寬箱梁雙索面斜拉橋橫向預(yù)拱度設(shè)置

1、收稿日期:20170720作者簡介：李才（1986—），男，山東菏澤人，助理工程師，主要研究方向?yàn)闃蛄?，Email：382994631@.寬箱梁雙索面斜拉橋橫向預(yù)拱度設(shè)置李才（山東省交通科學(xué)研究院山東濟(jì)南250031）摘要：應(yīng)用有限元分析軟件Abaqus對影響鋼箱梁橫向撓度的多種變量進(jìn)行分析對比，得出了各變量的影響規(guī)律。結(jié)合實(shí)際工程，在箱梁施工時按計(jì)算預(yù)拱度設(shè)置橫向預(yù)拱度，成橋后的測量結(jié)果表明橫坡度達(dá)到設(shè)計(jì)值，表明本研究設(shè)置橫向預(yù)拱度的

2、方法是正確的，可作為寬箱梁雙索面斜拉橋橫向預(yù)拱度計(jì)算的參考。關(guān)鍵詞：寬箱梁；斜拉橋；橫向預(yù)拱度；雙索面中圖分類號：U448.213文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號：16720032（20127）04000000城市橋梁在橫橋向一般設(shè)置行車道、非機(jī)動車道、人行道、綠化帶等[1]，往往具有較大的寬度。橋梁不僅具有通行功能，還要具備美化城市的功能[23]。近年來，橋梁的景觀功能越來越受到人們的重視。斜拉橋造型美觀且施工工藝成熟，越來越受到青睞[4]。寬

3、箱梁雙索面斜拉橋拉索在箱梁的兩側(cè)，施工中如不設(shè)置橫向預(yù)拱度，很難保證成橋后的橋面橫坡度。橋面橫坡對橋面排水至關(guān)重要，如橫坡度太小會造成橋面積水，不僅影響車輛和行人通過，還會造成橋梁損傷，因此保證成橋后的橫向坡度非常重要[5]?，F(xiàn)有規(guī)范沒有對橫向預(yù)拱度的設(shè)置進(jìn)行規(guī)定，現(xiàn)實(shí)中也無成熟的計(jì)算方法[6]。本研究結(jié)合實(shí)際工程，利用有限元分析軟件AbaqusCAE建立模型，計(jì)算出橫向預(yù)拱度，再分別以鋼箱梁的寬度、高度、腹板數(shù)量為變量，進(jìn)行靜力分析。

4、用理論計(jì)算方法對預(yù)拱度的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行復(fù)核，并將計(jì)算結(jié)果用于指導(dǎo)主梁施工。1工程概況工程概況某兩跨布置的空間扭轉(zhuǎn)索面獨(dú)塔斜拉橋的主梁為扁平式鋼箱梁，跨徑布置為2118m。全橋共設(shè)413根斜拉索。斜拉索一側(cè)錨固在塔上，一側(cè)錨固在鋼箱梁外側(cè)腹板。斜拉索順橋向間距7m，水平索距由主塔中心起為（2312711）m，主塔一側(cè)無索區(qū)長度為23m，邊墩無索區(qū)長度為11m。主塔為單塔柱，下塔柱為混凝土結(jié)構(gòu)，上塔柱為鋼箱結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)汽車荷載為城市A，人群荷載

5、為3.5kPa。設(shè)計(jì)橋面雙向橫坡度為1.5%，橋面鋪裝等厚，橫坡通過改變鋼箱梁高度實(shí)現(xiàn)。鋼箱梁全寬為45.32m，橫橋向兩根拉索之間的距離為35.40m。鋼板頂板厚度為14mm，底板為16mm，邊腹板為35mm，中腹板為20mm，U型肋為10mm，加勁肋為10mm，橫隔板為16mm。大橋立面布置如圖1所示，鋼箱梁橫向布置如圖2所示(圖中長度單位為cm)。圖1大橋立面布置圖從圖5可以看出，橫向最大撓度為14.121mm，發(fā)生在距箱梁中心線

6、5.0m處，箱梁中心線處的撓度為13.561mm。2.3.1梁寬梁寬分別取33.4、34.4、35.4、36.4、37.4m，其余參數(shù)保持不變。箱梁中心線處的撓度分別為10.528、12.695、13.561、15.112、17.672mm。從35.4m到37.4m梁寬增加了5.6%，變形增加了30.3%，可見寬度對撓度的影響很大。中心線處撓度與梁寬的關(guān)系見表2。2.3.2梁高梁高分別取2.3、2.4、2.5、2.6、2.7m，中心線處

7、撓度計(jì)算結(jié)果分別為12.551、13.010、13.561、13.998、14.401mm。中心線處撓度與梁高的關(guān)系如圖8所示。梁從2.5m到2.7m，增加了8%，變形減少了6%，可見相對于梁寬，梁高的影響相對較小。2.3.3腹板數(shù)量腹板數(shù)量影響結(jié)構(gòu)的自重，均布荷載q隨腹板數(shù)量的變化而變化。腹板數(shù)量取6~10時，中心線處撓度的計(jì)算結(jié)果分別為11.550、12.710、13.561、14.321、15.891mm。隨著腹板數(shù)量的增加，梁段

8、自重增加，中心線處變形增大，但腹板數(shù)量對箱梁橫向剛度影響較小。[13]2.4理論計(jì)算簡化后的計(jì)算模型為雙臂簡支梁[14]，如圖4所示（圖中單位為cm）。分離單元與前后相鄰單元的變形在理論上是一致的，可以不考慮它們之間的約束關(guān)系，簡支梁在均布荷載作用下的跨中撓度公式（1）[15]為：，(1)=54384式中：l為兩錨點(diǎn)之間的距離，取為35.40m；E為鋼材的彈性模量，取為206GPa。I為截面的抗彎慣性矩，I=0.3496m4。經(jīng)計(jì)算，懸

9、臂端自重僅占節(jié)段重量的1.5%，計(jì)算跨中撓度時可忽略不計(jì)[16]。4963540496圖4簡化計(jì)算模型由式（1）得，Ymax=0.0145m。綜上所述，理論計(jì)算與計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算結(jié)果一致，說明兩種方法計(jì)算結(jié)果均正確。本橋橫向預(yù)拱度控制值取兩者的平均值14mm。3成橋橫坡成橋橫坡本橋鋼箱梁在橋頭焊接拼裝，然后頂推就位[17]。為保證成橋橫坡度，在鋼箱梁拼裝時，中線處需設(shè)置預(yù)拋高[18]，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，中線處設(shè)置預(yù)拋高為14mm。橋面鋪裝完成