预应力混凝土简支斜T梁横隔梁研究

一１６一　文章编号：１６７３—６０５２（２０１４）１２—００１６—０５　北　方　交　通　中图分类号：Ｕ４４１　文献标识码：Ｂ　２０１４年第１２期　预应力混凝土简支斜Ｔ梁横隔梁研究　赵志国　（辽宁省交通规划设计院沈阳市１　１０１６６）　摘要：本文以２４．５ｍ整体式路基３０ｍ预应力ｔ昆凝土简支斜Ｔ梁为例，针对斜交角度大于３Ｏ。斜Ｔ梁利用　Ｍｉｄａｓ　Ｃｉｖｉｌ２０１２建立有限元模型，分析４个模型下主梁和横隔梁的内力分布情况，得出了主梁随着角度增加跨中正　弯矩峰值变小，且向钝角侧移动；中横梁随着角度增加横向跨中正弯矩增大明显，当中横隔梁增加到５道时，各横　隔梁横向正弯矩值差值变小的结论。　关键词：预应力混凝土简支Ｔ梁；横隔梁；内力；挠度　１　引言　相关研究和试验结果不多。在实际工程中，有些跨越　预应力混凝土简支Ｔ梁以其结构简单、施工方　便、利于大规模生产的特点，在中小跨径桥梁中得到　广泛应用。预制Ｔ梁架设好以后，相邻Ｔ梁之间通　过浇注桥面板和横隔板相连以提高桥梁的整体性，　按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规　范》（ＪＴＧ　Ｄ６２—２００４）规定，预应力Ｔ梁桥均需设置　端横梁和一定数量跨中横梁，设置横梁可以有效增　加截面的横向刚度，限制畸变应力，在支承处端横梁　还承受和分布较大支承反力的作用。无论Ｔ梁在　直线或曲线上，一般均有偏载存在，这也要依靠端横　梁调节和传递扭矩、剪力，以改善主梁的受力。有关　研究表明，对于主梁的弯矩分布、挠度分布，设置横　隔梁的数量和间距不同，对全桥受力差别很大。在　高速公路桥梁由于受保通和模板的限制，必须采用较　斜角度预制混凝土Ｔ梁。本文以２４．５ｍ整体式路基　３０ｍ预应力简支Ｔ梁为例，针对不同横隔梁的设置情　况利用Ｍｉｄａｓ　Ｃｉｖｉｌ　２０１２建立有限元模型，分析了主　梁和横隔梁的受力情况，得出一些有益的结论。　２计算模型　采用Ｍｉｄａｓ　Ｃｉｖｉｌ计算带有湿接缝的预制结构一　般采用方法：　（１）联合截面模拟湿接缝；　（２）全截面忽略湿接缝效应；　（３）预制截面仅计算预制阶段效应。　采用预制截面对于预制截面的计算是精确的，　可以作为控制张拉阶段应力模型，联合截面可以模　拟整个施工使用过程，但由于程序的限制无法考虑　钢束对截面刚度的调整，全截面模式是目前采用最　多的模拟方法，该计算模型主要误差出现在预制阶　段截面的应力与真实应力误差较明显，但其它荷载　效应误差较小。针对本文特点采用全截面模拟计算　方法，误差可以满足实际工程需要。　荷载作用处的主梁弯矩横向分布，与该处有无横隔　梁大不相同。该处设横隔梁时，弯矩横向分布比较　均匀，直接在荷载作用下的主梁弯矩比较小；若该处　无横隔梁，弯矩的横向分布则非常不均匀。若桥梁　所设横隔梁片数越多，主梁间的横向刚度越大，荷载　分布越均匀，但过多的横隔梁会给桥梁施工带来一　些不便，尤其是位于曲线中桥梁，横隔梁在拼装过程　中，容易出现横隔梁不共面、错台，横隔梁钢筋焊接　质量差或浇注不密实等问题，横隔梁的病害已成为桥　梁常见病害之一。２００８年部颁预应力混凝土简支Ｔ　梁标准图给出最大斜度为３０。，但对于大于３０。预应　计算模型为２４．５ｍ整体式路基３０ｍ预应力简　支Ｔ梁，上部横断面详见图１，标准跨径为３０ｍ，预　制梁长为２９．９２ｍ，计算跨径为２８．８８ｍ，桥面净宽　１１　ｒｎ，主梁高１．７ｍ，相邻梁间距为２．４ｍ，支点处腹　板厚度为０．５ｍ，跨中处腹板厚度为０．２５ｍ。简支端　两端均设置端横梁，端横梁厚度为０．２５ｍ，跨中横隔　力混凝土简支Ｔ梁并没给具体图纸和相关建议，目前　一２４　北　方　交　通　２０１４年第１２期　４　方案确定　社会影响的动迁，保障周边群众良好的生活工作环　境，以及便捷的使用立交上下高速公路，选择方案二　结合上述各方案分析，将五个方案主要指标及　弊端整理如表３：　表３　（即铁岭立交按照原位扩建、改善部分匝道指标、优　化平交口交角）为推荐方案。　９　５　９　５　∞枷回瑚印猢　５　结束语　随着高速公路改扩建项目的逐渐增多，互通立　交改扩建存在的问题逐渐凸显。互通立交改扩建既　方案一　１８０　６６　０　技术指标偏低　要充分利用原有立交区用地及匝道，又要对立交指　标和规模进行改造提升，但受制于出行习惯、密集建　筑物的动迁量和较高的工程造价，改建立交比新建　立交方案选择需要考虑更多、更复杂的因素。本文　７Ｙ；￣－　方案三Ａ　方案三Ｂ　方案三Ｃ　２５０　２８０　３２０　２９０　７０　７０　７０　７０　５２７９．６　８７２４．７　１９６９．２　造价稍高，动迁较多　动迁难度大　距离居民区过　近，污染严重　以一座改建立交为例，详细叙述了方案选择时的各　项注意事项及主要思路，希望能对后续相关项目提　７３００．８　造价高，距离　城区稍远　供一定的参考。　经综合比选，为保证车辆运营安全，避免有较大　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｐｌａｎ　ｏｆ　Ｇｒａｄｅ——ｓｅｐａｒａｔｅｄ　Ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅｓ　ｉｎ　Ｈｉｇｈｗａｙ　Ｂｅｔｔｅｒｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ａｄｄｉｔｉｏｎ　Ｇ＇　一ｚｈｅｎ　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｄｕｒｉｎｇ　ｈｉｇｈｗａｙ　ｂｅｔｔｅｒｍｅｎｔ　ａｎｄ　ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｓｃａｌｅ　ｅｘｐａｎｓｉｏｎ　ｉｓ　ｎｅｅｄｅｄ　ｆｏｒ　ｇｒａｄｅ—　ｓｅｐａｒａｔｅｄ　ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅｓ．Ｂｕｔ，ｃｏｎｆｉｎｅｄ　ｂｙ　ｔｒａｖｅｌ　ｈａｂｉｔｓ，ｒｅｍｏｖａｌ　ａｎｄ　ｒｅｌｏｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｒｏｗｄｅｄ　ｂｕｉｌｄｉｎｇｓａｎｄ　ｈｉｇｈ　，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｃｏｓｔ，ｔｈｅ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｇｒａｄｅ—ｓｅｐａｒａｔｅｄ　ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅｓ　ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｌａｎ　ｉｓ　ｍｏｒｅ　ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄＮｏｔｅｓ　ｆｏｒ　．ａｔｔｅｎｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｍａｉｎ　ｉｄｅａ　ｄｕｒｉｎｇ　ｐｌａｎ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌｓ　ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｐｒｏｊｅｃｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　Ｇｒａｄｅ—ｓｅｐａｒａｔｅｄ　ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅｓ；Ｂｅｔｔｅｒｍｅｎｔ　ａｎｄ　ａｄｄｉｔｉｏｎ；Ｐｌａｎ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　”—’一”＋”——　”—－　”＋“＋”＋－・＋”＋－－＋”＋　”＋・・＋ｎ＋”＋“＋“＋“＋　（上接第２０页）　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｄｉａｐｈｒａｇｍ　ｏｆ　Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　Ｓｉｍｐｌｙ　Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ　Ｓｌｏｐｅｄ　Ｔ　Ｂｅａｍ　ＺＨＡＯ　Ｚｈｉ—ｇｕｏ　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔａｋｉｎｇ　２４．５ｍ　ｉｎｔｅｇｒａｌ　ｔｙｐｅ　ｓｕｂｇｒａｄｅ　３０ｍ　ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｓｉｍｐｌｙ　ｓｕｐｐｏｓｅｄ　ｓｌｏｐｅｄ　Ｔ　ｂｅａｍ　ａｓ　ｅｘａｍｐｌｅ，ｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇ　ｉｆｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｍｏｄｅｌ　ａｇａｉｎｓｔ　ｓｌｏｐｅｄ　Ｔ　ｂｅａｍ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ａｎｇｌｅ　ｌａｒｇｅｒ　ｔｈａｎ　３０。ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　Ｍｉｄａｓ　Ｃｉｖｉｌ　２０１２　ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｆｏｒｃｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍａｉｎ　ｂｅａｍ　ａｎｄ　Ｄｉａｐｈｒａｇｍ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｆｏｕｒ　ｍｏｄｅｌｓ．　ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｍａｄｅ　ａｓ　ｆｏｌｌｏｗｓ：ｔｈｅ　ｐｅａｋ　ｍｉｄｓｐａｎ　ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｂｅｎｄｉｎｇ　ｍｏｍｅｎｔ　ｏｆ　ｍａｉｎ　ｂｅａｍ　ｄｅｃｌｉｎｅｓ　ａｎｄ　ｍｏｖｅｓ　ｔｏ　ｏｂｔｕｓｅ　ａｎｇｌｅ　ｓｉｄｅ　ａｓ　ｔｈｅ　ａｎｇｌｅ　ｇｒｏｗｓ　ｂｉｇｇｅｒ；ｍｉｄｓｐａｎ　ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｂｅｎｄｉｎｇ　ｍｏｍｅｎｔ　ｏｆ　ｍｉｄ　ｃｒｏｓｓ　ｂｅａｍ　ｉｎｃｒｅａｓｅｓ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ　ａｓ　ｔｈｅ　ａｎｇｌｅ　ｇｒｏｗｓ　ｂｉｇｇｅｒ　ａｎｄ　ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｍｉｄ　ＣＲＯＳＳ　ｂｅａｍ　ａｄｄｓ　ｕｐ　ｔｏ　ｆｉｖｅｔｈｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ｖａｌｕｅ　ｏｆ　ｐｏｓｉｔｉｖｅ　，ｂｅｎｄｉｎｇ　ｍｏｍｅｎｔ　ｏｆ　ｅａｃｈ　ｄｉａｐｈｒａｇｍｓ　ｗｉｌｌ　ｄｅｃｌｉｎｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｓｉｍｐｌｙ　ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ　Ｔ　ｂｅａｍ；Ｄｉａｐｈｒａｇｍ；Ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｆｏｒｃｅ；Ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ