基于TCL语言的桥梁主梁挠度提取及预拱度设置

王奎涛，关 伟，叶 博

（山西省交通科学研究院，山西 太原 030006）

1 总挠度

提及主梁预拱度，首先说说主梁挠度，就预应力混凝土受弯构件的总挠度而言，对结构产生向下的挠度主要有：a）结构自重效应（一期+二期恒载作用）；b）活载效应（汽车荷载）。对结构产生向上的挠度主要有：预应力效应。预应力混凝土受弯构件在荷载短期效应组合下的总挠度ωs计算式为[1]：

式中：δpe为永存预加力Npe所产生的上拱值；ωMs为由作用（或荷载）短期效应组合计算的弯矩值引起的挠度值，即 ωMs=ωG1+ωG2+ωQs；ωG1、ωG2分别为梁受一期横载G1和二期横载G2作用而产生的挠度值；ωQs为按作用（或荷载）短期效应组合计算的可变作用弯矩值所产生的挠度值。

计算受弯构件挠度时必须考虑荷载长期作用的影响，《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62—2004）中通过挠度长期增长系数来实现，计算使用阶段预加力上拱值时，预应力钢筋的预加力应扣除全部预应力损失，预应力长期增长系数取2.0。不同混凝土标号的主梁结构所采用的挠度长期增长系数不同，当采用C40以下混凝土时挠度长期增长系数取1.60，当采用C40～C80混凝土时挠度长期增长系数取1.45～1.35，中间强度等级可直线内插取用[2]。C80混凝土及以下标号的混凝土挠度长期增长系数见表1。

表1 不同标号混凝土挠度长期增长系数表

2 实例工程

洪洞恒富东大街某大桥中心桩号为K1+249.156，桥梁全长656 m，前右角90°，跨径布置为（7×30+37.5+65+37.5+10×30）m，该桥主桥采用变截面现浇连续箱梁，引桥采用先简支后连续箱梁。下部结构采用矩形墩、柱式墩，肋式台，钻孔灌注桩基础，全桥平面位于直线段内。

桥梁设计技术标准：a）设计荷载：公路-I级；b）人群荷载：3.5 kN/m2；c）桥面宽度：12.0 m；d）地震动峰值加速度：0.10g；e）设计洪水频率：1/100。

3 主桥结构模型

采用TDV RMV8i有限元软件对桥梁主桥变截面现浇连续箱梁进行建模，实际桥梁结构模型见图1。

图1 主桥结构模型图

4TCL语言编辑

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荷载工况、包络文件提取的TCL语言编辑时应注意以下几点：

a）TCL文件中荷载工况、包络文件名称并不是唯一的，如预应力产生的上拱值“Vy”TCL语言命令第一行set loadcase“PT-SUM”，PT-SUM只是预应力荷载工况，结构分析存在多种荷载工况，将set loadcase“PT-SUM”修改为 set loadcase“SW-SUM”就变成了自重荷载工况下的TCL语言命令了，提取相应自重荷载工况下的结果值。

b）foreach命令为TCL语言中循环命令之一，TCL语言foreach命令格式为：Foreach varname list body，第一个参数varname是一个变量，第二个参数list是一个列表，第三个参数body是一个循环体。提取荷载工况的TCL语言foreach命令是将结构分析计算结果中单元的竖向挠度Vy提取出来，并保存在PT-SUM.xls文件中。

5 主桥结构挠度提取及预拱度设置

从TDV RMV8i有限元软件中提取主桥结构挠度前，须编辑5个荷载工况的TCL语言，分别为结构自重（SW-SUM）、二期恒载（SDL-SUM）、预应力（PT-SUM）、汽车荷载（traffic-SLS.sup），荷载短期效应组合下挠度值（Short-Vy.sup）TCL文件，然后在软件中分别调入这5个文件。考虑挠度长期增长系数后主桥结构挠度计算结果见图2。

图2 主桥结构挠度及预拱度曲线图

从图2可以看出预应力的长期反拱值小于按荷载短期效应组合计算的长期挠度值，主桥结构应设置预拱度。边跨及中跨在除去自重作用的短期效应组合下的最大挠度值分别为：13.6 mm、43.0 mm，均小于规范（JTG D62—2004）限值要求，边跨限值L/300=125 mm，中跨限值L/600=108 mm。预拱度设置采用短期荷载效应组合考虑长期挠度系数的挠度值与预应力产生的反拱值之差。设置时考虑预加力反拱值过大可能造成的不利影响，避免桥面隆起直至开裂破坏。预拱度的设置按最大的预拱值沿顺桥面做成平顺的曲线。

6 结语

TCL语言的编辑与桥梁计算软件的交互使用有时能达到事半功倍的效果，针对桥梁结构计算结果的提取，TCL语言也可以对结构模型进行编辑，用软件调入桥梁结构模型的TCL语言，大大提高工作效率，可供同类型的桥梁结构计算参考。