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1、装配式预应力混凝土连续箱梁桥计算模拟方法研究贾舒阳1，张文1（内蒙古交通设计研究院有限责任公司，内蒙古呼和浩特，010010）摘要：装配式预应力混凝土连续箱梁桥广泛应用于桥梁建设中，目前该类桥梁的简化计算分析方法尚未有较成熟的研究结论，本文结合某已建装配式预应力混凝土连续箱梁桥的验算分析， 探讨该类桥梁的计算模拟方法，或可为该类桥梁的建模分析提供参考。1 研究背景装配式预应力混凝土连续箱梁桥，因其“可工厂批量预制、方便施工”的优点，广泛应用于桥梁建设中， 是目前国内使用最多的一种桥梁结构。目前该类桥梁的计算分析多基于梁格法理论建立模型，仅考虑横梁及主梁对箱梁整体受力的贡献，这种模拟方式不甚准确
2、， 而湿接缝如何模拟、 桥面现浇层对结构的贡献如何考虑，这些问题目前并未有太多研究。本文结合某已建装配式预应力混凝土连续箱梁桥的验算分析， 利用 MIDAS/CIVIL 进行建模分析， 探讨该类桥梁的计算模拟方法。该桥上部结构为装配式预应力混凝土连续箱梁桥，桥宽 12.25m， 跨径 5-20m，由 4 根单箱单室小箱梁装配组成，梁高1m ，现浇湿接缝宽度66cm ，桥面现浇层10cm ，桥面沥青混凝土铺装7cm ，墩顶位置设置宽度为1m的中横梁，箱梁滑动端设置宽 0.5m 的端横梁。该桥设计荷载标准为汽- 超 20级、挂车 -120 级，桥面设混凝土防撞墙， 单向 2 车道。施工顺序为： 架
3、梁现浇湿接缝现浇中横梁现浇端横梁现浇桥面现浇层铺设桥面沥青混凝土。其中，桥面现浇层在中横梁上方设置剪力筋且配置纵横向加强筋，桥面现浇层与中横梁联成整体，浇注中横梁时，中横梁与上方桥面现浇层一次浇筑成型，而其余部分桥面现浇层仅配置抗裂钢筋网，未设置剪力筋。240274101074169016107416901610图 1 预制中梁跨中截面（单位：cm）2741010741690161074169016图 2 预制边梁跨中截面（单位：cm）6624027427466240661225图 3 跨中典型横断面（单位：cm）2 建模方法常用的此类桥梁空间有限元建模方法有梁格法、实体单元法等。（1）梁格法
4、：该方法建模较直观，易于理解，缺点是如何梁格特性选用得准确程度直接影响计算结果的准确性。（2）实体单元法：实体单元法计算结果较接近实际受力状态，但其计算方法复杂，建模需耗费较多时间，不太适合设计人员使用。综上分析，本次验算采用梁格法进行建模分析。3 有限元建模过程（模型一）本次计算分析采用MIDAS/CIVIL 进行，采用梁格法建模，箱梁典型断面如图4-图 6。（1）考虑湿接缝对箱梁纵向刚度的贡献，在建立箱梁截面时，翼缘部分加入了湿接缝的宽度；（2）考虑到桥面现浇层对中横梁刚度的贡献，同时考虑到此次为桥梁验算，应偏于实际考虑，根据现场检测报告，桥面现浇层完好无损，可视为整体参与受力，故建模时，
5、中横梁截面加高10cm以计入桥面现浇层对刚度的贡献；（3）考虑到中横梁、端横梁及湿接缝在箱梁受力过程中起着横向联系的作用，横向联系模拟的准确与否对结构受力有着较大的影响，故分析中重点考虑了横向联系的模拟方式：在墩顶及箱梁滑动端建立横向单元，截面分别采用图6、图 7 所示尺寸。其余部分，箱梁每隔1m设置一道横向联系，截面赋予图8 所示尺寸，以模拟湿接缝对箱梁的横向刚度的贡献。（4）模型全部截面均输入了普通钢筋分布情况，以充分考虑普通钢筋对截面刚度的贡献。（5）赋予上述单元C50混凝土特性，其中湿接缝重量已在纵向截面中考虑，故横向湿接缝单元其材料特性为C50 （重度 =0） 。（6）施工阶段设置为
6、：架梁（设置临时支座支承） 现浇湿接缝现浇中横梁现浇端横梁设置永久支座、拆除临时支座浇筑防撞墙现浇桥面现浇层（除中横梁顶端部分）铺设桥面沥青混凝土。成桥状态桥梁计算模型如图9所示。306100307100101030710020图 4 模型中中梁跨中截面（单位：cm）1003071001030710020图 5 模型中边梁跨中截面（单位：cm）30711020图 6 模型中中横梁纵向截面（单位：cm）10011050110图 7 模型中中横梁横向截面（单位：cm）11050110图 7 模型中端横梁横向截面（单位：cm）10100图 8 模型中现浇湿接缝横向截面（单位：cm）图 9 模型一成桥
7、状态计算模型4 有限元建模过程（模型二）考虑到如今该种桥型计算分析中，通常不考虑湿接缝对横向刚度的贡献，模型二与模型一基本一致，但未建立横向湿接缝单元。成桥状态计算模型如图10所示。4 计算结果及分析利用模型一验算发现，汽 - 超 20 级荷载作用下：第4 跨中梁跨中 1m范围内截面底部开裂且抗剪强度不足；中横梁截面尺寸偏小，该部分配筋率较高，其抗力虽满足要求，但由于中横梁处于超筋状态，依然会产生斜向裂缝。利用模型二验算发现，汽 - 超 20 级荷载作用下：第4 跨中梁跨中 5m范围内截面底部开裂且抗剪强度不足；中横梁截面尺寸偏小，该部分配筋率较高，其抗力虽满足要求，但由于中横梁处于超筋状态，依然会产生斜向裂缝；中横梁横向抗裂刚度不足，梁底开裂。该桥检测表明：该桥第4 跨跨中 0.8m 范围内截面底部开裂，墩顶中横梁梁体斜向裂缝较多。经对比可发现， 模型一验算结论与桥检报告接近，该模拟方法更接近箱梁的实际受力状态。5 结语湿接缝对装配式预应力混凝土连续箱梁的受力有一定影响，在计算分析中，宜适当考虑湿接缝的横向刚度，以使计算结果更加接近实际受力状态。参考文献1蒋欣，蒋丽，董业伟. MIDAS/Civil分体式小箱梁湿接缝模拟方法.城市道路与防洪， 2012
