某预应力混凝土连续刚构桥温度效应分析

某预应力混凝土连续刚构桥温度效应分析

摘要：本文就某特大预应力混凝土连续刚构桥温度效应进行了分析，通过对比各国不同规范计算得到的纵向温度应力值，对梁体产生的温度应力进行探讨。

关键词：混凝土 刚构桥 温度效应 分析

1、概述

某特大刚构桥，主桥为（83+156+83）m，梁部采用单箱单室腹板箱形截面，梁底采用抛物线平滑过渡。主墩采用双薄壁墩，基础均采用钻孔灌注桩。主梁采用三向预应力体系。主梁采用C50混凝土，主墩采用C40混凝土，承托采用C30混凝土，钻孔桩采用水下C25混凝土。桥面铺装厚10～16cm，采用C40钢纤维混凝土。

2、 不同温度梯度模式的比较分析

2.1 计算模型

该桥采用Midas/Civil建立平面有限元模型，全桥共划分350个单元，其中1～192单元为主梁梁体，193～350单元为薄壁墩、承台以及桩基。整体有限元计算模型见图1。

2.2 不同温度梯度模式下的计算结果及分析

为研究不同温度梯度模式对全桥温度应力分布的影响，选取表1所列的各国规范规定的温度梯度模式进行分析。

2.2.1 各工况作用下计算结果

背景桥在工况1荷载作用下，梁上缘均受压，且在墩顶及中跨跨中处应力最大；梁下缘最大压应力出现在端部位置，而在中跨跨中附近区域出现拉应力；背景桥在工况2荷载作用下，梁上缘均受压，在墩顶及中跨跨中处应力最大；梁下缘基本都受拉，最大拉应力出现在中跨跨中处；背景桥在工况3荷载作用下，梁上缘均受压，最大应力出现在墩顶及中跨跨中区域；梁下缘在端部及墩顶区域受压，其它截面均都受拉，最大拉应力出现在中跨跨中处；背景桥在工况4荷载作用下，梁上缘均受压，最大应力出现在墩顶及中跨跨中处；梁下缘在端部及墩顶区域受压，其它截面均都受拉，最大拉应力出现在中跨跨中处；背景桥在工况5荷载作用下，梁上缘、下缘均受拉，且最大压应力均出现在墩顶区域；背景桥在工况6荷载作用下，梁上缘均受拉，且拉应力沿全桥分布较为均匀；梁下缘除在梁端区域受拉外，其余截面均受压，最大压应力出现在中跨跨中处。

不同工况下主梁关键截面温度应力计算结果见表2。

3、结论

（1） 在各国温梯模式下，梁体将产生较大的温度应力，特别是中跨跨中处将产生较大的拉应力，温度梯度效应对桥梁的应力状态有很大的贡献，其影响不容忽视。

（2） 在工况1～工况4这4种升温模式下得到的截面温度应力分布规律具有一定的相似性：梁体上缘均受压，且最大压应力都分布在墩顶及跨中区域；下缘最大拉应力均出现在中跨跨中区域。

（3）在工况5、工况6这2种降温模式下截面的温度应力分布有较大的差异：工况5作用下梁体上、下缘均受拉，最大拉应力出现在墩顶区域；工况6作用下梁体上缘受拉，下缘除在端部受拉外其它截面均受压。

（4） 不同规范计算得到的温度应力值相差较大。在4种规范规定的升温模式下，新西兰规范计算得到的温度应力最大，而英国BS-5400规范得到的温度应力最小；在2种降温模式下，我国04公路规范计算得到的截面上缘拉应力较英国BS-5400规范得到的拉应力大。

（5） 选择不同的温度梯度模式计算得到的结果有较大差异，设计时应根据结构所在地理环境以及气候条件等确定合适的温差曲线。

参考文献：

[1]魏光坪.单室预应力砼箱梁温度场及温度应力研究[J].西南交通大学学报，1989.

[2]赵剑锋.大跨度混凝土箱梁桥温度场及其效应研究[D].硕士学位论文.成都：西南交通大学，2010.

[3]刘兴法.混凝土结构的温度应力分析[M].北京：人民交通出版社，1991.