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抗倾覆稳定性钢箱梁桥抗倾覆稳定性分析

2022/07/15132 作者:佚名
导读:钢箱梁桥具有抗扭刚度大、受力性能好、结构自重轻、加工方便、施工期短等优点,在城市高架桥中得到了广泛的运用,尤其在跨线等特殊场合下应用非常方便。 在城市高架桥桥下部结构设计时,为减少占用桥下空间、增加视野和桥形美观,桥墩往往采用独柱支承方式。这种形式的钢箱梁桥受力状态较为复杂,对横向抗倾覆稳定非常不利。 抗倾覆稳定性工程实例 1有限元模型的建立: 采用 Midas 建立连续钢箱梁的有限元模型。箱梁顶

钢箱梁桥具有抗扭刚度大、受力性能好、结构自重轻、加工方便、施工期短等优点,在城市高架桥中得到了广泛的运用,尤其在跨线等特殊场合下应用非常方便。

在城市高架桥桥下部结构设计时,为减少占用桥下空间、增加视野和桥形美观,桥墩往往采用独柱支承方式。这种形式的钢箱梁桥受力状态较为复杂,对横向抗倾覆稳定非常不利。

抗倾覆稳定性工程实例

1有限元模型的建立:

采用 Midas 建立连续钢箱梁的有限元模型。箱梁顶宽 12.5 m,箱梁底宽 8.5 m,中心梁高 1.6 m。上部结构共离散为 49个节点,48 个单元,单元最大长度为 2 m。

连续钢箱梁桥荷载取值如下:主梁自重由程序自动计算,考虑到模型中未包含横隔板等构件重量,自重系数取 1.15;二期恒载包括防撞护栏与桥面铺装,以均布荷载计入;汽车荷载为公路 I 级,3 车道,利用 Midas 的车道偏载功能考虑 1~3 车道的偏载情况,取最不利的情况;温度作用包括整体升、降温与梯度温度,参照规范选取;支座沉降考虑各墩不均匀沉降 1 cm。

2计算结果:

为了防止桥梁的横向倾覆,设计中采用保证每一个支座都不出现负反力,即均不脱空的方式来进行控制。

用 Midas 进行建模计算,对结果进行比较分析,发现使结构出现最大负反力的原因为汽车的偏载。

选取结构的两种典型工况进行分析:

工况一:自重 二期恒载 汽车偏载最不利 支座沉降最不利;

工况二:自重 二期恒载 汽车偏载最不利 支座沉降最不利 整体升温 梯度降温。

两种工况下,钢箱梁桥在成桥状态各种荷载组合下,端支座会出现负反力,即原设计存在横向倾覆问题。

抗倾覆稳定性结果分析

当中墩支座不变,盖梁上的支座间距由 6m 变为 6.8 m、7.2 m 时,结构在工况三下的支座反力:端支座的间距越大,钢箱梁桥在成桥状态下的负反力值越小,结构的横向抗倾覆稳定性越好。

当端支座不变,中墩由单支座变为双支座时(支座间距也为 6 m),结构在工况三下的支座反力:中墩设置双支座以后,钢箱梁桥在成桥状态下不出现负反力,有利于结构的横向稳定。

当所有支座不变,在钢箱梁两端 5 m 的范围内灌注一半梁高的混凝土时,结构在工况三下的支座反力:在设置一定的混凝土压重的情况下,钢箱梁桥在成桥状态下不出现负反力,结构的横向抗倾覆稳定性比原设计情况好。

以上三种方法如根据具体情况结合使用,也可以达到使结构不出现负反力,且优化设计目的。

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