由于混凝土桥面铺装层增 加了悬臂 表2 不同横肋间距时单位板宽悬

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  桥梁工程 箱梁长悬臂板受力阐发 陈伏 立 ( 福州 市规划 勘测 设想研究 总院 , 福 建 福州 350108 ) 摘 要 : 连系某悬臂长度为 5.8 m 的现 浇 连 续 箱梁长悬臂板的设想实例 , 阐发 了 影响通俗钢筋混凝土长悬臂板受力性 能 的次要要素 , 得 出 如 下 结论 : 箱梁采用 5.8 m 长的梁板式通俗钢筋混凝土悬臂板 是可 行的 , 其受力 能够满足 规范要求 ; 该 桥的悬臂板为双向板 , 悬臂 根 部次要 内 力为横桥向 负弯矩 , 但距 离 悬臂 根 部一 定 距 离后 , 次要 内 力 转 变为 正弯矩 , 且次要 弯曲 标的目的为 顺 桥向 。 环节词 : 桥梁 ; 长悬臂 ; 受力阐发 ; 设想 中图分类号 : U 441.5 文献标记码 : B 文章编号 :1009-7767 (2015 )05-0062-03 Stress Analysis of Long Cantilever Plate of Box Beam Chen Fuli 跟着我国市政扶植事业的快速成长 , 对城市地盘 集约操纵和桥梁景观要求越来越高 , 使得悬臂长 度超 过 3 m 的混凝土箱梁在城市高架桥中大量使用 。 但现 有规范中供给的悬臂板受力阐发计较方式具有局限 性 [1] , 只合用于悬臂长度 ≤3 m 的悬臂板 。 且现有研究 只针对保守的变厚板形式进行计较理论及影响要素 的阐发 [2-4] , 因而笔者 连系长悬 臂 板 工程设想 实例 , 对 目前较少采用的梁格形式的悬臂板进行受力阐发 , 其 成果对雷同工程具有自创意义 。 箱梁悬臂尺寸如图 2 所示 。 1 工程概况 某桥梁工程位于城市核心区规划主 干道上 , 为连 图2 箱梁悬臂尺寸图 (cm ) 2 计较模子 采用大型桥 梁专业阐发 软件 MIDAS 建 立 长 悬 臂 接二环路和三环路的双向六车道 城市高架桥 ,设想 荷 载 城 -A 级 , 设 计 行 车 速 度 60 km/h , 设 计 安 全 等 级 一级 ,设想情况类别Ⅰ类 。 桥梁根基跨径组合为 3×37 m, 采用柱式墩 ,钻孔灌注桩根本 。 桥梁断面如图 1 所示 。 宽箱梁的无限元计较模子 。 模子中 ,箱梁的顶板 、底板 、 腹板及横肋均采用 4 节点厚板单位 ,板的变厚度部门采 用平均厚度替代 , 其 4 个节点各有 5 个自在度 ,即 3 个 线 个角位移 。 悬臂板与横肋采用弹性主从毗连 。 取 21 m 长梁 段 形 成 计较模子 (如图 3 所示 ),共 1 578 个单位 ,1 732 个 节点 。 3 图1 桥梁断面图 (cm ) 次要参数阐发 参数 阐发 时比 较的 目标 有 节制截 面设想的悬臂 根 部最大负弯矩、板跨中最大正弯矩及横肋处最大负弯矩 。 箱梁悬臂为通俗钢筋混凝土布局 , 混 凝土强度等 级为 C50 级 。 横肋厚度为 50 cm , 横肋间距不跨越 4 m。 3. 1 并列车辆数目 车 辆 荷载 作 为平面荷载 施加 于悬臂 板上 , 车 辆最 桥梁工程 由表 2 可知 , 横肋间距对节制截面的弯矩有影响 , 间距越大 , 悬臂根部最大负弯矩及板跨中最大正弯矩 越 大 , 但 变 化 幅 度 较 小 , 特 别 是 横 肋 间 距 为 3.5 m 和 图3 空间无限元模子图 4.0 m 时 , 节制截面的弯矩变化幅度很小 , 因而横肋间 距最终采用 4.0 m 。 3. 3 护栏感化 防撞护栏是作为荷载感化在箱梁桥面板上的 , 该 桥箱梁上共有 3 道防撞护栏 , 一般认为边护栏对长 悬 臂的受力是有益的 。 为领会其有益程度 , 将其 模仿为 板单位与箱梁悬臂板配合受力 ,计较横肋间距为 4.0 m 时单元板宽悬臂板内力 ,成果如表 3 所示 。 表3 考虑护栏时单元板宽悬臂板内力 · kN m 节制截面内力 悬臂根部最大负弯矩 ( 横桥向 ) 板跨中最大正弯矩 ( 横桥向 ) 板跨中最大正弯矩 ( 顺桥向 ) 考虑护栏 不考虑护栏 晦气位置有 2 种工况 , 工况 1 为车辆最大轴重施加在 板纵向跨径的地方 , 工况 2 为车辆最大轴重施加在横 肋位置 。 横肋间距 4 m 时 , 单辆汽车 、2 辆汽车及 3 辆 汽车荷载感化下的悬臂板最晦气内力如表 1 所示 。 表1 分歧车辆荷载下单元板宽悬臂板内力 · kN m 荷载类型 自重 + 单辆 2 辆 3 辆 二恒 汽车 汽车 汽车 92.0 20.5 33.3 94.4 19.5 34.8 悬臂根部最大负弯矩 (横桥向 ) 53.8 工况 1 板跨中最大正弯矩 (横桥向 ) 板跨中最大正弯矩 (顺桥向 ) 工况 2 横肋处最大负弯矩 (横桥向 ) 横肋处最大负弯矩 (顺桥向 ) 3.3 6.0 23.2 16.7 38.7 84.3 94.4 19.0 19.5 19.5 26.0 35.8 34.8 36.4 44.8 94.4 15.6 16.4 28.5 10.5 12.2 12.1 悬臂根部最大负弯矩 (横桥向 ) 46.7 由表 3 可知 , 防撞护栏的有益感化长短常无限的 , 其 对悬臂板控 制截面内 力的减小幅 度在 4 % 以内 , 但 其能够显著减小悬臂板端部纵梁的内力 。 由表 1 可知 ,悬臂根部最大负弯矩出此刻横桥向 , 且最大值出此刻 3 辆汽车并排感化下 , 其顺桥向最大 负弯矩较小 ; 板跨中最大正弯矩出此刻 2 辆汽 车并排 作 用 下 , 且顺桥向 最 大 正 弯 矩 比 横 桥 向 大 , 起 控 制 设 计感化 ;横肋处最大负弯矩在顺桥向和横桥向均较小 , 不节制设想 。 3. 4 桥面铺装 桥面铺装是作为面荷载施加于悬臂 板上的 , 该桥 桥面设置了 8 cm 厚 C50 防水混凝土铺装 ,考虑其影响 后车辆荷载感化下单元板宽悬臂板内力 ( 横肋间 距为 4.0 m )计较成果 ,如表 4 所示 。 表4 考虑铺装层时单元板宽悬臂板内力 · kN m 节制截面内力 悬臂根部最大负弯矩 ( 横桥向 ) 板跨中最大正弯矩 ( 横桥向 ) 板跨中最大正弯矩 ( 顺桥向 ) 考虑护栏 不考虑护栏 3. 2 横肋间距 横肋间距是多种要素综 合均衡的结 果 。 间距小 , 对悬臂板受力有益 ,但添加箱梁质量及施工难度 , 且影 响景观结果 ; 间距大 , 对箱梁全体受力有益 , 但悬臂板 厚度可能有所添加 。 设想时在悬臂板厚度不变的环境 下 , 计较了横肋间距为 3.5 、4.0 、4.5 m 时悬臂板最晦气 内力 ,如表 2 所示 。 89.8 18.2 33.5 94.4 19.5 34.8 由表 4 可知 , 因为混凝土桥面铺装层增 加了悬臂 表2 分歧横肋间距时单元板宽悬臂板内力 · kN m 横肋间距 / 悬臂根部最大负 弯矩 ( 横桥向 ) 板跨中最大正 板跨中最大正 弯矩 ( 横桥向 ) 弯矩 ( 顺桥向 ) 板的全体刚度 , 因而考虑混凝土桥面铺装层影响 后悬 臂板的内力有所减小 , 但减小幅度在 5 % 以内 。 3. 5 根部刚接 节段箱梁模子很好地考虑了悬臂板根部的毗连情 m 3.5 4.0 4.5 92.2 94.4 102.0 17.1 19.5 19.7 34.8 35.8 37.2 况以及悬臂板与腹板的耦合变形环境 。 鉴于 JTG D62— 2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设想规范 》 中关 于 悬 臂 板 计 算 的 规 定 是 假 定 悬 臂 板 根 部 是 刚 接 桥梁工程 的 单向板 , 虽 然 该 桥 悬 臂 板 为 双 向 板 结 构 , 但 初 步 分 析 认 为根 部刚接 对 悬臂 根 部 最大 负弯矩 是不 利 的 , 因 此为 领会 其影响程度 , 将悬臂板 根 部刚接 后 进 行 了计 算 ( 横肋间距 为 4.0 m), 结 果如 表 5 所 示 。 表5 根部刚接时单元板宽悬臂板内力 · kN m 节制截面 内 力 悬臂 根 部 最大 负弯矩 ( 横 桥 向 ) 板跨 中最大 正弯矩 ( 横 桥 向 ) 板跨 中最大 正弯矩 ( 顺 桥 向 ) 注 : 箱 梁 悬臂板上只能 并 排 2 辆车 。 刚 好 处 于重 车集 中 车道 的实 际 , 截面 设 计 时 考 虑 了必 要的 平安富余 。 5 结语 出于美妙和 减轻箱 梁 自 重的 考 虑 , 该高架 桥 箱 梁 采 用 了长悬臂板 , 长悬臂板 为 三 边 支承 的 双向板布局 , 双向 受 力 特 征 明 显 , 不 宜 施 加 单 向 预 应 力 , 设 计 采 用 了通俗钢筋混凝 土 布局 。 由 于 长悬臂板处 于重 车 行 驶 的 车道 , 因而需 进 行 审慎 的 计较 阐发以保 证长悬臂板 的 平安 性与 经济 性 。 笔者对影响 长悬臂板 受 力 性 能 的 次要要素进 行了 分 析 ,为 设 计 提 供 了 依 据 ,但 是 有 关 长悬臂板 对 箱 梁的 全体 影响 仍有待进 一 步 研 究 。 根 部刚接 根 部 不 刚接 96.5 19.6 34.7 84.3 19.5 35.8 根部刚接后悬臂根部最大负弯矩比不刚接时增 大 约 15 % , 但 根 部刚接 对 悬臂板跨 中最大 正弯矩 的影 响 却很小 , 这是 由 于 悬臂板跨 中 距离刚接部 位较远且 悬臂板跨 中是 顺 桥 向弯矩节制 设 计 的 来由 , 这 同 时 说 了然 长 悬 臂 双 向 受 力 板 的 跨 中 最 大 正 弯 矩 受 箱 梁 整 体变 形的影响 较小 。 参考文献 : [1] 中 交 公 路 规 划 设 计 院 . JTG D62-2004 公 路 钢 筋 混 凝 土 及 预 应力混凝 土桥 涵 设 计规范 [S]. 北 京 : 人民交通 出 版社 ,2004. [2] 张 岗 . 混 凝 土 箱 梁 悬 臂 板 计 算 理 论 研 究 [D]. 石 家 庄 : 石 家 庄 铁道 学院 ,2005. [3] 马华东 , 张 元海 . 箱 形梁 长悬臂板 的 有 限 元 阐发 [J]. 兰州交通 大学学报 ,2009 ,28 (6 ):60-62. 4 长悬臂板设想 根 据上 述 计较阐发 结 果 进行 长悬臂板 的 截面 设 计 , [4] 刘东旭 , 郭 永建 . 城市 长悬臂宽箱 梁 横向框架计较 阐发 [J]. 中 国 水 运 ,2013 ,13 (9 ):335-336. 收稿日期 : 2015-05-05 作者简介 : 陈伏立 , 男 , 高级 工程 师 , 硕士 , 主 要 从 事 路 桥设 计 工 作 。 按通俗钢筋混凝 土 布局进 行 强 度 、 裂 缝 及变 形 验算 。 考虑到长悬臂板受力的复杂性及其运营过程中 (上接第 61 页) 不受注重 ,但对生态的影响却不容轻忽 。 若是排水管道 破损或者伸缩缝中橡胶带损坏或零落 , 在降雨时 桥面 污水会间接泄露到地面和河道中 , 对土壤 和水源形成 污染 [8] , 也会对桥梁周边区域内的生物 , 特别是水中生 物形成损害 , 很是晦气于净化水源和情况庇护 。 因 ,并 对 一 些 问 题 进 行 了 澄 清 , 其 结 论 可 为 以 后 更 好 地进行桥梁生态化设想供给自创 。 参考文献 : [1] 王毅娟 , 郭燕萍 . 现代桥梁美学与景观设想研究 [J]. 北京建筑 工程学院学报 ,2004 (3 ):47-50. [2] 王 磊 . 实 现 城 市 生 态 连 续 的 桥 梁 [D]. 武 汉 : 华 中 科 技 大 学 , 2006. [3] 乔丽芳 , 张 毅 川 , 郑 树 景 . 景 观 的 生 态 设 计 研 究 [J]. 安 徽 农 业 科 学 ,2005 ,33 (12 ):2316-2317. [4] 李正玲 , 陈 明 勇 , 吴 兆 录 . 生 物 保 护 廊 道 研 究 进 展 [J]. 生 态 学 杂志 ,2009 ,28 (3 ):523-528. [5] 钟国科 . 现代城市桥 体绿化 [J]. 农业 与 手艺 ,2012(7):95-105. [6] 万 敏 . 与 生 态 立 交 : 绿 色 桥 梁 的 理 论 与 实 践 [J]. 世 界 桥 梁 , 2005 (4 ):68-71. [7] DODO. 世上 最 风趣野 生 动 物 穿越通道 [EB/OL]. [2015-02-06]. http :2012-07/09/11024272.shtml. [8] 钱 炜 , 肖 玉 德 . 绿 色 桥 梁 设 计 [J]. 工 程 与 建 设 ,2006 ,20 (6 ): 750-752. 收稿日期 : 2015-04-29 作 者 简 介 : 宋 广 君 ,男 ,高 级 工 程 师 ,硕 士 ,研 究 方 向 为 现 代 桥 梁 设 计 与 计较理论 。 ③ 生态设备耐久性对生态的影响 生态设备是按照生物需要设想建筑 的公用设备 , 如前文所述的阻水条基和梯形鱼道 。 若是耐久性不足 导致设备在利用期内损坏 , 会对所供给办事的生 物造 成极大的影响 。 因而耐久性设想是桥梁生态化设想的一项主要 内容 , 若是在 设 计 之 初 就 加 以 考 虑 , 可 以 最 大 限 度 地 削减各类对生态均衡和情况晦气的影响 , 取得事半功 倍的结果 。 2 结语 在桥梁设想过程中考虑庇护生态情况和实现可 持续成长是现代桥梁的成长趋向 。 笔者会商了设想实 践中呈现的一些思维误区 , 阐发了这些误区发生 的原

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