部分预应力混凝土曲桥的理论分析与试验研究(工程力学).doc
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1、部分预应力混凝土曲线桥的理论分析与试验研究卢海林(长江大学城市建设学院,湖北 荆州 434102)岳 林 (荆州区公路局, 湖北 荆州 434100)陈 梅 (江陵县公路局, 湖北 荆州 434139)摘要:对单跨非径向支承部分预应力混凝土斜交曲桥进行了理论分析,给出了其内力计算公式,并据此编制可用于实际工程设计的计算程序。为了验证理论分析与自编程序的可靠性,设计了一个单跨部分预应力混凝土曲线梁实桥,并对实桥进行了静力试验研究。研究结果表明,该理论分析方法及计算程序可靠,可用于工程实践。关键词:曲线桥;内力分析;荷载;静力试验;计算程序1 引言近年来,随着高等级公路和城市交通的发展,对公路线形
2、设计要求越来越高,对桥梁建设不断提出新的要求,曲线梁桥在路线设计中日益增多。在工程实践中人们发现,对于一些线形复杂的跨线桥和跨河桥,为了利于桥下行车顺畅或桥下流水、通航,非径向支承的斜交曲线梁桥更能适应线形和跨越要求。但非径向平面曲线梁桥的受力分析,是比较复杂的结构计算问题,尽管工程界非常重视,也作了很多理论方面的探讨,但实际工程中还缺少简单实用、形象直观的方法。本文对非径向支承平面曲线梁桥的分析从一根简支超静定斜交曲线梁着手,利用结构力学的方法推导了其在四类典型荷载(集中荷载、均布荷载、集中扭矩、均布扭矩)作用下的内力计算公式,编制了通用程序,可供工程应用。在此基础上,用换算刚度法或传递矩阵
3、法可以求解任意多跨非径向支承曲线梁桥。用自编程序,设计了一座非径向支承曲线实桥,并进行了现场试验研究。对实桥的静力试验研究结果与自编程序计算结果及有限元分析结果进行了比较。2 斜交曲线梁的计算2.1 基本假定1. 横截面的各项尺寸与跨长相比可以忽视,在计算时把结构作为集中在梁轴线上的曲线杆来处理;2. 曲线梁横截面偏心变形后仍为平面且无畸变;3. 截面形心与剪切中心相重合。2.2 符号规定建立OXYZ坐标系,外荷载、反力和内力及其正向作用规定如图1所示。2.3 力学模型曲线梁桥设计中,通常在端部设置强大的横梁,每端设有两个点支座,形成抗扭支承。假定端横梁绝对刚性(EI=),则得到图2所示的力学
4、图示。图中、分别为两端支承中心线与梁端切线的交角。图 1. i图2Figure 2.2.4 内力计算取基本结构如图3所示,赘余力为扭矩XT,其方向垂直支承中心线。文献1已对基本结构在赘余力XT=1作用下任意截面的内力、,四种主要荷载:即竖向集中荷载、竖向均布荷载、集中扭短、均布扭矩作用下任意截面的内力MP、TP、QP,以及四种主要荷载作用于结构时的赘余力XT的计算,作了详尽具体的分析,得到了相应的计算公式,综合如下。图 3.在荷载作用下任意截面的内力可按下式计算:据此可得四种典型荷载作用下的内力计算公式。2.4.1 集中荷载P作用下2.4.2 均布荷载q作用下2.4.3 集中扭矩T作用下2.4
5、.4 均布扭矩t作用下3 试验研究用上叙计算方法编制计算程序设计了荆州市五岔河桥。桥梁位于R=250米的曲线上,与河道斜交。该桥跨经41.0米,采用部分预应力混凝土斜交曲线梁,主梁长51.546米。横截面为单箱双室,直腹板,沿跨设置三道横隔梁。桥宽0.5+12.0+0.5米,双向四车道。按一级汽车专用公路标准设计,荷载标准为汽20级。该桥于1997年动工兴建,1999年建成通车。为验证该桥的设计理论与计算方法,于1999年8月对该桥进行了静载试验。静载试验的目的是检验全桥及主要构件在设计荷载下的工作情况及承载能力,验证结构设计理论,判断结构的强度和刚度是否符合设计标准或能否满足使用要求。静载试
6、验以全桥为对象,测量结构在设计荷载作用下的静力特性。主要试验工况考虑加载沿桥梁跨度方向分3个载位,每个载位沿桥宽方向有2种排列方式,即6种加载组合。静载试验研究结论详见文献2。同时用SUPER SAP程序对实桥进行了有限元分析。表1对实桥静载试验研究中各工况位移测点的实测值与理论分析值进行了比较,其中,理论分析值包括基于本文计算理论所编程序的计算值(简称结力方法)和SAP程序的计算值(简称SAP方法)。比较结果表明三者具有相同的变化规律且吻合较好。各载位下的实测值均小于理论分析值,表明结构具有一定的刚度储备。表1 桥梁位移的实测值与理论分析值的比较 载位内容123456水平位移(mm)外侧实
7、测 值4.04.76.015.516.217.0结力方法4.85.347.520.718.418.5SAP方法4.85.367.820.818.618.8内侧实 测 值4.04.55.516.517.018.0结力方法4.55.16.418.518.720.0SAP方法4.55.16.418.818.820.2竖向位移(mm)外侧实 测 值2.43.03.03.43.83.2结力方法2.853.453.453.784.183.48SAP方法2.853.453.453.44.23.49内侧实 测 值2.52.02.02.22.01.8结力方法2.842.352.352.502.202.17SAP
8、方法2.842.362.382.522.282.194 结论(1)提出了斜交平面曲线梁桥的计算方法;(2)导出了非径向支承条件下的内力计算的力学公式;(3)编制出可用于实际设计分析的计算程序;(4)本文方法的实用性已由具体工程的试验研究和理论分析结果比较得到了证实。参考文献1卢海林. 部分预应力混凝土箱型曲线梁桥试验研究D. 武汉;武汉工业大学,1998.2李继祥,陈誉,卢海林. 荆州五岔河桥通车鉴定静载试验J. 荆州;江泽石油学院学报,2000.3.3JTJ023-85,桥涵设计规范S.下面是赠送的励志散文欣赏,不需要的朋友下载后可以编辑删除!上面才是您需要的正文。十年前,她怀揣着美梦来到这
9、个陌生的城市。十年后,她的梦想实现了一半,却依然无法融入这个城市。作为十年后异乡的陌生人,她将何去何从?笔记本的字迹已经模糊的看不清了,我还是会去翻来覆去的看,依然沉溺在当年那些羁绊的年华。曾经的我们是那么的无理取闹,那么的放荡不羁,那么的无法无天,那么轻易的就可以抛却所有去为了某些事情而孤注一掷。 而后来,时光荏苒,我们各自离开,然后散落天涯。如今,年年念念,我们只能靠回忆去弥补那一程一路走来落下的再也拾不起的青春之歌。从小,她就羡慕那些能够到大城市生活的同村女生。过年的时候,那些女生衣着光鲜地带着各种她从来没有见过的精致东西回村里,让她目不转睛地盯着。其中有一个女孩是她的闺蜜,她时常听这个
10、女孩说起城市的生活,那里很繁华,到处都是高楼大厦,大家衣着体面这一切都是她无法想像的画面,但是她知道一定是一个和村子截然不同的地方。她梦想着有一天能够像这个闺蜜一样走出村子,成为一个体面的城市人。在她十八岁那年,她不顾父母的反对,依然跟随闺蜜来到了她梦想中的天堂。尽管在路途中她还在为父母要和她断绝关系的话感到难过,但是在她亲眼目睹城市的繁华之后,她决心要赚很多钱,把父母接到城市,让父母知道她的选择是正确的。可是很快,她就发现真实的情况和她想象的完全不一样。闺蜜的光鲜生活只是表面,实则也没有多少钱,依赖于一个纨绔子弟,而非一份正当的工作。而她既没有学历、又没有美貌,也不适应城市生活,闺蜜也自顾不
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