斜拉桥施工阶段主梁截面温差效应计算研究

摘要

为揭示主梁竖向截面温差作用对施工阶段斜拉桥的影响机理,准确预测斜拉桥结构的截面温差效应,将斜拉桥主梁视为一根连续弹性支承的地基梁,其支承刚度取决于斜拉索的竖向抗拉刚度。对主梁微段进行内力分析,建立微段的内力平衡微分方程;结合温差变形和支承边界条件,对方程进行求解,获得结构应力和变形,由此提出一种斜拉桥结构主梁截面温差效应的解析方法。通过与实桥算例的有限元数值分析结果对比,发现所提出的方法能够准确预测竖向截面温差作用下斜拉桥主梁的结构应力与变形,并进一步分析结构响应在斜拉桥施工过程中的变化规律,以及斜拉索刚度变化对该效应的影响。研究结果表明:截面温差作用只会在主梁悬臂端引起较大结构变形;而主梁其他部位受到拉索和桥塔的约束作用,变形量很小,但由于约束作用的存在,其温差应力较大,尤其在塔梁连接处应力值达到最大;而且温差应力随着施工悬臂长度的增加而增大,当桥梁施工至大悬臂状态下,主梁的底板与腹板均会出现较大的拉应力,应通过增加预应力等措施抵消或减小这部分拉应力;但温差效应受斜拉索支承刚度的影响较小,因此采用中间索的平均支承刚度作为计算模型的支承刚度,能够满足工程需求,也减少了计算量,便于工程设计。