(yǔ)

        下承式鋼桁結(jié)合梁橋溫度荷載效應(yīng):驟然降溫時(shí),混凝土板以受壓為主,其分布均為橋跨兩端最小、跨中最大;混凝土板的應(yīng)力頂面、底面同中面基本相等,均以面內(nèi)荷載產(chǎn)生的膜應(yīng)力為主、面外荷載產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力為輔;混凝土板的剪滯效應(yīng),在橋梁的兩端最大,并由兩端向跨中遞減。驟然升溫時(shí),主桁對(duì)橋面系有拉力作用,并在縱、橫梁及混凝土板上進(jìn)行重分配;縱梁在橋跨兩端受拉、跨中受壓,混凝土板在跨中處受拉;混凝土板的剪力滯效應(yīng)與驟然降溫時(shí)的變化規(guī)律相同。主桁位移、內(nèi)力,縱橫梁應(yīng)力,混凝土應(yīng)力均小于規(guī)范限值,不會(huì)對(duì)安全運(yùn)營(yíng)造成影響。

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