重庆石板坡长江大桥钢混结合段局部应力分析研究.pdf

134．重庆石板坡长江大桥钢混结合段 局部应力分析研究 张松1 梁智盎2 (1．上海建工(集团)总公司技术中心 2．同济大学桥梁工程系) 摘 要：为了减轻自重。增大连续刚构的跨越能力．重庆石板坡长江大桥主跨330m采用钢一 预应力混凝土组合连续刚构方案。鉴于国内刚构桥梁在跨中部分往往存在挠度过大、开裂严童等 质量通病。而且此桥采用钢一混凝土结合段的形式使结构局部应力更加复杂。因此对此部分采用 精细模型进行分析具有十分重要的意义。本文采用有限元分析软件对其局部应力进行分析。建立 了钢一混凝土结合段的精细分析模型．采用降温法施加预应力．考虑了预应力损失、结构自重及二 期恒载作用。在钢箱梁端面分别施加最不利荷载组合内力。计算分析证明．成桥Min组合与成桥 10年MaX组合控制结合段的最大最小应力。是结构的最不利荷载状态。结合段钢箱梁绝大部分 应力值都在一200～200MPa之间。混凝土箱梁绝大部分应力值在一20～3MPa之间。仅在铜箱梁锚 垫板下预应力管道支承钢板与混凝土箱梁结合面折角处应力超过范围。虽然在这些区域应力较 大。但是这些高应力集中于极小的区域。通过一定的构造措施完全可以满足要求。而结构整体上则 处于较小的应力状态下．结合段的整体安全是完全可以满足要求的。 关键词：钢筋混凝土结合段 局部应力 刚构 I 前言 重庆石板坡长江大桥加宽改造工程是并列于旧桥的新建桥梁工程，也是重庆主城区的一 座非常重要的特大桥梁，同时也是南北大通道的拓宽改造关键工程。该桥位于重庆市长江大 桥上游，两桥中心距25m，净距5m。北接石板坡立交及石黄隧道，南接川黔公路。 重庆石板坡长江大桥加宽改造工程由北向南包括北引道、正桥、南桥头立交、黄葛渡立交。 973 正桥总体桥跨与旧桥一致，除去6号墩外，其余桥墩与旧桥一一对应，结构体系采用长联大跨 径混凝土刚构一连续组合梁桥，桥跨布置为(87．75+4×138+330+133．75)m，总长 1103．5m，单向四车道，桥面全宽19m。0号和8号桥台设置滑动支座，1号与2号墩顶设置滑 动支座，其余桥墩均为墩梁固结。其中5、7号墩为双薄壁桥墩，基础采用承台与桩基形式，1～ 4号墩采用空心薄壁单墩，基础采用承台与桩基形式，南岸桥台(A8)采用重力式桥台；北岸B 为交界墩，后接北引孑L，再与北岸A桥台相接，全桥长1137．17m。 为了减轻自重，增大连续刚构的跨越能力，主跨330m采用钢～预应力混凝土组合连续刚 构方案(11lm混凝土梁+108m钢梁+11lm混凝土梁)。从结构细节上增加了下弯束及竖向 预应力束；主跨增加了体外索，用作后期调整结构挠度；全桥仅在桥台两端设置伸缩缝，使桥上 行车舒适性大为增加。 鉴于国内刚构桥梁在跨中部分往往存在挠度过大、开裂严重等质量通病，而且此桥采用钢 一混凝土结合段的形式使结构局部应力更加复杂，因此对此部分采用精细模型进行分析具有 十分重要的现实意义。 2计算模型 石板坡大桥钢～混凝土结合段部分应力复杂，构件众多。因此，本文计算模型采用有限员 软件对其局部应力进行分析，其中钢箱梁用壳单元模拟，混凝土箱梁用实体单元模拟，预应力 钢绞线用杆单元模拟。 在分析时，结合段选用了2个计算模型，其中计算模型I共长16m，模型中混凝土箱梁部 分13．5m，钢箱梁部分4m，二者结合部分1．5m(见图1)。由于计算模型I不能精确反映钢箱 梁锚垫板下预应力管道及支承钢板的受力状态，因此将钢箱梁部分单独取出建立计算模型II (见图2)，对其进行细部分析。 图1计算模型I 图2计算模型II 混凝土箱梁模型共分为74976个实体单元，预应力钢绞线共划分为5630个杆单元，钢箱 梁模型共分为67312个壳单元。计算模型I中单元总数共计147918个，计算模型II中单元总 数共计67312个。 计算模型中边界条件为将混凝土箱粱一侧端面固结，钢箱梁一侧端面(即施工中的临时连 接处)假定为平截面变形，以刚性域的方法形成，并在此端面施加荷载。结合段钢箱梁内剪力 板与混凝土主从约束。 974 3荷载工况 石板坡大桥计算模型中采用降温法施加预应力，考虑预应力损失、结构自重及二期恒载作 用，在钢箱梁端面分别施加最不利荷载组合内力(恒载内力、城一A荷载发生的内力及温度内 力组合)。四种工况分别对应表1中的四种最不利荷载组合：工况一为成桥Max组合，工况二 为成桥Min组合，工况三为成桥10年Max组合，工况四为成桥10年Min组合。 最不利荷载组合钢混结合段内力 表1 弯矩 轴力 剪力 扭矩 项 目 类型 M(kN·m) N(kN) Q(kN) M(kN·m) 成桥 12443 ——37700 ——5418．5 0 使用恒载 10年后 44659 ——34652 ——5486．9 0 活载(Max) 9400．7 797