40m_60m_40m预应力混凝土连续梁桥结构计算分析.pdf

2009年9月第9期 城市道桥与防洪 桥梁结构 75 40 m +60 m +40 m 预应力混凝土连续梁桥结构计算分析 马俊东 （湖南常德公路工程总公司，湖南常德415000） 摘 要：通过对预应力混凝土连续梁桥的设计进行详细的有限元分析和规范要求的各类验算，并将分析、验算的结果与规范 的要求进行对比，从而判断在设计荷载作用下该设计是否足够合理安全。该文所作的工作对同类桥型的分析、验算与设计具 有借鉴意义。 关键词：预应力混凝土连续梁桥；设计；有限元分析；验算 中图分类号：U448.21文献标识码：A 文章编号：1009-7716（2009）09-0075-03 0 引言 某三跨预应力混凝土连续梁桥，其跨径布置为 40m+60m+40m。全桥分为双幅，单幅桥宽16m。 该桥上部构造采用单箱双室变高度预应力混凝土 连续箱梁结构，箱梁顶板宽15.90m，底板宽 图1 恒载弯矩图 10.90m，中支点处梁高为3.20m，边支点处梁高 为1.7m。该桥的设计荷载等级为公路－I级。 该桥上部结构采用挂篮悬臂浇筑，先在中墩 墩顶浇筑0＃块并设置临时锚固措施，然后利用 挂篮向两侧对称平衡悬臂施工，同时采用满堂支 架现浇边跨直线段，最后进行边跨合拢及中跨合 拢。梁体节段划分为：边跨直线段长为9m，中支点 处0＃段长为12m，合拢段长为2m，0＃段附近 图2 恒载剪力图 的两个节段长为3.5m，其余各节段长均为4.0m。 得各个截面的内力影响线，然后采用动态规划 为了从理论上对该桥的设计进行全面的把 [2] 法 ，对各个截面的内力影响线进行最不利加载 握，本文在全面的有限元分析的基础上，对该桥进 并考虑相应的冲击系数和横向分布系数便可得到 行详细的分析和验算，以确保该桥设计的合理和 各个截面的内力的最大值和最小值，此即为活载 安全。 产生的最不利内力。经全面的有限元分析，公路Ⅰ 1 有限元分析及内力计算 级荷载的内力包络图分别见图3、图4。 由于该桥为对称的两幅桥，因此以一幅桥为 标准建立该桥的平面有限元模型，将全桥划分为 52个单元和53个节点，对其进行全面的有限元 分析。 1.1 恒载内力计算 对于该桥梁结构的成桥状态，恒载内力不仅 包括主梁自重所产生的一期恒载、收缩、徐变和预 图3 公路 Ⅰ级荷载弯矩包络图 应力效应，还包括桥面铺装、防护栏等产生的二期 [1] 恒载 。恒载内力分别见图1、图2。 1.2 活载内力计算 通过建立的有限元模型进行影响线分析，可 收稿日期：2009-04-08 作者简介：马俊东（1977-），男，湖南常德人，工程师，从事道 路桥梁设计及施工方面的研究工作。 图4 公路 Ⅰ级荷载剪力包络图 76 桥梁结构 城市道桥与防洪 2009年9月第9期 1.3 荷载组合 [3] 按相应规范 要求，对各种不同的荷载内力需 分别考虑不同的荷载安全系数对其进行正常使用 极限状态和承载能力极限状态的内力组合。按承 载能力极限状态设计时，应采用基本组合，其是永 久作用设计值效应与可变作用设计值效应相组 合，其效应组合表达式如下： m