论文部分内容阅读
混凝土双主梁自锚式悬索桥是目前桥梁工程中普遍采用的一种结构形式,其主梁截面由两边主梁和超宽桥面板组成。对于自锚式悬索桥超宽混凝土边主梁,其受力表现出较明显的空间效应。本文结合实际工程,研究在施工过程、成桥状态及车辆荷载工况下,自锚式悬索桥超宽混凝土加劲梁纵、横向应力的分布规律及横隔梁的作用。利用Midas/FEA建立某超宽自锚式悬索桥实体有限元模型对主梁进行空间受力分析。本文研究的主要内容及研究成果包括以下三个部分:首先,建立混凝土边箱梁空间有限元模型,研究自锚式悬索桥混凝土主梁纵向应力变化及分布规律。与实测值比较,结果表明:在施工过程中主梁顶、底板的纵向应力会出现较大变化,纵向应力分布的空间效应明显。在体系转换过程中,主梁截面的纵向应力沿横桥向分布规律表现为由正剪力滞效应向负剪力滞效应转变,主梁中跨截面顶板剪力滞系数范围在0.84～1.21,底板剪力滞系数范围在0.91～1.10。对称车载作用下主梁截面的挠度沿纵桥向变化明显,混凝土加劲梁计算最大挠度为-36.5 mm,主梁的剪力滞效应减弱,中跨跨中截面顶板剪力滞系数范围在0.85～1.15。车辆荷载作用下车轮直接作用截面的顶、底板纵向应力增量大于主梁其他部分。其次,通过实体有限元模型对施工过程及车载工况下主梁横向应力的分布规律进行分析。结果表明:张拉预应力产生的横向应力沿横桥向呈不均匀分布,腹板位置会出现应力幅值,最大拉应力值达到1.55MPa。成桥状态下主梁横向弯曲变形较张拉预应力阶段明显,中跨跨中截面道路中心线处挠度值达到17.6mm,该位置压应力不足1 MPa。偏心荷载作用下,宽箱梁截面的横向框架效应使得箱梁顶、底板产生应力突变。车辆荷载作用下,主梁会发生局部的横向弯曲变形并在箱梁附近板带中产生横向拉应力,汽车荷载对横向应力在横桥向的影响范围在0～12 m。最后,通过全桥实体有限元模型研究双主梁自锚式悬索桥横隔梁的设置对主梁纵、横向应力分布的影响。结果表明:无横隔梁时主梁截面顶板纵向应力减小且沿横截面的变化趋势发生改变。对称车载作用下,无横隔梁时内侧腹板与顶板交接位置处的横向拉应力达到1.43 MPa,桥面板横向应力产生较大变化。横隔梁可以增大主梁截面的横向刚度,加强桥面板与边主梁的横向联系,减小边主梁与桥面板的相对变形,促进边主梁与桥面板的协同受力作用;同时有效的减小桥面板在各种荷载作用下的横向应力并对主梁纵向的受力状态有改善作用。