某高速公路40m連續T梁受力性能分析

2014-12-25 07:03:38唐瑜陵

交通運輸研究 2014年23期

唐瑜陵

（河北道橋工程檢測有限公司，河北石家莊050021）

1 概述

承秦高速公路是河北省高速公路網布局規劃“五縱、六橫、七條線”中的第一條，也是承德和秦皇島兩市路網規劃的重要組成部分，其建成通車使得承德到秦皇島之間車程由原來的4個多小時縮短為2小時，對京、津、冀經濟圈經濟發展起到了重要作用。承秦高速為山區高速公路，地形條件復雜，線路橋梁梁多，全線共有橋梁73 座，28 981.6m，大多數橋梁位于超高緩和段上，如果選用小箱梁，架梁時一片梁4個支點，不易調平，易造成支座脫空、受力不均勻的情況；T 梁的梁高較高，橫隔板多，整體剛度和抗剪能力較小箱梁好，且吊裝重量小。此外，山區高速公路橋梁橋墩高大，在滿足要求的情況下一般選擇上部梁體跨徑大的，以減小下部橋墩數量。為滿足車輛行駛的舒適性要求，減小橋面顛簸，多采用先簡支后連續、一橋多聯的結構形式。鑒于此，承秦高速橋梁結構普遍采用3 跨40m 連續T 梁結構形式。承秦高速公路設計荷載為公路-Ⅰ級荷載。

40mT梁主要截面尺寸如圖1所示。

圖1 梁截面圖（單位：cm）

2 有限元模型分析

2.1 有限元模型的建立

采用有限元計算軟件Madis，應用梁格法建立了3 跨連續梁有限元計算模型（如圖2 所示），計算分析設計荷載作用下，邊跨、次邊跨橋梁結構的跨中撓度、應力增量，分析結構的受力特點。

圖2 3跨40m連續T梁有限元計算模型圖

模型采用梁單元模擬各T梁，采用虛擬梁單元模擬車道。應用一般支撐模擬支座支撐條件，其中固定支座設置在第2 孔與第3 孔連接處支座位置，其各處支座均為活動支座。固定支座約束支座3個方向（x方向、y方向、z方向）的平動自由度，約束其x方向、z方向的轉動自由度。活動支座只約束其y方向、z方向平動自由度和轉動自由度。

計算過程中采用移動荷載計算工況，確定設計荷載作用下，最不利荷載工況下橋梁結構的跨中彎矩。根據《公路橋梁承載能力檢測評定規程》中關于荷載試驗效率系數宜介于0.95～1.05 之間的規定，確定試驗荷載大小及加載位置。

2.2 有限元計算結果分析

共計算了邊跨偏載布載、邊跨對稱布載、次邊跨偏載布載和次邊跨對稱布載4 種荷載作用下，邊跨、次邊跨的主要控制截面的應力以及跨中撓度。邊跨及次邊跨在荷載作用下跨中截面處彎曲正應力增量計算結果如表1所示。

表1 試驗荷載作用下跨中截面應力增量計算表

由表1 中計算結果可知，相同荷載形式作用下，邊跨在試驗荷載作用下的應力增量最大值比次邊跨大，由于連續梁受力特點中次邊跨受到支座處負彎矩影響，因此相同荷載作用下次邊跨跨中應力增量比邊跨小。邊跨和次邊跨在偏載荷載作用下應力增量最大值均比對稱荷載作用下大，由于偏載作用下跨中應力增量最大值出現在各跨的外側邊梁位置，對稱荷載作用下跨中最大應力增量值出現的第3 片梁即中間梁位置處。

邊跨和次邊跨在試驗荷載作用下跨中撓度最大值計算結果統計如表2所示。