某曲線箱梁在預(yù)應(yīng)力作用下的力學(xué)性能分析

孫國(guó)帥（河北工程大學(xué)，河北 邯鄲 056000）

某曲線箱梁在預(yù)應(yīng)力作用下的力學(xué)性能分析

孫國(guó)帥
（河北工程大學(xué)，河北 邯鄲 056000）

摘 要：曲線箱梁橋存在一定曲率，其受力特性與直線箱梁橋有較大差異。本文通過(guò)研究某立交橋匝道橋曲線箱梁，分析預(yù)應(yīng)力單獨(dú)作用下的力學(xué)性能，得出的結(jié)論對(duì)于類似的曲線箱梁橋的力學(xué)分析提供一定參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：曲線箱梁；預(yù)應(yīng)力鋼束；應(yīng)力損失；位移

曲線箱梁橋在公路和城市交通體系中已廣泛應(yīng)用。引橋或匝道橋大多設(shè)計(jì)為曲線箱梁橋。曲線橋梁線型美觀，適用范圍廣泛，相關(guān)研究逐漸增多，目前我國(guó)曲線箱梁橋技術(shù)接近甚至達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

1 工程簡(jiǎn)介

某立交橋匝道橋設(shè)計(jì)為曲線箱梁橋。匝道橋長(zhǎng)95.4m，共3跨，每跨31.8m。該曲線箱梁匝道橋的平曲線半徑為60m。箱梁的鋼束管道摩阻系數(shù)μ=0.2，偏差系數(shù)K=0.0008。錨具受力變形而造成鋼束的回縮量α=12mm，鋼束松弛率0.035。

2 鋼束應(yīng)力損失計(jì)算

該箱梁鋼束預(yù)應(yīng)力損失主要影響因素及其計(jì)算方法如下：

（1）摩擦損失

管壁與鋼束間摩擦損失的理論公式為：σs1=σk[1-e-（μθ+kx）]式中θ為空間包角，x為空間曲線長(zhǎng)度。

（2）錨固損失

錨具損失的計(jì)算公式：

（3）彈性壓縮損失

彈性壓縮損失計(jì)算公式：σl4=nyΣ△σh1

（4）松弛損失

預(yù)應(yīng)力鋼絞線的松弛損失計(jì)算公式：σ15=0.07σk（一次張拉）；σl5=0.045σk（超張拉）。

3 鋼束有效應(yīng)力

鋼束截面的有效應(yīng)力等于張拉控制應(yīng)力減去預(yù)應(yīng)力損失。現(xiàn)根據(jù)上述公式計(jì)算鋼束有效應(yīng)力占張拉控制力的百分比結(jié)果見(jiàn)表1。

該表結(jié)果顯示：相同腹板下端鋼束的有效應(yīng)力比上端鋼束大，即下端的鋼束應(yīng)力損失小；內(nèi)側(cè)腹板鋼束有效應(yīng)力比外側(cè)鋼束有效應(yīng)力大，即內(nèi)側(cè)鋼束預(yù)應(yīng)力損失小。

表1 鋼束有效應(yīng)力占張拉控制力的百分比

4 箱梁支反力和位移

由于各鋼束預(yù)應(yīng)力損失差值極小，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，假定各鋼束的有效應(yīng)力值相等，解得箱梁支反力結(jié)果見(jiàn)表2，箱梁豎向及徑向位移如圖1所示。

表2 箱梁支反力結(jié)果

圖1 箱梁豎向撓度及徑向位移結(jié)果示意圖

上述圖表結(jié)果顯示：預(yù)應(yīng)力作用下曲線箱梁內(nèi)側(cè)支座出現(xiàn)受拉狀態(tài)，豎向支反力為負(fù)值；外側(cè)支座為受壓狀態(tài)，豎向支反力為正值。沿橋長(zhǎng)度方向各截面徑向位移值不等，中跨徑向位移較大，邊跨徑向位移較小；梁截面內(nèi)側(cè)撓度始終大于外側(cè)撓度。

結(jié)語(yǔ)

箱梁截面為不規(guī)則倒梯形，各鋼束長(zhǎng)度和偏轉(zhuǎn)角度不一致，受預(yù)應(yīng)力作用時(shí)，出現(xiàn)規(guī)律性預(yù)應(yīng)力損失，應(yīng)力損失較小；箱梁底部的鋼束配置較多，鋼束預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的頂部扭矩小于底部扭矩，因此總扭矩作用下箱梁發(fā)生了向外側(cè)偏轉(zhuǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]范立礎(chǔ).橋梁工程[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]凌云.預(yù)應(yīng)力鋼束各種預(yù)應(yīng)力損失值的計(jì)算[J].中國(guó)核科技報(bào)告，2009（09）.

中圖分類號(hào)：U44

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A