gA三跨变截面预应力混凝土双箱双室并联连续箱梁桥的空间受力分析研究.docx

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gA三跨变截面预应力混凝土双箱双室并联连续箱梁桥的空间受力分析研究

三跨变截面预应力混凝土双箱双室并联连续箱梁桥的空间受力分析研究

[录入者：

zxl1921| 时间：

2006-07-1712:

36:

46|作者：

陈菁菁,姚永丁,陶舍辉,项贻强| 来源：

公　路　交　通　科　技]

为了适应城市交通的需要,现在一般城市道路桥

梁要求修建双向6车道或双向8车道,桥梁横向宽度

达到甚至超过30m。

这样宽的桥梁若采用连续箱梁结

构,横向拼接方式多半是双箱刚接并联或双箱分离。

由于桥梁的横向宽度较大,宽跨比增大,加之各箱室

桥面板和横隔板的刚接作用,使得各箱室和桥面板共

同参与工作,空间效应将十分显著。

设计中,工程师

为了简化计算,往往是取并联的半幅桥或单箱采用平

面杆系理论进行设计计算,而忽略了主梁横向协同工

作效应。

这样,势必造成设计的状态与实际桥梁的工

作状态有出入,过高地估计设计内力,造成了材料的

浪费和工程投资增加。

目前,在设计此类桥梁时横向

分布的计算还没有得到很好的解决。

因此,研究此类

桥梁的空间受力特性和横向分布作用,不仅具有理论

意义,而且具有工程实用价值。

1　工程背景

本文以一座三跨（30m+50m+30m）变截面预应

力混凝土双箱双室并联连续梁结构为例（见图1）,

桥梁全宽30m,其中车行道宽15m,两侧绿化带宽

215m,非机动车道宽115m,人行道和栏杆宽315m。

分南北半幅桥,每侧半幅箱梁宽15m,两半幅箱梁有

9道加筋横隔梁连接,如图1中1O9的位置,3和7位

置（桥墩支点）的横隔板厚100cm,1和9位置（桥

墩台附近）的横隔板厚60cm,其它位置横隔板厚

30cm。

主梁采用双箱双室断面,每个箱梁顶宽15m,

底宽10m,箱梁支点处梁高218m,跨中梁高117m,

箱底缘从根部到跨中按二次抛物线变化,箱梁底板厚

©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.

20～50cm,腹板厚35～60cm,顶板厚22～55cm。

设

计荷载汽车O20级、挂车O100,人群荷载415kN/m2,

混凝土设计标号C50,预应力筋采用Φj15124高强低

松弛270级钢绞线。

图1　桥梁纵横向断面图（单位:

cm）

2　空间分析与试验对比

211　有限元分析模型

实际上,作用在桥面上的荷载沿横向通过桥面板

和多根横隔板向相邻主梁传递时的受力性能是很复杂

的,以往的各种桥梁荷载横向分布理论均不能真实地

模拟这类桥梁的受力特征。

这里采用空间有限元来模

拟桥梁双幅受力的实际状态,它能够较为准确地反映

荷载作用下桥梁横向刚度对桥梁变形和内力的影响。

分析时,采用壳单元划分了8144个单元,建立有限

元模型如图2。

并以跨中截面作用两辆重300kN车辆

荷载（如图3）时,中跨跨中截面挠度和混凝土应力

的横向变化来说明双幅桥协同工作的状态及横隔板对

横向受力的影响。

图2　有限元分析模型

图3　加载位置示意

212　计算模型参数分析

在进行空间有限元分析时有两个值得注意的参

数。

一个是混凝土弹性模量的取值,通常混凝土弹性

模量实测值比《桥规》规定的设计值偏高,所以计算

模型中混凝土的弹性模量应该按实测值取值,本次计

算根据施工单位提供的实测值C50混凝土的弹性模量

取317×104MPa;另一方面为了考察双幅受力的协同

工作效应和横隔板的作用,研究这类桥横向刚度的影

响。

这里选取了双幅并联受力有横隔板、无横隔板

（即双幅间仅桥面板处刚性连接）和单幅受力有横隔

板（横隔板的设置同双幅受力情况）、无横隔板4种

受力模式,进行空间有限元分析,对控制截面分别给

出了有关分析结果（图4及表1）,从中发现:

（1）双幅受力时比单幅受力的计算截面最大挠度

减小了30%左右,顶板最大压应力相差30%左右,

因而荷载作用一侧半幅桥时另半幅箱梁分担荷载的作

用不应忽视。

（2）有横隔板参与受力比无横隔板时截面最大挠

度值均减少了30%左右,顶板最大压应力双幅桥受

时相差40%左右;受力变形图显示有横隔板时箱梁

截面的变形基本上是刚性变形,而双幅无横隔板的受

力模式在受到偏心荷载时箱梁截面产生了畸变变形,

可见横隔板对横向刚度的贡献显著,特别是双幅桥共

同受力时其作用更为突出。

（3）截面最大拉、压应力（MX、MN）位置4种

三跨变截面预应力混凝土双箱双室并联连续箱梁桥的空间受力分析研究　陈菁菁等

37　

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受力模式下都不相同;最大挠度的位置也发生变化,

双幅桥共同受力时处于加载幅的外侧,单幅桥受力时

处于截面中线附近。

图4　4种受力模式空间分析对比图

不同受力模式下截面挠度、应力空间理论计算值比较表1

中跨跨中截面

挠度（mm）

最大值δ1δ2δ3δ4δ5δ6

纵向应力（MPa）

顶板（MN）底板（MX）

双幅桥

计算模式

有横隔板11403113431122211005016470146101342-0133601305

无横隔板11856116421167011380015050136601310-0159501322

单幅桥

计算模式

有横隔板11797117471177611747----0150201367

无横隔板21052117931190911793----0162101326

213　荷载试验研究

为了进一步说明双箱双室并联连续箱梁桥的横向

刚度影响和空间有限元法分析的有效性,本文在上述

理论研究分析的基础上,进行了实桥的荷载试验研

究。

试验研究的内容主要有:

双箱双室并联连续箱梁

跨中截面的挠度分布规律,中跨跨中、边跨跨中截面

箱梁上、下缘纵向应力沿横向的分布等。

限于篇幅,

荷载试验的详细情况在此不作阐述,只引用试验实测

数据以说明问题。

测点编号

实测

挠度值

（mm）

空间理论

计算值

（mm）

空间理论

校验系数

平面理论

计算值

（mm）

平面理论

13119413374%653%

22194412170%649%

32155319365%643%

41176217364%-29%

50194116358%-16%

图5　中跨跨中截面实测挠度值与计算值对比

　　图5给出了该桥中跨跨中截面最不利弯矩控制加

载情况下,中跨跨中截面挠度沿横桥向变化的试验及

理论分析结果。

图6为该桥中跨跨中截面、边跨跨中

截面在其最不利弯矩控制加载情况下,实测应力与理

论计算值的比较。

从图5可见:

实测挠度值最大还不

到平面理论计算值的60%,而与空间分析计算值的

趋势相同,幅值也较为接近。

说明在桥梁实际工作状

态中横向刚度的影响不容忽视。

箱梁实测值与空间计

算值还有一定的误差,主要是由于在进行空间模拟计

算时,未计入桥面铺装以及桥梁预应力钢筋和非预应

力钢筋对桥梁刚度的贡献。

另从图6可见,箱梁上、

下缘实测应力与平面理论计算值相差较大,而与空间

理论计算值吻合较好,说明平面设计理论分析计算这

类桥梁,存在较大的局限性。

但总的来说,对于双幅

并联的桥梁,取半幅桥认为其独立受力来进行截面设

计以满足设计承载力的要求,是偏于安全的,同时也

造成了一定程度的材料浪费和工程投资的增加。

因

此,准确分析横向宽度较大或横向刚度影响较大的桥

梁,必须进行空间分析,以客观地把握桥梁的实际工

作性能。

3　结论

由以上的分析研究可以得出以下结论:

（1）双箱双室并联箱梁桥两半幅桥实际上并不是

公路交通科技　2003年　第5期

38　

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图6　箱梁桥典型截面实测应力值与计算值对比

独立承载,而是协同工作的;不考虑另半幅参与受力

分布,将导致设计内力的过高估计。

（2）横隔板对提高桥梁的横向刚度有很大的作

用,特别是当桥梁横向宽度较大时,不计其对横向刚

度的影响,计算结果会有较大的偏差;增加横隔板则

可以一定程度上避免箱梁的畸变、翘曲、剪力滞现

象,改善箱梁的横向受力。

因此,在设计宽度较大桥

梁时,应适当增加横隔板。

（3）双幅并联的连续箱梁桥的空间受力特性和横

向分布较为复杂,采用一般的桥梁横向分布理论难以

奏效。

实际设计分析时,应根据结构的具体布置,采

用空间分析理论方法,才能获得较为真实的结果。

参考文献:

[1]　李国豪,石洞1公路桥梁荷载横向分布计算（第三版）[M]1

人民交通出版社,19891

[2]　程翔云1梁桥理论与计算[M]1人民交通出版社,19901

[3]　中华人民共和国交通部1公路桥涵设计规范（合订本）[S]1

人民交通出版社,19871

[4]　WalterPodolny1ConstructionandDesignofPrestressedConcreteSegmen2

talBridge[M]1AWileyOIntersciencePublication,19821

（上接第33页）碎石料的σ1-σ3～εa关系接近于双

曲线,可用双曲线拟合。

②体变曲线接近于抛物线,

可用抛物线拟合,以反映碎石土的剪胀变形特点,特

别是在围压较小时。

③单向压缩条件下,轴向应力与

轴向应变的关系曲线接近于幂函数曲线,压缩模量随

轴向应力呈幂函数变化。

亲爱的朋友，上文已完，为感谢你的阅读，特加送另一篇范文，

如果下文你不需要，可以下载后编辑删除，谢谢！

矿井水灾事故专项应急演练方案

1应急演练目的、意义和目标

1.1应急演练目的

①评估我矿水灾事故的应急准备状态，发现并修改我矿水灾事故专项应急预案和执行程序中存在的缺陷和不足；

②评估我矿在发生水灾事故时的应急能力，识别处理水灾事故的资源需求，澄清相关单位和人员的应急职责，改善水灾事故应急救援中的组织协调问题；

③检验应急响应人员对水灾事故应急预案及执行程序的了解程度和实际操作技能；同时，通过调整演练难度，进一步培训和提高应急响应人员的业务素质和能力；

④提高全员安全意识。

1.2应急演练意义：

为了进一步增强煤矿应对水灾事故的快速反应能力、应急处理能力和协调作战能力，提高米田煤矿的应急救援水平，切实保障人民生命和公司财产的安全，米田煤矿特组织本次应急救援演练。

1.3应急演练目标

1.3.1报警

当发生水灾事故时，由现场施工单位当班第一责任者采用电话报警的方式进行报警。

1.3.2接警处警

调度室接到事故报警后，调度室调度员立即向当天矿值班长和应急救援领导小组组长（矿长）汇报，同时通知水灾应急演练指挥部有关人员到调度室待命，根据指挥部意见，启动水灾应急救援预案。

1.3.3应急指挥

①基层单位：

一旦发生矿井水灾事故，现场施工单位立即成立水灾事故现场处置小组，掘进队当班第一责任者为小组长。

②矿级应急指挥：

矿调度室接到事故报警后，矿成立矿井水灾事故应急演练小组，指挥部设在矿调度室。

1.3.4应急行动

①基层单位应急行动

现场组织人员按照避灾路线撤离至安全地点。

模拟底板涌水的疏、排；

②矿级应急行动

矿调度室通知相关泵房，由开泵人员立即开动工作、备用水泵开始排水；同时检查检修水泵的完好状况，保证检修水泵能够随时投入运转。

2应急演练原则

①安全第一、以人为本的原则。

②统一领导、分级负责的原则。

③反应迅速、措施果断的原则。

④部门配合、分工协作的原则。

3应急演练类型和时间地点

3.1应急演练类型

本次演练演练为实战检验性演练

3.2应急演练时间

本次演练时间2012年3月10日八点班9：

00－10：

35。

如果演练当日出现特殊情况，应急预案演练可顺延或提前。

3.3应急演练地点

①110401运输巷工作面

②矿调度室

4应急演练组织机构

4.1应急演练领导小组

组长:

陈　仕

副组长:

董永海

成员：

孔家稳何兴八张蛮敖成卫胡荣兴

黄志党李登学牛建毕封志平

职责：

负责水灾事故应急演练活动全过程的组织领导，审批决定演练的重大事项。

4.2策划部

①总策划：

彭家福

职责：

负责演练准备、演练实施、演练总结的组织实施。

②文案组

组长：

孔家稳

③协调组

组长：

陈　仕

④控制组

组长：

董永海

4.3评估组

共设四个评估组，每组2人。

（评估组建议由安监队人员组成，每组2人，1人评估，1人记录）

第一组：

位置：

110401运输巷工作面

记录和评估水灾演练现场报警、现场处置小组成立及现场应急处置情况

第二组：

位置：

调度室记录和评估主井采区工作。

记录和评估调度室接警、处警、矿井水灾应急演练小组成立、应急指挥部人员到位、应急指挥、协调情况。

5演练情景设计

5.1应急演练概述：

110401运输巷工作面，目前已施工28m，煤层平均厚度2.62米，110401运输巷工作面安设有一部能直通调度室的电话。

2013年3月10日下午3:

00时，安全矿长组织召开矿井水灾应急演练预备会议，进一步确认各演练情景准备情况，确认准备完毕后，安全副矿长要求各参演单位及装备务必于2012年3月10日上午8:

30分准时到位，2013年3月10日上午9:

00时准时开始演练。

2013年3月10日上午9:

00时，该巷工作面后138m，发生掘进工作面滞后突水，突水水量60m³/h。

2013年3月10日9：

00，演练总指挥宣布应急演练开始。

5.2演练情景1报警、现场处置小组成立及现场处置

地点:

110401运输巷工作面

总指挥宣布演练开始后，调度室用电话通知110401运输巷工作面评估组人员，评估人员通知当班第一责任者演练开始。

5.2.1水灾事故发生撤人

9：

05分，当班第一责任者在掌子头后130m处发现巷道顶板地鼓，随后发生巷道顶板突水，当班第一责任者喊“顶板出水了，人员赶快撤离”，并且立即通知班长，班长带领全部人员撤离到运输石门盘口，当班第一责任者最后撤离，由当班第一责任者在运输石门盘口清点人数。

5.2.2报警

当班第一责任者清点人数后，当班第一责任者立即向调度室汇报模拟水灾的具体情况。

汇报内容为：

顶板突水位置、顶板突水大致水量、顶板突水人员撤出情况、支援需要以及现场处置方法。

5.2.3现场处置小组成立

当班第一责任者报警后，立即着手成立水灾事故现场处置小组

组长：

当班第一责任者

副组长：

当班班长

成员：

当班全体人员

5.2.4水灾事故现场处置

110401运输巷顶板突发性涌水，突水点不易堵，应采取疏导措施，现场人员应尽量使涌水沿水沟流入水仓，同时清理水沟及两侧的浮煤、杂物，减少进入水仓的杂物。

5.3演练情景2调度室接警、处警、矿井水灾应急演练小组成立、应急指挥、协调情况。

地点：

调度室

5.3.1接警、处警

9时10分，调度室接到现场报警后，迅速向值班矿长和应急救援领导小组组长（矿长）汇报，同时通知水灾应急演练指挥部有关人员到调度室待命，根据指挥部意见，启动水灾应急演练方案。

5.3.2矿井水灾应急演练小组成立

9时20分，矿井应急演练领导小组成员接到通知后到达调度室，矿井应急演练小组随即成立。

5.3.3应急指挥

调度室电话通知各井下人员撤离。

5.6应急结束：

①10时00分，中央水仓向救援小组汇报：

中央水仓工作、备用水泵工作正常。

②10时20分，1191机巷汇报：

排水路线（自流）沿途浮渣、浮煤、杂物已清理干净，机巷底板突水沿水沟流入井底水仓。

④调度室接到各处水灾应急演练情况汇报，立即报告应急演练小组，应急救援小组经过认真研究分析，认为本次水灾应急演练目标已全部实现，宣布水灾应急演练全部结束，恢复正常状态。

6演练工作准备

6.1分析演练需求

①人力资源需求

掘进队20人（其中一名跟班干部，三名班长，井下11名职工，井上5名职工），机电队2人，安检队10人，调度室3人、机电队中央水仓水泵司机2人。

②场地资源需求

110401运输巷

调度室

③物资器材需求

A、110401运输巷掌子头后5m，供水管路安装三通一个，演练开始后，打开阀门作为模仿水灾水源；

B、铁锨、镐各5把（1191机巷演练挖水沟、请浮渣用）

④文件资料准备

采掘工程平面图1套

6.2确定演练范围

本次应急演练为矿一级应急演练，包括：

①1191机巷水灾事故现场，掘进队处理水灾事故的应急演练；

②调度、指挥系统处理水灾事故应急演练；

7演练实施

7.1演练过程控制

①演练启动方式

2013年3月10日9：

00，演练总指挥宣布应急演练开始，调度室电话通知通知110401运输巷演练开始，掘进队接到通知后，开动预先准备的演练水源，演练正式启动。

7.2演练实施的步骤

①演练启动；

②掘进队通知调度室：

110401运输巷发生老窑突水位置、突水大致水量、老窑突水人员撤出情况、支援需要以及现场处置方法；

③掘进队突水现场疏、堵、排措施的落实；

④调度室的应急响应调度、指挥系统成立；

⑤应急演练小组根据各演练场地汇报决定演练是否结束

7.3、应急演练记录的要求

演练记录由演练评估组人员填写，演练评估组人员可根据演练具体情况增加内容，演练记录要求做到客观真实，演练记录由调度室负责保存。

应急演练记录表格如下：

应急演练记录（场景1）

演练时间

2013年3月10日

地点

110401机巷

参演单位

掘进队

水灾事故发生撤人：

1、当班第一责任者发现老窑突水，立即通知班长撤人，通知的时间；

2、班长带领全部人员撤离到回风石门，撤人的速度及时间；

3、当班第一责任在人员全部撤出后，最后撤离，当班第一责任者撤至运输石门盘口的时间；

4、由当班第一责任者在运输石门盘口清点人数，清点人数后，记录撤人所用的时间及人员撤出情况；

报警：

当班第一责任制在人员全部撤出后，立即电话报警，记录报警的时间及内容：

1、老窑突水位置；

2、老窑突水大致水量；

3、老窑突水人员撤出情况；

4、支援需要以及现场处置方法。

现场处置小组成立：

当班第一责任者报警后，负责成立水灾事故现场处置小组：

组长：

当班第一责任者

副组长：

当班班长

成员：

当班全体人员

水灾事故现场处置

现场处置小组分两队，第一队由当班第一责任者带领，第二队由当班班长带领。

1、第一队负责从老窑突水位置至回风上山段清理。

2、第二队负责从回风石门交叉口至水仓入水口段清理。

记录现场处置小组的分队情况，水沟的清理情况及水灾演练涌水流入水仓是否夹有杂物；

记录人签名

应急演练记录（场景2）

演练时间

2013年3月10日

地点

调度室

参演单位

调度室

接警、处警

1、调度室调度员接到现场报警后，向值班矿长汇报事故情况；

2、调度员向矿长汇报事故情况；

3、调度员通知应急演练指挥部人员到调度室待命；

4、水灾应急演练指挥部人员到位情况；

记录调度员接到事故报警后，通知水灾应急演练指挥部人员的时间，所通知人员到达调度室的时间

矿井水灾应急演练小组成立

记录水灾应急演练小组成立的时间，演练小组成立后，分析判断灾情，此次演练灾情不足以水淹矿井，矿井排水系统有能力排水，决定立即中央水仓工作及备用水泵全力排水。

应急指挥：

水灾应急演练小组分析判断灾情后，立即通知调度员，调度员立即电话通知中央水仓开动工作及备用水泵全力排水；记录调度员通知两个水仓的时间，两个水仓工作人员接到调度室电话的时间。

应急结束：

①记录中央水仓向救援小组汇报：

中央水仓工作、备用水泵工作正常，检修水泵是否能够随时更换。

②记录1191机巷汇报：

排水路线（自流）沿途浮渣、浮煤、杂物已清理干净，机巷老窑突水沿水沟流入井底水仓。

③④记录调度室接到各处汇报，调度员将情况汇报应急演练小组，应急演练小组经过综合分析，确定应急演练目的已到达，具备应急演练结束的条件应急演练小组长宣布应急演练结束，现场矿领导安排参演队伍回到本职岗位，各工作地点恢复到正常状态。

记录人签名

7.4应急演练结束与终止

7.4.1应急演练结束的条件

110401运输巷，演练涌水。

8应急演练评估

8.1应急演练评估方法

应急演练采用表格评估法，评估人员利用提前设计评估表，进行跟踪评定。

演练评估报告有策划部文案组编写；

演练评估报告的主要内容一般包括演练执行情况、预案的合理性与可操作性、应急指挥人员的指挥协调能力、参演人员的处置能力、演练目标的实现情况、对完善预案的建议等。

8.2应急演练评估标准

水灾应急演练评估表

序号

演练目标

评价标准

评价分数

演练得分

好

中

差

场景1

水灾事故发生撤人

当班第一责任者发现老窑突水，立即通知班长撤人。

2

1.5

1

班长带领全部人员撤离到轨道石门盘口，撤人的速度及时间。

3

2

1

当班第一责任在人员全部撤出后，最后撤离，当班第一责任者撤至轨道石门盘口的时间。

3

2

1

由当班第一责任者在轨道石门盘口清点人数，清点人数后，记录撤人所用的时间及人员撤出情况。

2

1.5

1

报警

报警的及时性

2.0

1.0

0.5

报警内容

底板突水位置

1.0

0.8

0.5

底板突水大致水量；

1.0

0.8

0.5

底板突水人员撤出情况

1.0

0.8

0.5

支援需要以及现场处置方法

1.0

0.8

0.5

现场处置小组成立

现场处置小组成立的及时性

2.0

1.5

1

在灾害面前，现场处置小组应急状态（好、坏、差）

3.0

2

1.5

水灾事故现场处置

现场处置小组处理灾情的分工

3

2.5

1.5

现场处置小组处理灾情的积极性

2

1.5

1

水沟清理情况

3

2.5

1.5

演练涌水进入水仓前是否有杂物

2

1.5

1

场景2

接警、处警

调度室调度员接到现场报警后，向值班矿长汇报事故情况；

3

2.5

2

调度员向矿长汇报事故情况；

2

1.5

1.0

调度员通知应急演练指挥部人员到调度室待命

3

2.5

1.5

水灾应急演练指挥部人员到位情况；

2

1.5

1.0

矿井水灾应急演练小组成立

水灾应急演练小组成立的