基于三維實(shí)體模型的橋梁空間結(jié)構(gòu)計(jì)算仿真

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1、基于三維實(shí)體模型的橋梁空間結(jié)構(gòu)計(jì)算仿真

2、第12有限元模型的建立由于箱形截面梁受彎扭組合、剪力滯后以及畸變等因素的影響，受力情況復(fù)雜，為能較準(zhǔn)確的反映箱梁的實(shí)際受力情況，故采用了適應(yīng)能力較強(qiáng)的8結(jié)點(diǎn)六面體單元輔以4結(jié)點(diǎn)四面體單元作為過(guò)渡單元，對(duì)該橋施工階段主梁及墩身結(jié)構(gòu)進(jìn)行離散并建立有限元計(jì)算模型。在建立主梁有限元模型時(shí)，根據(jù)監(jiān)測(cè)截面上的測(cè)點(diǎn)布置情況，采用人工分網(wǎng)技術(shù)將每一節(jié)段的每個(gè)截面劃分120結(jié)點(diǎn)，再將相鄰截面上的對(duì)應(yīng)結(jié)點(diǎn)聯(lián)線形成8結(jié)點(diǎn)六面體單元或4結(jié)點(diǎn)四面體單元。由于主橋墩身為鋼筋混凝土箱形斷面，形狀規(guī)則，利用Algor程序

3、前處理程序的網(wǎng)格自動(dòng)生成功能，可快速形成有限元模型。為較準(zhǔn)確地模擬墩梁固結(jié)，根據(jù)墩頂1#段(0#塊)底板有限元結(jié)點(diǎn)的布置情況，將墩身截面劃分為60個(gè)結(jié)點(diǎn)，然后利用Algor軟件提供的自動(dòng)生成技術(shù)(27建立墩身有限元模型。有限元計(jì)算模型如圖3所示。在計(jì)算過(guò)程中未考慮樁土相互作用，即墩底按照全部固結(jié)處理。3荷載的施加大橋在施工過(guò)程中的主要荷載有:掛籃荷載、橋梁結(jié)構(gòu)自重以及預(yù)應(yīng)力荷載。每一施工階段結(jié)構(gòu)承受的荷載可分兩步施加。第一步，混凝土主梁懸臂澆筑階段。此時(shí)，新澆筑梁段不受力，已澆梁段承受自重、預(yù)應(yīng)力、掛籃及澆筑梁段混凝土重量等荷載

4、作用。第二步，預(yù)應(yīng)力張拉錨固階段。此時(shí)，新澆筑梁段和整個(gè)主梁一起共同承受自重、預(yù)應(yīng)力以及掛籃自重的作用。根據(jù)吳忠黃河橋懸臂施工階段每一主跨施工節(jié)段的劃分(每邊懸臂共分11節(jié)段)，以及每一施工節(jié)段作用荷載的不同，本文計(jì)算時(shí)第一工況為根部截面預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉，到懸臂施工結(jié)束共分21種工況。(1)掛籃荷載的處理。本橋采用的掛籃自重P=800kN(單套)，根據(jù)其構(gòu)造及受力特點(diǎn)，將掛籃自重荷載沿橫橋向簡(jiǎn)化為4個(gè)集中力模式作用于上一梁段和新澆梁段的分界截面上，其橫向分布如圖4所示。(2)主梁自重荷載的處理。主梁結(jié)構(gòu)的自重可以在程序中通過(guò)設(shè)置主

5、梁的材料性質(zhì)并將自重系數(shù)（presssure）設(shè)為1來(lái)自動(dòng)加載的。(3)預(yù)應(yīng)力荷載的處理。除混凝土收失外，其他各項(xiàng)損失的計(jì)算均按照《橋規(guī)》（JTJO23-85）規(guī)定的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行，此處不再贅述。由混凝土收縮引起的預(yù)應(yīng)力損失的計(jì)算時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)模型試驗(yàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)泥合的曲線計(jì)算得到的。即錨下控制應(yīng)力扣除各項(xiàng)預(yù)應(yīng)力損失后，得到有效預(yù)應(yīng)力。有效預(yù)應(yīng)力的處理按照等效荷載的方法進(jìn)行。