預應力混凝土復雜結構梁橋靜力學分析及其實驗研究

摘要：橋梁的靜力學性能是評價橋梁運營狀況和承載能力的重要指標之一?，F(xiàn)以某預應力復雜結構梁為例，介紹了預應力混凝土復雜結構梁橋靜力學實驗的主要內容、方法，同時建立了該橋的ansys有限元模型，驗證了實驗分析的結果，為同類橋梁分析及實驗提供一定經驗和范例。為橋梁的竣工驗收和以后的養(yǎng)護維修工作提供科學依據。

關鍵詞：預應力復雜結構梁橋；靜力學特性；實驗驗證　　
1　前言

一些橫跨大江大河甚至是跨海的橋梁跨度不斷增大，從跨徑達幾百米的拱橋和斜拉橋到跨徑過千米的懸索橋，跨徑越來越大，柔度越來越大?？v觀國內外橋梁建設的歷程可以發(fā)現(xiàn)，我們對橋梁靜態(tài)特性和動態(tài)特性進行了大量的理論分析和實驗研究。新型橋型的出現(xiàn)，橋梁跨度的增大使得一些大型橋梁因靜力性能出現(xiàn)過許多嚴重的甚至是災難性的后果。對大量的橋梁進行現(xiàn)場測試也顯得尤為重要，也可以為以后的規(guī)范提供重要依據。橋梁靜載試驗是測量橋梁在各種靜力荷載工況下的各個控制截面的應力應變及結構的變形，從而確定結構的實際工作性能與設計期望值是否相符，它是檢驗結構的強度、剛度以及其它性能最直接、最有效的辦法。

國內外，許多學者對不同的橋梁進行了靜動力學分析，得到了它們的靜動態(tài)參數(shù)。邵旭東等人對二次預應力梁的徐變進行了理論分析，并且對其承載力進行了試驗研究。林波混凝土收縮徐變提出了新的計算方法，同時用試驗進行了驗證。肖汝誠對超大跨度橋梁在靜風荷載作用下的靜力、動力特性進行了研究。程進對纜索承重橋梁進行了非線性空氣靜力穩(wěn)定性研究，等等。

本文結合工程實例對高架橋預應力連續(xù)梁的靜力學特性進行了分析與研究，并與有限元模擬結果進行了比較。為橋梁的竣工驗收和以后的養(yǎng)護維修工作提供科學依據。

2　高架橋工程概況

長沙市西北環(huán)線高架橋是新建橋梁，于2006年年底竣工通車。西北環(huán)線高架橋、立交橋工程是長沙市二環(huán)線的重要樞紐工程之一，屬于城市快速干道，它的修建，對于完善城市交通布局，緩解長沙市區(qū)交通堵塞，具有非常重要的作用。

為了檢驗橋梁的施工質量，判斷橋梁結構的實際承載能力是否滿足設計要求，對高架橋混凝土預應力復雜結構梁進行了靜力學實驗研究，以便對橋梁的現(xiàn)狀做出科學客觀的評價，并且為橋梁竣工驗收和以后的養(yǎng)護維修工作提供可靠依據。

長沙市西北環(huán)線高架橋和長益立交橋上部結構為C40現(xiàn)澆預應力等截面連續(xù)箱梁：下部結構：基礎D220cm人工挖孔灌注樁，橋墩柱為花瓶式方柱墩。該橋設計荷載為汽超-20級，掛-120；橋面寬度：主橋2×12.8m；上下匝道橋寬8.0m；立交橋凈高：二環(huán)線>5.0m；匝道>4.5m；抗地震基本烈度：7度。結構主要技術參數(shù)：主橋30m，是西北環(huán)線的主橋段，在東西兩側各有一個匝道口，因此結構較為復雜。其俯視圖見圖1。橋梁三維實體模型見圖2。
上部結構：該跨現(xiàn)澆預應力等截面連續(xù)箱梁，采用C40混凝土，箱梁高1.68m，上下兩側匝道橋面寬8.0m，箱梁高1.524m；
主橋橋面：寬12.8m，坡度為1.5％的雙向橫坡；

橋墩：該橋為花瓶式方柱墩，采用C30混凝土；

樁基礎采用D220cm人工挖孔式灌注樁，為C25混凝土；

橋臺：采用輕型橋臺，兩排D150cm人工挖孔式灌注樁基礎；

支座：全橋均采用Qz系列橋梁球形支座；

設計荷載：汽-超20，掛車-120；

抗震烈度：7度。

根據《長沙市西北環(huán)線高架橋工程施工圖設計》圖紙及其附件，通過有限元軟件ANSYS 10.0建立有限元模型(如圖1，圖2所示)。

按照設計荷載：汽-超20，掛車-120對橋梁上部結構進行驗算，并結合《大跨徑混凝土橋梁試驗方法》的相關規(guī)定，確定試驗主要控制截面和實驗內容。

3　復雜結構梁靜力學分析

3．1靜力學分析及其結果

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