双主肋混凝土斜拉桥剪力滞效应

1、双主肋混凝土斜拉桥剪力滞效应1、工程背景主桥由145m中跨和40.5+76.5m边跨组成，主桥全长为262m 主梁采用分幅设置， 仅在桥塔处通过主塔横梁连为一体。 主桥结 构整体布置图如图 1.1 所示。单幅主梁为整体开口梁板式n型断面，梁肋和横隔板均配置预应力，纵向横隔板标准间距为8m的横隔板。通过主梁两个梁肋采用不等高设计，内侧肋高2.65m，外侧肋高2.20m，梁肋底部齐平，横断面上处于水平位置，形成单幅桥面横向2%的横坡。标准段梁肋宽度为1.8m，在塔梁固结段，由于承受较大的 轴力和弯矩，肋板加宽至 2.8m。在边跨压重区段，即P1与P2墩之间由于主梁配重需要， 将 截面变成箱型，底板

2、厚度 28cm同时也将肋宽进行了加大，最 大加至2.4m，以满足主梁刚度需要。图1.1主桥整体布置图（单位：cm高程：m）主梁和塔横梁采用C55混凝土，主塔采用C50混凝土，拉索 采1770高强平行钢丝斜拉索，在主梁上标准索距为8m边跨整体现浇段拉索间距4.5m，在塔上的理论索距为 2.0m。拉索采用 型号有七种： LPES7-109、LPES7-139、LPES7-151、LPES7-163、 LPES7-1 87、LPES7-21 1、LPES7-241。考虑主梁上的剪力滞效应， 取恒载作用下的边跨最大正弯矩 i -i断面、墩顶最大负弯矩u -h断面、中跨最大正弯矩山-m 断面、中跨最大负

3、弯矩W -W断面、主跨最大正弯矩V -V断面、 主跨最大负弯局W -W断面，共6个断面，如图1.1所示，各断 面详细尺寸见图1.21.3。图1.2 I - I、H - H断面图图 1.3 m- m、w - w、v - v、w - w断面图2、有限元分析与计算结果本文主梁、 主塔均采用实体单元， 拉索和预应力钢筋均采用 桁架单元，降温法施加初拉力。恒荷载主要考虑自重、压重、预 应力、 索力和二期恒载。 二期和压重均等效为面荷载施加于主梁 相应位置。活载为公路I级和人群荷载。采用ABAQU建立三维实体有限元模型，住塔和主梁均采用 块单元，且在塔根处共节点。为了分析横隔板和拉索索力对顶板正应力横向分

4、布的影响， 基于内力控制的 6 个断面，取距离最近的 6 个横隔板断面进行对 照研究；另外，考虑到本桥为塔墩梁固结体系，增加塔根处江、 岸两侧主梁断面，所以共计 14个断面。两种工况：恒载和恒载 + 活载， 提取各截面顶层单元应力进行分析， 取平均值作为初等梁 理论的计算值（T 0,对应剪力滞系数 入= / （T 0 （ 为单元位置 处的截面正应力） ，横向剪力滞系数分布如图 2.1 图 2.7 所示。 X为正代表主跨一侧。X=-99m X=-101m图 2.1 边跨最大正弯矩区域截面上缘剪力滞系数沿横向分 布X=-79m X=-76.5m图 2.2 辅助墩区域主梁截面上缘剪力滞系数沿横向分布

5、X=-48.5m X=-52.5m图 2.3 中跨最大正弯矩区域截面上缘剪力滞系数沿横向分 布X=-6m X=-12.5m图 2.4 中跨塔根区域主梁截面上缘剪力滞系数沿横向分布X=6m X=12.5m图 2.5 主跨塔根区域主梁截面上缘剪力滞系数沿横向分布X=96.5m X=100.5m图 2.6 主跨主跨最大正弯矩区域截面上缘剪力滞系数沿横 向分布X=-3m X=3m图 2.7 塔根处主梁截面上缘剪力滞系数沿横向分布 根据计算结果可以得出以下几点：1）主梁横隔板区域与主梁非横隔板区域横向剪力滞系数分 布不同，横隔板与拉索索力对剪力滞影响显著。2）公路I级荷载中，均布荷载对主梁剪力滞系数横向

6、分影 响不大（恒载与恒载 +活载两工况），但是集中力作用位置主跨 x=96.5m，局部剪力滞系数横向变化较大，达到 7%3）主跨塔根处梁肋顶板最大剪力滞系数达到 2.309 ；主跨 最大正弯矩处最大剪力滞系数为横隔板梁肋处 1.238 ，最大负弯 矩剪力滞系数为 1.262 ；中跨最大正弯矩处最大剪力滞系数为横 隔板处的 1.319 ，最大负弯矩处剪力滞系数为 1.127 ；辅助墩主 梁顶缘最大剪力滞系数为横隔板梁肋处 1.485 ；边跨最大正弯矩 处最大剪力滞系数为横隔板处的 1.424 。4）两侧梁肋处剪力滞系数相差较大，说明不等高梁肋设置 对剪力滞效应影响较大。3、结论利用ABAQU通用有限元软件对斜拉桥成桥状态进行静力分 析，得到主梁各主要断面顶板剪力滞系数，得出如下结论：1）对于肋板式混凝土主梁顶板剪力滞效应明显，特别是在 塔根处顶板，个别应力点应力集中，剪