主梁间距对三跨连续T梁内力的影响分析

刘雪君 贾艳敏 李茂廷

(1.东北林业大学土木工程学院，黑龙江 哈尔滨 150040； 2.中交一公局隧道工程有限公司，河北 高碑店 074000)

主梁间距对三跨连续T梁内力的影响分析

刘雪君1贾艳敏1*李茂廷2

(1.东北林业大学土木工程学院，黑龙江 哈尔滨 150040； 2.中交一公局隧道工程有限公司，河北 高碑店 074000)

以内蒙古宝贝河大桥工程为背景，通过建立不同主梁间距的有限元模型，分析了桥梁的受力情况，探讨了主梁间距对桥梁内力的影响程度，有利于选取合理的主梁间距，保证桥梁结构的安全性。

主梁间距，有限元模型，弯矩，剪力，应力

1 概述

简支转连续体系结构，因可批量生产预制构件，节省了施工时间，加快了施工速度，从而降低了成本等优点而被广泛应用[1]。对于桥梁结构而言，合理的主梁间距，可以提高梁的承载力，增加结构稳定性和安全性，本文对不同主梁间距进行受力分析。

2 主梁受力分析

2.1 主梁间距的选取

依据我国编制的公路桥涵通用图和各地相似桥梁结构的主梁间距尺寸，对于预应力混凝土T梁，为减少预制和吊装的工作量，提高截面效率指标，跨径为40 m的主梁间距一般控制在2.0 m～2.6 m[2]。

本文依托宝贝河大桥的实际桥面宽为12.25 m，在桥宽和主梁个数不变的情况下仅对主梁间距进行分析，选取的主梁间距分别为2.20 m，2.35 m，2.47 m，2.60 m。

2.2 建立有限元模型

利用横向分布系数将荷载分配到单梁上，进而只对三跨连续单梁进行计算即可。应用有限元软件Midas Civil建立跨径40 m桥宽12.25 m的预应力三跨连续单梁模型，梁单元76个、节点77个。选取边跨跨中处的应力与现场试验数据对比验证，测点布置如图1所示，对比结果如表1所示。

表1 应力值对比

由表1可以看出,有限元模型计算得出的应力值与现场实验数据符合良好，模型计算能够反映该T梁桥的真实受力情况。

2.3 受力分析

结构内力分析中需要考虑永久作用(结构的自重、预应力和混凝土的收缩徐变)，汽车荷载(含汽车冲击力)，温度变化。

2.3.1 承载能力极限状态计算结果

依据有限元模型计算结果，各控制截面的最大内力值如图2～图5所示。

从图2，图3可知，随主梁间距增大，各控制截面的弯矩、剪力值随之减小；其中正、负弯矩最大值都出现在主梁间距为2.2 m时，正弯矩最大值16 061.37 kN·m，小于抗力值17 667.61 kN·m，负弯矩最大值为-7 613.75 kN·m，小于抗力值-14 433.34 kN·m。最大、最小剪力出现在主梁间距2.2 m中支点处，最大剪力值为-1 116.81 kN，小于抗力值-2 941.33 kN，最小剪力值为-2 195.24 kN，小于抗力值-3 118.54 kN。由计算结果可知，四种主梁间距均满足规范要求。

2.3.2 正常使用极限状态应力计算结果

依据有限元模型计算结果，控制截面上的抗裂最大应力值和容许应力值见表2～表4。

表2 长期荷载作用下抗裂最大应力值 MPa

表3 短期荷载作用下抗裂最大应力值 MPa

表4 混凝土斜截面最大主拉应力值 MPa

由表2～表4可以得知，长期荷载作用下主梁间距为2.20 m，2.60 m抗裂最大应力值均大于容许值0 MPa，故两种主梁间距不满足规范要求。主梁间距2.35 m，2.47 m应力值都满足规范要求。

在短期荷载的作用下主梁间距为2.35 m，2.47 m抗裂最大应力值均小于容许值-1.855 MPa。主梁间距2.35 m，2.47 m的混凝土斜截面的最大主拉应力值均小于规范限值，故满足规范要求。

2.3.3 持久状况构件应力计算结果

依据有限元模型的计算结果，控制截面的最大应力值和对应最大容许应力值见图6，图7。

由图6，图7可以得知，主梁间距2.35 m，2.47 m在使用阶段的正截面、斜截面计算结果均小于规范限值，满足要求。其中主梁间距2.35 m，2.47 m的上缘最大应力值相近，主梁间距为2.47 m的下缘应力值比主梁间距2.35 m大，接近5%。主梁间距2.35 m各个控制截面处的最大主压应力值均大于主梁间距为2.47 m。

3 结语

根据以上对三跨简支转连续T梁桥不同主梁间距的受力分析，得到如下结论:

1)随着主梁间距的增加，各个控制截面的弯矩、剪力值随之减小。

2)主梁间距为2.35 m，2.47 m的主梁的上缘最大应力值相近，主梁间距为2.47 m的主梁下缘应力值比主梁间距为2.35 m的应力值大，接近5%。主梁间距2.35 m的最大主压应力值在各个控制截面均大于主梁间距2.47 m，并且两种主梁间距均满足规范要求。

[1] 赵智慧.简支变连续梁桥结构体系分析[D].成都：西南交通大学,2010.

[2] 魏晓全.公路T梁桥裂缝成因分析及其合理构造研究[D].重庆：重庆交通大学,2012.

[3] 贾艳敏,高 力.结构设计原理[M].北京：人民交通出版社，2004.

[4] 刘美兰.Midas Civil在桥梁结构分析中的应用[M].北京:人民交通出版社,2012.

[5] JTJ D62—2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

Abstract: Taking Mongolian Baobei river bridge engineering as the background, through establishing different beam spacing finite element model, the paper analyzes beam stress conditions, and explores the influential degree of beam spacing upon internal bridge force, which will be good for selecting rational beam spacing and guaranteeing bridge structure safety.

Key words: beam spacing, finite element model, moment, shearing force, stress

Analysis for the effect of beam spacing on the interal forces of three-span continuous T-beam

Liu Xuejun1Jia Yanmin1*Li Maoting2

(1.CollegeofCivilEngineering，NortheastForestryUniversity，Harbin150040，China； 2.BridgeandTunnelEngineeringCo.,Ltd,ofCCCCFirstHighwayEngineeringCo.,Ltd，Gaobeidian074000，China)

2016-03-17

刘雪君(1990- )，女，在读硕士； 李茂廷(1987- )，男，助理工程师

贾艳敏(1962- )，女，博士生导师，教授

1009-6825(2016)15-0164-03

U448.212

A