为了确定成桥状态的连续刚构桥应力状态,首先要确定各个施工阶段的桥梁应力状态。为了模拟施工阶段,采用桥梁博士3.3进行静力仿真计算,建立有限元模型。全桥共划分85单元,51个施工阶段,其中主梁划分为73个单元。两种模型均考虑了没有竖向预应力钢筋的模型和输入了竖向预应力钢筋的模型。所以,总共建立了四个模型,各个模型具体情况见表1所列。通过四个模型的对比分析,得出由于桥面纵坡的影响,造成的连续刚构桥主梁在短期效应组合下应力的差别,从而为工程设计提供一定的理论指导。
2.1 无竖向预应力钢筋有限元分析
通过模型一和模型二比较分析。通过结构在短期效应组合下的应力对比分析可知,在考虑纵坡的情况下,主梁的正应力基本没有变化。最 大 的 变 化 量 发 生 在 南 侧 墩 处,减 小 了0.3MPa,相对于无纵坡时减小了11.9%。跨中合龙段附近,应力有所增加。最大增量为0.19MPa。相对于无纵坡时增加了11.2%。主梁的主拉应力变化较 大。两 侧 边 跨 主 拉 应 力 减 小,最 大 减 小 了0.376MPa。相对于无纵坡时减小了53.9%。主跨主拉应力增加,最大增量为0.407MPa。相对于无纵坡时增加了47.7%。规范在验算斜截面抗裂时,是对主拉应力进行验算。允许值为0.4=1.06MPa。可以看出主拉应力变化量相对于允许值浮动很大。且由图可知,有部分主梁的主拉应力大于规范允许值。鉴于主拉应力的变化量较大且十分不均匀,所以建议设计时,应该充分考虑由于桥面纵坡造成的主梁主拉应力的变化。
2.2 有竖向预应力钢筋有限元分析
通过模型三和模型四的比较分析。通过结构在短期效应组合下的应力分析可知,在考虑纵坡的情况下,主梁的正应力基本没有变化,最大的变化量发生在南侧墩附近,减小了0.27MPa,相对于无纵坡时减小了10.9%。跨中合龙段附近,应力有所增加。最大增加了0.2MPa,相对于无纵坡时增加了12.0%。对比还可以看出,竖向预应力对正应力基本没有产生影响。主梁的主拉应力变化较大。在有竖向预应力作用范围内,边跨的主拉应力基本保持不变。但是在有纵坡时,主跨的主拉应力下降明显,最大减小了0.272MPa。在没有竖向预应力作用范围内,主拉应力和图5中的大小基本相同。
斜截面抗裂验算时,对于有纵坡的模型,再输入了竖向预应力钢筋的情况下,还是有一部分主梁的主拉应力较大,且大于规范的允许值1.06MPa。所以设计时,应该考虑桥面纵向坡度的影响,要在更大范围内设置竖向预应力钢筋。