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工程背景，着重介绍了该桥的设计要点并运用有限元软件桥梁博士建立有限元模型对该结构运营阶段承载能力极限状况下承载力和效应标准组合下混凝土最大应力进行验算，结果表明：运营阶段主力作用下上缘最大应力为8.74MPa，位于24号截面，上缘最小应力为3.29MPa，位于24号截面，下缘最大应力15.22，位于24号截面，下缘最小应力2.01，位于40号截面;
主+附作用下，上缘最大应力为12MPa，位于22号截面;上缘最小应力为1.4MPa，位于11号截面，下缘最大应力15.51 MPa，位于24号截面，下缘最小应力1.67 MPa，位于8号截面;斜截面在主力、主+附组合作用下，最大主拉应力为-2MPa，最大主压应力为20.06MPa;运营荷载作用下最大剪应力3.27MPa，满足规范要求， 通过计算可得该箱梁在各个荷载组合作用下受力均满足规范要求，设计合理，该桥的设计和验算可为同类型铁路桥梁的设计和计算提供参考。
关键词：连续曲线箱梁 结构设计 桥梁博士 检算
中国法分类号 U446.1; 文献标志码 A
1、工程概况
随着国内交通运输业和城市化的快速发展，对公路线形的选用变得尤为重要。为了设计出线路流畅、行车舒适、设计高标准的公路，并且在策划中还要求所选桥位必须适应道路线形的变化，特别在高速公路的交汇和城市立交桥的交叉口处。因此，需要采用曲线梁桥来代替以往的直梁桥。曲线梁桥是实现交通运输业四通八达的必然趋势，是现代交通工程的重要桥梁类型[1] [2] [3]。在现代桥梁工程中，特别是城市桥梁的建设中，不可避免的要选择曲线梁桥取代以往的直梁桥。但是，对曲线梁桥而言，特别是立交匝道桥，交通是单向的，且桥宽很小，因此不仅要考 虑跨过地面交通，还要追求视觉上的美观，
常常需要设计较大的跨度。当曲线梁桥的跨度过大时，常常就伴随着结构失稳的隐患。随着高速公路及城市高架桥需求的不断增长，曲线梁桥在潜移默化的被引进使用，并慢慢的得到了推广。由于交通压力的不断增长，桥跨结构的跨度也在不断的拉长，这就使得曲线梁桥的弯扭耦合效应越来越显著，对桥梁结构稳定性的要求就越来越高。因此对曲线梁桥的结构受力分析和研究就变得尤为的关键和重要。 本文以某铁路（2×72）连续曲线箱梁桥为例为背景展开研究，对其结构受力情况展开研究。桥梁立面图和平面图见图1
2.主桥设计要点
2.1主桥箱梁结构
本文以某铁路（2×72）连续曲线箱梁桥为例，该箱梁梁体为单箱单室、变高度、变截面箱梁，梁体全长145.5m，两端9.75m梁段为等高梁段，梁高4.2m;中墩处梁高为8.0m，其余梁段梁底下缘按二次抛物线变化。 箱梁顶板宽7.1m，底板宽5m。两端端部顶板厚70cm，其余处顶板厚61cm;底板厚度由端部42cm渐变至中墩处的90cm;腹板厚度由40cm渐变至75cm。梁体在支座处设横隔板，两跨共设3道横隔板，横隔板中部设有孔洞，以利检查人员通过。
2.2预应力设计
1、纵向：梁体顶板纵向预应力钢束采用15-15.2钢绞线，采用15-15锚具锚固，腹板、和底板纵向预应力钢束采用12-15.2钢绞线，采用15-12锚具锚固。钢绞线公称直径15.2mm，极限抗拉强度fpk=1860MPa，其技术标准应符合“GB5224”标准的要求。钢束采用内径90mm的金属波纹管成孔，采用真空辅助压浆工艺。钢束均采用M15-12 OVM及M15-15OVM圆塔形锚具锚固，张拉千斤顶采用YCW3000C和YCW3500C型。
2、横向： 无
3、竖向： 无
3 结构计算参数
（1）二期恒载：包括人行道栏杆，通信光缆，信号电缆，电力电缆，盖板，通信信號槽内填砂，高压电力槽内填料，防撞墙，竖墙，保护层，泄水坡，齿块、接触网荷载及基础重量。直线梁按照94kN/m计算，具体计算过程见二期恒载计算单（附件一）。
（2）动力系数：
（3）支座沉降，按各支座沉降值：5mm。
（4）温度
温度1：系统升温25度;
温度2：系统降温25度;
非线性升温1：10度;
非线性降温2：-5度。
（5）荷载组合
（Ι）恒载组合 恒载
（Ⅱ）主力组合 恒载+活载+沉降
（Ⅲ）主+附组合 恒载+沉降+活载+系统降温25度+非线性降温-5度。
4 有限元模型的建立及荷载组合
运用有限元软件桥梁博士建立有限元模型如图2所示，对箱梁进行运营阶段的纵向内力和效应标准组合下混凝土最大正应力分析，其荷载组合如表1所示[4][5][6]。
5运营阶段梁体应力检算
《铁规》TB 10002.3-2005第6.3.10条规范：运营荷载作用下正截面混凝土压应力（扣除全部应力损失后）应符合下列规定：
（1）主力组合作用时：
主力作用下上缘最大应力为8.74MPa，位于24号截面;上缘最小应力为3.29MPa，位于24号截面;下缘最大应力15.22，位于24号截面;下缘最小应力2.01，位于40号截面，主力组合下应力见表3，主力组合下正应力图如图3所示。
（2）主力加附加力组合作用时：
主+附作用下，上缘最大应力为12MPa，位于22号截面;上缘最小应力为1.4MPa，位于11号截面;下缘最大应力15.51，位于24号截面;下缘最小应力1.67，位于8号截面，主+附组合下应力见表4，主+附组合下正应力图如图4所示。
（3）斜截面主拉应力、主压应力
斜截面：主力、主+附组合下，最大主拉应力为-2MPa;最大主压应力为20.06MPa，主+主力组合下主应力图见图5，主+附组合下正应力图如图6所示。
（4）混凝土的剪应力
《铁规》TB 10002.3-2005第6.3.15条规范：运营荷载作用下，混凝土的最大剪应力应符合下式要求：
经有限元模型计算得到最大剪应力3.27MPa，满足规范要求，主力组合下剪应力图见图7，主+附组合下剪应力图如图8所示。
6 结论
通过建立有限元软件桥梁博士对（2×72）m预应力混凝土连续曲线箱梁运营阶段梁體应力进行计算得到以下结论：
1.主力作用下上缘最大应力为8.74MPa，位于24号截面;上缘最小应力为3.29MPa，位于24号截面;下缘最大应力15.22，位于24号截面;下缘最小应力2.01，位于40号截面;
2.主+附作用下，上缘最大应力为12MPa，位于22号截面;上缘最小应力为1.4MPa，位于11号截面;下缘最大应力15.51，位于24号截面;下缘最小应力1.67，位于8号截面;
3.斜截面：主力、主+附组合下，最大主拉应力为-2MPa;最大主压应力为20.06MPa;
4.运营荷载作用下最大剪应力3.27MPa，满足规范要求;
5通过计算可得该箱梁在各个荷载组合作用下受力均满足规范要求，设计合理。
7.参考文献
[1]范立础.桥梁工程[M].北京：人民交通出版社.2012.
[2]刘晶波，杜修力.结构动力学[M].北京：机械工业出版社，2005：152-170.
[3]邵容光. 混凝土弯梁桥[ M]. 北京：人民交通出版社，1996.
[4]何春喜.基于桥梁博士的主跨96m钢管混凝土拱桥施工控制分析[J].北方交通，2018（07）：59-61.
[5]杨海平，曲慧明，马悦.基于桥梁博士4.0的某立交变宽曲线桥段验算[J].重庆建筑，2018，17（03）：36-41.
[6]王佳伟.桥梁博士软件建模中的系统约定[J].黑龙江科技信息，2014（20）：182. |
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发表于 2022-2-27 18:37:45