魏雪輝
摘? ? 要:計(jì)算實(shí)例為位于湖北宜巴公路上的干溝子大橋,干溝子大橋采用1m~100m上承式空腹拱橋梁,跨越峽谷,主拱采用1.9m高鋼筋砼預(yù)制箱拱,本橋的計(jì)算關(guān)鍵為選取合理拱軸線,合理拱軸線可以有效減小偏心距以及拱肋彎矩,減少拱圈彎矩對大跨度拱橋至關(guān)重要,本文論述采用電算程序進(jìn)行快速確定拱軸系數(shù)m。
關(guān)鍵詞:箱拱;拱軸系數(shù)m;上承式拱橋;懸鏈線拱
1? 工程概況
干溝子大橋采用1m~100m上承式空腹拱橋梁。上部橋面板采用7.5m跨與13m跨的預(yù)制空心板梁,蓋梁柱式墩等拱上結(jié)構(gòu)。主拱采用1.9m高鋼筋砼預(yù)制箱拱,采用五段拼裝施工方案,橫橋向共6片箱拱。拱腳為大體混凝土基礎(chǔ),嵌入中風(fēng)化巖層(P2、P3墩)。橋面寬度B=12m,拱圈凈跨L=100m,凈矢高f=16.6667m,矢跨比f/L=1/6,箱高h(yuǎn)=1.9mm,箱總寬b=9.76m,拱腳與拱座剛性連接,形成無鉸拱。
2? 模型建立
采用midas civil2019進(jìn)行有限元空間桿系結(jié)構(gòu)建模,桿系按實(shí)際荷載傳遞模型整橋建立。拱座與主拱圈采用剛性連接,拱圈之間為橫隔板鉸接;主拱圈橫隔板與橫墻剛性連接,橫墻與立柱剛性連接,立柱與系梁、蓋梁剛性連接。
3? 試算拱軸系數(shù)m
本橋拱軸線為懸鏈線,拱圈內(nèi)力取決于拱軸系數(shù)m,m按從小到大順序依次試算。懸鏈線按以下公式將拱軸坐標(biāo)換算成電子表格坐標(biāo),分別求出各m值對應(yīng)的拱軸坐標(biāo),并導(dǎo)入CAD后導(dǎo)入civil快速替換拱圈單元,其中因拱軸線變化導(dǎo)致的上部結(jié)構(gòu)荷載變化可忽略不計(jì)。
同樣,對m=2.514,m=3.5均做了試算,結(jié)果為m越大,彎矩偏離拱軸線越大,故本橋的合理拱軸線為m=1.347。
4? 結(jié)論
(1)試算目標(biāo)為拱軸線與壓力線的五點(diǎn)重合,通過電算,可以直觀查看五點(diǎn)以外的內(nèi)力情況,要做到拱軸線和壓力線完全吻合是不太可能的,但是可考慮使拱腳至拱跨1/4點(diǎn)附近的一段,壓力線的多數(shù)點(diǎn)在拱軸線上面,在拱跨1/4點(diǎn)附近至拱頂?shù)膮^(qū)段內(nèi),壓力線的多數(shù)點(diǎn)在拱軸線下面,最理想的極限即拱頂正彎矩接近拱腳負(fù)彎矩。
(2)本案例試算m值結(jié)果得知,隨著m值增加,拱腳彎矩由大變小,拱頂彎矩由小變大,m大于1.988時(shí),彎矩偏離L/4拱軸位置。在m=1.347時(shí),拱頂彎矩與拱腳彎矩比較接近,并且頻遇組合時(shí)拱頂彎矩略小,有利于收縮徐變與活載荷載的安全儲(chǔ)備。
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