系杆拱连续梁桥荷载横向分布研究

・１７６・　第４１卷第１２期　２　０　１　５年４月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩ　ＩＥＣＴＵＲＥ　Ｖｏ１．４１　Ｎｏ．１２　Ａｐｒ．　２０１５　文章编号：１００９—６８２５（２０１５）１２—０１７６—０３　系杆拱连续梁桥荷载横向分布研究　甘水飞　武海飞　于天来　（东北林业大学，黑龙江哈尔滨１５００４０）　摘要：采用Ｍｉｄａｓ　Ｃｉｖｉｌ有限元软件建立空间有限元模型，进行了系杆拱连续梁桥不同的虚拟横、纵梁间距对荷载横向分布影响　的研究，并以齐齐哈尔北大桥为例，运用空间支反力法及杠杆法对该桥活载横向分布系数进行了计算，同时对其计算结果进行了　对比分析，得出了一些有价值的结论，以供参考。　关键词：系杆拱连续梁桥，空间有限元法，杠杆法，荷载横向分布　中图分类号：Ｕ４４１．２　文献标识码：Ａ　岸，主桥全长１４７．７６　ｍ，上部结构采用４０　ｍ＋６０　ｍ＋４０　ｍ三跨连　０　引言　系杆拱连续梁桥由于其具有拱桥的跨越能力大和梁桥对地　续预应力钢筋混凝土系杆拱，双拱肋，为刚性系杆刚性拱。系杆　拱轴线为二次抛物线，拱肋采用等截面工　基适应强两大优点，近年来在我国桥梁建设中得到了广泛应　与拱肋端部刚性连接，边跨拱设吊　用…。对于双片拱肋或者多片拱肋的系杆拱桥等空间结构，应采　字形截面，系杆采用箱形截面，中跨拱设吊杆１３根，５％横坡，通过横梁高度　用空间计算。但空间计算中活载要考虑用空间影响面，这样计算　杆８根，吊杆采用竖直吊杆。桥面双向１．量将非常大。为了简化分析，一般用平面结构来处理分析，活载　的变化调整。行车道板为２８　ｅｍ厚钢筋混凝土板，在横梁挑臂上　设置人行道，人行道１％横坡通过横梁高度调整。桥面布置：３．０　ｍ　在各片拱中的分配用横向分布系数来反映。　目前系杆拱桥荷载横向分布求法的研究成果尚不充分。李　（人行道）＋０．２５　ｍ（护栏）＋１．４　ｍ（系杆）＋０．５　ｍ（护栏）＋　　ｍ（护栏）＋１１．７５　ｍ（行车道）＋０．５　ｍ　国豪　于１９７８年提出电算方法对拱桥横向分布进行了理论计　１１．７５　ｍ（行车道）＋０．５４　ｍ（系杆）＋０．２５　ｍ（护栏）＋３．０　ｍ（人行道），全宽　算，大大减小了计算量。胡肇滋于１９８０年改善了参数　的计　（护栏）＋１．３　ｍ；横梁、吊杆与系杆固接。设计荷载为：城市一Ａ级。北大　算　，完善了不考虑扭转约束的弹性支承连续梁法求横向分布，　３４．　并于１９８１年提出考虑扭转约束的弹性支承连续梁法理论，使横　桥桥梁上部总体布置见图１。向分布数值更接近实际值　。娄延会　于１９９９年，采用不考　虑扭转约束的弹性支承连续梁法和考虑扭转约束的空间支反　力法对三拱肋系杆拱桥横向分布进行研究，研究发现前者求　得的横向分布系数普遍偏小，边拱肋处差值较小，中拱肋处差　值较大，且得出系杆拱横向分布沿纵向变化与简支梁有着类　似的规律。　ａ）１／２立面　７×４００：２　８００　．６００ｘ２　．为了进一步研究系杆拱连续梁桥空间结构荷载横向分布系　数的影响规律，本文以齐齐哈尔北大桥为研究背景，采用空间有　限元模型研究虚拟横、纵梁间距对荷载横向分布的影响；采用考　虑扭转约束的空间支反力法计算荷载横向分布系数，即直接在空　间结构上作用单位力，先求出各横梁的支反力影响线，再求出荷　车道中心线　ｂ）ｌ，２平面　桥　梁　中　心　线　载横向分布系数；将空间有限元法计算的荷载横向分布系数、空　图１北大桥桥梁上部总体布置图　间支反力法计算荷载横向分布系数与杠杆法计算值进行了比较，　２横向分布研究　探讨简化计算方法的有效性。　２．１　空间有限元法横向分布研究　１　工程简介　北大桥坐落于黑龙江省齐齐哈尔新江路东端，横跨劳动湖两　，…】　…】　２．１．１　空间有限元法模型的建立　本文采用Ｍｉｄａｓ　Ｃｉｖｉｌ　２０１２软件建立该桥空间模型。拱肋、系　Ｈｏｌｄｉｎｇ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｍｅｔｒｏ　ｓｈｉｅｌｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｎｏ．８　ｌｉｎｅ　ｐｈａｓｅ　ＩＩ　Ｚｈａｏ　Ｙｕ　Ｗｅｉ　Ｈｏｎｇｈｕ　（Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅ￣ｉｆｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅ　ｎｇ　１０００２４，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｌｏｎｇ　ｄｏｗｎｔｉｍｅ　ｗａｉｔｉｎｇ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｇｒｏｕｎｄ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｉｎ　ｓｈｉｅｌｄ　ｔｕｎｎｅｌ　ｃｏｎ—　ｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｔｈｅ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ，ｔａｋｉｎｇ　ｔｈｅ　ｈｏｌｄｉｎｇ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｍｅｔｒｏ　ｓｈｉｅｌｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｎｏ．８　ｌｉｎｅ　ｐｈａｓｅ　ＩＩ　ａｓ　ａｎ　ｅｘａｍｐｌｅ，ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ　ｔｈｅ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｄｏｗｎｔｉｍｅ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｋｅｙ　ｐｏｉｎｔｓ　ｏｆ　ｄｏｗｎｔｉｍｅ　ａｎｄ　ｄｏｗｎｔｉｍｅ　ｐｅｒｉｏｄ，　ｓｏｌｖｅｄ　ｔｈｅ　ｍｕｄ　ｌｏｓｓ，ｇｒｏｕｎｄ　ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｄｏｗｎｔｉｍｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｈｉｅｌｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｈｏｌｄｉｎｇ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｇｒｏｕｎｄ　ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　收稿日期：２０１５—０２－０９　作者简介：甘水飞（１９９０－），男，在读硕士；武海飞（１９８８．），男，在读硕士；　于天来（１９６５－），男，博士，教授　第４２　０　　卷墓１１　５　４智　年　月２　甘水飞等：肖小　守：系杆拱连续梁桥荷载横向分布研究　尔什伏］壬纸米　ｒ１　戳儇ｌ口Ｊ刀’　研九　・１７７・　杆、横梁均采用空间梁单元模拟，吊杆采用桁架单元模拟，虚拟横　系数随着虚拟纵梁间的增大有减小的趋势，最大相对差异值为　梁和虚拟纵梁均采用容重为０的梁单元模拟，系杆、横梁与吊杆固　０．２％，且最大差异在支点附近，跨中附近几乎无差异。　接处共用节点。为了研究虚拟横梁和虚拟纵梁间距对系杆拱连续　梁桥横向分布的影响规律，分别采用了不同的虚拟横梁和虚拟纵　梁间距。为叙述方便，假设实际横梁间距为ａ，具体做法为：　７８Ｏ　７７５　据　７７０　厄　７６５　在虚拟纵梁间距采用实际纵梁间距时，虚拟横梁间距ｏ　依次　取ａ，０．５ａ，０．２５ａ，０．１２５ａ；在虚拟横梁间距为实际横梁间距时，虚　拟纵梁间距ｂ依次取１．０ａ，１．５ａ，２．０ａ，２．５ａ。　通过变虚拟横、纵梁间距共建立８个空间模型，典型的１／４桥　蜒　７６ｏ　７５５　横梁号　梁空间模型见图２。　图２北大桥空间模型　２．１．２荷载横向分布系数求法　本桥为双肋拱梁桥，由于结构对称，在左拱肋侧第ｉ根吊杆、　系杆、横梁的节点处施加竖向作用力１　ｋＮ，得出左拱肋侧相应作　用点处挠度艿　在右拱肋侧第ｉ根吊杆、系杆、横梁的节点处施加　竖向作用力１　ｋＮ，得出左拱肋相应作用点处挠度＆，则荷载横向　分布影响线竖标值公式　为：　叼　：粤　（１）　∑岛　＝１　左拱肋第ｉ根横梁与系杆的荷载横向分布影响线为　与　点之间的连线。在荷载横向分布影响线上，进行最不利布载，并　考虑多车道折减，求得不同车道布载作用下汽车荷载的横向分布　系数。经计算比较，在６车道偏载时荷载横向分布系数最大，故　以下的荷载横向分布系数均为６车道布载作用下的荷载横向分　布系数。　：　２．１．３　虚拟横梁间距对横向分布系数的影响规律　在虚拟纵梁间距不变时，虚拟横梁间距ａ　依次取ａ　ａ，ａ　＝　池　０．５ａ，ａ　＝０．２５ａ，ａ　＝０．１２５ａ，横向分布系数随虚拟横梁间距的变　化规律见图３。　＋ａ　＝０．１２５ａ　７７５　十ａ　＝０．２５ａ　—●ｒ　＝０．５ａ　侣　７７０　—●一ａ　隶　厘　７６５　蜒　７６０　１　２　３　４　５　６　７　８　９　１０　ｌｌ　ｌ２１３ｌ４　ｌ５　横梁号　图３虚拟横梁间距对拱桥荷载横向分布系数的影响图　图３数据表明：在虚拟纵梁间距不变时，随虚拟横梁间距的　增大，荷载横向分布系数减小，但对于双肋拱而言，影响不大，横　向分布系数最大差异仅为０．２８％。　２．１．４　虚拟纵梁间距对横向分布系数的影响规律　在虚拟横梁间距不变时，虚拟纵梁间距ｂ依次取ｂ＝ａ，ｂ＝　１．５ａ，ｂ＝２．０ａ，ｂ＝２．５ａ，横向分布系数随虚拟纵梁间距的变化规　律见图４。　图４数据表明：在虚拟横梁间距不变时，汽车荷载横向分布　图４虚拟纵梁间距对拱桥荷载横向分布系数的影响图　２．２荷载横向分布系数的比较分析　本文采用杠杆法及空间支反力法　分别对该桥的荷载横向　分布系数进行了计算。采用空间支反力法计算荷载横向分布系　数时，直接在空间结构上作用单位力。先求出各横梁的支反力影　响线，再求出荷载横向分布系数，在模型中考虑了横梁扭转刚度　的影响。杠杆法计算的荷载横向分布系数为１．７８２，各算法的荷　载横向分布系数见表１和图５。　表１　各算法的荷载横向分布系数表　横梁号　空间支反力法　空间有限元法　杠杆法　ｌ　１．丁瑁　Ｉ．７６３　１．７８２　２　１．７７６　１．７６４　１．７８２　３　１．７７６　１．７６９　１．７８２　４　１．７７７　１．７７５　１．７８２　５　１．７７９　１．７７６　１．７８２　６　１．７８ｌ　１．７７１　１．７８２　７　１．７８２　１．７６５　１．７８２　８　１．７８２　１．７６２　１．７８２　９　１．７８３　１．７６１　１．７８２　１０　１．７８　Ｉ．７６３　１．７８２　１１　１．７８　１．７６６　１．７８２　１２　１．７８　１．７６９　１．７８２　ｌ３　１．７８　１．７７１　１．７８２　１４　Ｉ．７８　１．７７２　１．７８２　ｌ５　１．７８　１．７７２　１．７８２　—・一空间支反力法　＋空间有限元法　＋杠杆法　横梁号　图５各算法的荷载横向分布系数图　表１和图５数据表明：杠杆法、空间支反力法及空间有限元法　计算的桥跨各断面的荷载横向分布系数十分接近，杠杆法与空间　支反力法、空间有限元法的相对最大误差分别为１．１７％，０．３４％。　３结语　通过本文研究得出以下结论：　１）在虚拟纵梁间距不变时，随虚拟横梁间距的增大，荷载横　向分布系数随之减小，但对于双肋拱而言，影响不大，横向分布系　数最大差异仅为０．２８％。　２）在虚拟横梁间距不变时，汽车荷载横向分布系数随着虚拟　纵梁间距的增大有减小的趋势，最大相对差异值为０．２％，且最大　差异在支点附近，跨中附近几乎无差异。　３）对于双肋的系杆拱连续梁桥，在进行空间分析时，虚拟纵、　横梁的间距对系杆与拱肋的荷载横向分布系数无明显影响，可不　考虑。　４）杠杆法、空间支反力法及空间有限元法计算的桥跨各断面　．第４１卷第１２期　１７８・　２　０　１　５年４月　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ　山　西　建　筑　Ｖｏｌ１．４１　Ｎｏ．１２　Ａｐｒ．　２０１５　文章编号：１００９—６８２５（２０１５）１２—０１７８・０２　桥梁工程试验检测对工程质量控制的重要性　高　祥　（太原市筑鑫市政工程检测有限公司，山西太原０３００２４）　摘要：针对桥梁工程中的试验检测，指出了试验检测对于工程质量控制的重要性，并介绍了桥梁工程中进行试验检测的主要内　容，探讨了加强桥梁工程试验检测工作的措施，以确保试验检测的效果。　关键词：桥梁，试验检测，工程质量，控制，重要性　中图分类号：Ｕ４４６　文献标识码：Ａ　当前我国的桥梁越来越多，不仅仅局限于一些地理环境较为　量，对于桥梁工程质量的保障作用也是桥梁工程试验检测工作最　恶劣的山区会存在较多的桥梁工程建设，在我国的很多城市当中　为重要的作用所在，这一目的的达成主要是通过试验检测工作来　也存在着较多的市政桥梁工程，无论是对于哪种桥梁工程建设来　加强对于桥梁工程中所涉及到的所有施工材料、施工机械设备以　说，我们都需要加强其质量的管理和控制，只有确保了桥梁的施　及施工产品进行严格的试验检测，根据其试验检测的合格与否确　工质量才能够保障桥梁后期使用的安全性，当前我国建设部门也　定整个桥梁工程的质量，与此同时，试验检测也在最大程度上保　已经充分的认识到了这一点，并且在施工建设中对于桥梁工程质　障了桥梁的质量；　量的关注度逐步提高，对于工程质量的管理和监理工作也极为重　２）在桥梁工程中合理的利用试验检测还能够有效地控制工　视，但是与此同时，仍然会存在一些质量问题，究其原因，我们发　程施工成本，尤其是具体到施工材料的检测上，不仅仅能够避免　现有些质量问题是因为试验检测工作不到位导致的，无论是对于　不合格材料的使用、杜绝施工损失的存在，还能够针对当地较近　施工材料的试验检测，还是对于桥梁工程的试验检测，如果存在　的一些施工材料进行施工试验检测，测试其能否被直接使用，如　失误，必然会忽视一些问题的存在，并且直接影响到桥梁的质量，　果测试结果合格就避免了施工材料长途运输的麻烦，就地取材节　因此，加强对于桥梁工程施工中试验检测工作的重视程度，保障　省了大量的施工成本，这也是施工单位和建设单位都比较关心的　试验检测的效果对于桥梁工程施工来说极为关键。　一个问题；　１　桥梁工程试验检测的重要性　３）在桥梁工程中恰当的使用试验检测手段还能够在较大程　桥梁工程施工过程中合理的运用试验检测技术是极为必要　度上促进一些新技术的研究和推广，因为试验检测工作并不仅仅　的，这种重要性和必要性不仅仅体现在其对于桥梁工程的质量保　是针对于施工材料或者是工程项目进行检测，还需要针对具体的　障意义上，在很大程度上还能够促进整个桥梁工程的进步和发　施工技术进行必要的检测，在此过程中，桥梁工程施工中所采用　展，具体来说，试验检测工作对于桥梁工程的重要性和必要性主　的一些新技术也必须经过相应的试验检测，所以对于一些新技术　要体现在以下几点：　来说，经过了试验检测的认可就能够在更大范围内得到推广使　１）在桥梁工程施工中采用试验检测能够有效保障施工的质　用，进而提高了新技术的使用范围，而试验检测的结果也能够进一　的荷载横向分布系数十分接近，杠杆法与空间支反力法、空间有限　续梁而言，采用杠杆法计算其荷载横向分布系数具有足够的精度。　参考文献：　１９８４（３）：１－２１．　元法的相对最大误差分别为１．１７％，０．３４％。对双肋的系杆拱连　［４］　胡肇滋．用弹性连续梁法求桥跨结构横向分布系数之研究　Ｉ［Ｊ］．东北林业大学学报，１９８０（４）：５１．６４．　［５］　胡肇滋．用弹性支承连续梁法求桥跨结构横向分布系数之　研究Ⅱ［Ｊ］．东北林业大学学报，１９８１（１）：８９－９９．　［６］　娄廷会，易建国，周宗泽．三片拱肋系杆拱桥活栽横向分布　计算的探讨［Ｊ］．上海公路，１９９９（ｓ１）：１１２－１１４．　［１］　柴增铧，曹永睿．三拱肋下承式系杆拱桥力学特点分析［Ｊ］．　公路交通技术，２０１３（３）：５Ｏ－５２．　［２］　李国豪．拱桥荷载横向分布的理论分析［Ｊ］．同济大学学报　（自然科学版），１９７８（１）：３－３０．　［７］　刘　华，叶见曙，俞博，等．桥梁荷载横向分布系数计算方　［３］　李国豪．拱桥荷载横向分布实用计算［Ｊ］．同济大学学报，　法［Ｊ］．交通运输工程学报，２００９，９（１）：６２—６６．　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　ｌｏａｄ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｉｅｄ—ａｒｃｈ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｇｉｒｄｅｒ　ｂｒｉｄｇｅｓ　Ｇａｎ　Ｓｈｕｉｆｅｉ　ＷｕＨａｉｆｅｉ　ＹｕＴｉａｎｌａｉ　（Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ　１５００４０，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｓｏｆｔｗａｒｅ，Ｍｉｄａｓ　Ｃｉｖｉｌ，ｔｏ　ｉ１１ｕｓｔｒａｔｅ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　ｌｏａｄ　ｄｉｓｔｉｂｕｔｉｒｏｎ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｖ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｖａｌｓ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒ—　ｅｎｔ　ｈｏｒｉｚｏｎｔｌａ　ａｎｄ　ｖｅｒｔｉｃａｌ　ｖｉｔｒｕａｌ　ｂｅａｍｓ　ｏｆ　ｔｉｅｄ　ａｒｃｈ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｇｉｒｄｅｒ　ｂｒｉｄｇｅ　ｂｙ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇ　ａ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｉｆｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｍｏｄｅ１．Ａｓ　Ｑｉｑｉｈａｒ　ｎｏｒｔｈ　ｂｒｉｄｇｅ　ｆｏｒ　ｅｘａｍｐｌｅ，ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｃａｌｃｕｌａｔｅ　ｔｈｅ　ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ　ｏｆ　ｌｉｖｅ　ｌｏａｄ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｂｒｉｄｇｅｓｐａｃｅ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｒｅａｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　ｌｅｖｅｒ　，ｍｅｔｈｏｄ　ａｒｅ　ａｐｐｌｉｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｓｅｄ．Ｓｏｍｅ　ｖａｌｕａｂｌｅ　ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ　ａｒｅ　ｏｂｔａｉｎｅｄ。ｆｏｒ　ｒｅｆｅｒｅｎｅｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｉｅｄ・ａｒｃｈ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｇｉｒｄｅｒ　ｂｒｉｄｇｅｓ，ｓｐａｃｅ　ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ，ｌｅｖｅｒ　ｍｅｔｈｏｄ，ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　ｌｏａｄ　ｄｉｓｔｉｂｕｔｉｒｏｎ　收稿日期：２０１５—０２．１２　作者简介：高祥（１９７３一），男，工程师