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斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究报告92p
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  • 发布时间:2014-01-10
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  • 资料分类:路桥工程
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斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究报告92p
  大桥主航道桥为双塔单索面斜拉桥,跨径布置为:(73+132+420+132+73)=830m。总体布置如图1.1.1.1所示,主跨采用420m跨径,边跨设置辅助墩,在主塔墩、辅助墩及边墩处设置竖向和横向支座,主梁纵向飘浮。索塔为钢筋混凝土结构,塔高147.9m,索塔见图1.1.1.2。

  本报告为上海同盛大桥建设有限公司委托项目“东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究报告”的研究成果。根据中铁大桥勘测设计院提供的设计资料,东海大桥主梁为钢与混凝土组合连续箱梁结构,主梁中心线处高度4.0m,主梁全宽33m,槽形钢截面底面宽度20m、顶宽24m。箱梁横隔板为桁架式结构,横隔板间距4.0m。
  本研究主要内容包括:①桥梁整体受力分析;②成桥状态组合箱梁受力分析;③施工阶段组合箱梁受力分析;④箱梁斜腹板活载局部应力与疲劳强度分析;⑤箱梁横隔板稳定分析;⑥箱梁腹板极限强度分析;⑦箱梁吊装变形分析。
  
桥梁整体受力
  桥梁整体受力分析,对成桥阶段、最大双悬臂阶段和最大单悬臂阶段的整体受力进行分析研究,根据计算结果得到以下结论和建议:
成桥使用阶段,主梁和索塔均由主要荷载组合控制设计,主要荷载组合下,主梁混凝土板不出现拉应力,成桥初期混凝土最大压应力为12.42MPa,成桥后期由于混凝土收缩与徐变混凝土最大压应力下降为11.95MPa;钢梁由下缘最大压应力控制设计,成桥初期最大应力138.6MPa,成桥后期升为206.15MPa;混凝土索塔不出现拉应力,最大压应力为11.90MPa,满足设计要求;
主要施工阶段,在最大双悬臂阶段和最大单悬臂阶段,主梁混凝土板不出现拉应力,混凝土桥面板最大压应力为9.36MPa;钢梁最大压应力160.1MPa;混凝土索塔局部出现拉应力,最大拉应力为1.56MPa,最大压应力为14.78MPa,满足设计要求;
成桥运营阶段的主梁扭转剪应力由风荷载控制设计,并且大于施工阶段之值。混凝土桥面板的最大扭转剪应力为1.54MPa,箱梁斜腹板、底板和中间腹板的最大扭转剪应力分别为27.0,29.7,和3.6MPa;
成桥恒载状态下斜拉索索力对主梁和索塔应力影响很大,建议结合施工控制,对设计索力进一步优化,同时要考虑施工误差的影响。

成桥状态组合箱梁受力
  成桥状态组合箱梁受力,主要考虑恒载、预应力和活载作用下,箱梁横截面弯曲变形、混凝土桥面板和底板的横桥向受力、纵隔板斜拉索锚固点附近局部应力和横隔板应力,根据计算结果得到以下结论和建议:
箱梁横截面弯曲变形不大,最大相对竖向变形为8.8mm,远远小于规范规定;
混凝土桥面板横桥向的最大拉应力和压应力分别为3.0MPa和7.3MPa,满足设计要求;
箱梁底板最大横桥向正应力在-30~25MPa左右,远远小于顺桥向应力;
箱梁纵隔板在斜拉索锚固点附近有应力集中,最大米塞斯(Mises)应力在140 MPa左右,其余部分应力较小;
箱梁纵隔板在斜拉索锚固点附近有应力集中,最大米塞斯(Mises)应力在160 MPa左右,其余部分应力较小。满足规范要求;
横隔板腹杆的最大拉应力和压应力分别为43MPa和47MPa,满足规范要求。

施工阶段组合箱梁受力分析
  吊机荷载作用下,考虑了吊机支点横向间距为4.0m和3.0m两种情况下的组合箱梁受力,根据计算结果得到以下结论和建议:
吊机前支点附近顶板顺桥向和横桥向最大局部压应力在-4.5MPa, -8.5MPa,满足设计要求,吊机支点横向间距为3.0m时,应力值稍小;
吊机后支点附近顶板有可能出现局部拉应力,最大局部拉应力为3MPa左右,但范围很小,建议采取构造措施减小应力集中;
底板最大顺桥向和横桥向压应力分别为-70MPa和55MPa左右,满足设计要求;
中间纵隔板在斜拉索锚固点附近出现应力集中,最大Mises应力在90MPa左右,满足设计要求;
横隔板在吊机支点附近和隅角附近应力较大,隅角附近最大Mises应力在120MPa左右,满足设计要求;吊机支点横向间距为3.0m时,应力值稍小;
横隔板腹杆的最大拉应力和压应力分别为32MPa和31MPa,满足规范要求;

箱梁斜腹板活载局部应力与疲劳强度分析
  箱梁斜腹板活载局部应力与疲劳强度,主要对斜腹板与翼板连接处受力进行分析,根据计算结果得到以下结论:
在恒载和活载作用下,斜腹板与翼板连接处箱梁内侧仅承受压应力,最大应力为-97.9MPa,小于容许应力;
斜腹板与翼板连接处箱梁外侧承受拉应力或拉压交变应力,最大拉应力和拉压应力幅均满足规范设计要求。