V形剛構(gòu)梁拱組合橋最不利位置局部受力分析.pdf

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1、第28卷第2期土木工程與管理學(xué)報Vol_28No．22011年6月JournalofCivilEngineeringandManagementJun．2011V形剛構(gòu)梁拱組合橋最不利位置局部受力分析李海濤(中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，湖北武漢430063)摘要：V形剛構(gòu)梁拱組合橋受力體系復(fù)雜，用有限元法計算分析橋梁結(jié)構(gòu)時，工程上普遍采用幾何小變形、材料線彈性假定，將橋梁整體等效為梁結(jié)構(gòu)或者是桿系結(jié)構(gòu)。為了能夠準(zhǔn)確得到V形剛構(gòu)和牛腿處的局部應(yīng)力分布，以永安大橋為例，利用大型通用有限元軟件Abaqus建立三維有限元模型，對整橋模型進(jìn)行實體單

2、元離散，考慮幾何非線性、接觸非線性等因素，采用實體單元、桿單元、彈簧單元分別來模擬混凝土、鋼筋、樁基，對成橋階段的六種主要工況進(jìn)行仿真計算，確定每種工況下的最不利位置及相應(yīng)的應(yīng)力分布情況，并指出了各位置最危險工況，為設(shè)計與施工提供指導(dǎo)。結(jié)果表明：除牛腿接觸位置外，橋梁整體拉、壓應(yīng)力水平均較低，整橋在成橋階段是安全的。關(guān)鍵詞：V形剛構(gòu)梁拱組合橋；橋梁工程；有限元；局部受力分析中圖分類號：U441文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2095-0985(2011)02-0054-04工程上用有限元法計算分析橋梁結(jié)構(gòu)時，普位置及應(yīng)力水平，為設(shè)計與施工提供指導(dǎo)。

3、遍采用幾何小變形、材料線彈性假定，將橋梁整體等效為梁結(jié)構(gòu)或桿系結(jié)構(gòu)。大量工程實踐表明，1工程概況這種近似方法基本上可以滿足工程設(shè)計需要，國內(nèi)外的橋梁分析設(shè)計軟件幾乎都是基于這種方永安大橋位于山西省孝義市境內(nèi)，主橋上部法。對橋梁結(jié)構(gòu)整體的承載能力分析，這種假定結(jié)構(gòu)為341TI+58rfl+34m的部分預(yù)應(yīng)力混凝土可以滿足工程需求，但這種假定與實際結(jié)構(gòu)存在梁拱組合橋。左右幅分離，每幅采用單箱雙室截一定的差異，所以對橋梁局部的應(yīng)力分布及局部面。單箱底寬8．0rfl，翼緣懸臂長2．25Ill，單箱橋強(qiáng)度的分析還有待完善。面寬12．5m。箱梁頂板設(shè)置

4、單向1．5％橫坡，通V形剛構(gòu)梁拱組合橋?主要構(gòu)件包括主拱過箱梁內(nèi)外側(cè)腹板調(diào)節(jié)。跨中箱梁中心梁高1．6肋、吊桿梁、橋墩以及起連接作用的V形剛構(gòu)。in，頂板厚0．25rfl，懸臂板端部厚0．21TI，根部厚該橋梁結(jié)構(gòu)以V形剛構(gòu)受力為主，拱肋受力為0．51"1，腹板厚0．4m，底板厚0．25rfl，在中支點、輔，把V形連續(xù)剛構(gòu)舒展的造型與拱橋流暢的造邊支點處分別設(shè)置橫隔板。主橋橋面鋪裝層為型以及推力平衡的力學(xué)優(yōu)點結(jié)合起來，適用于軟11am厚瀝青混凝土加8am厚混凝土調(diào)平層。弱地基，并且表現(xiàn)出良好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。劉宇聞主橋主拱圈外部尺寸為(100～19

5、5)X800om，橋等_2對小欖特大橋成橋階段的主要工況進(jìn)行三墩承臺厚度為200am，基礎(chǔ)采用8160am摩擦維彈性計算，龔俊虎等揭示V形剛構(gòu)拱組合橋樁。主橋上部結(jié)構(gòu)施工采用滿堂支架一次澆筑完的梁拱組合效應(yīng)，劉世忠等用有限元法分析了成。墩身尺寸和邊界條件對V形剛構(gòu)梁拱組合橋的影響，勾紅葉等針對小欖特大橋進(jìn)行了施工2有限元分析模型過程全過程仿真，蒯行成等研究連續(xù)鋼構(gòu)橋箱梁應(yīng)力的橫向分布規(guī)律與全橋的溫度應(yīng)力。2．1有限元模型本文利用Abaqus軟件對山西永安大橋進(jìn)永安大橋沿橋長方向和橋?qū)挿较驗閷ΨQ結(jié)行成橋階段三維仿真分析，對六種工況下的局部構(gòu)，

6、利用其幾何拓?fù)潢P(guān)系建立整橋?qū)ΨQ模型，如圖應(yīng)力分布進(jìn)行了計算，得到各種工況下的最不利l所示。主箱梁、拱肋、橫梁、V形斜腿、拱座、承收稿日期：2011-05-02作者簡介：李海濤(1977一)，男，河南駐馬店人，工程師，研究方向為橋梁工程(Email：tsylht@188．corn)第2期李海濤：V形剛構(gòu)梁拱組合橋最不利位置局部受力分析。55·臺等均采用三維實體單元模擬，將支座表面與牛模型基礎(chǔ)溫度為15℃。腿設(shè)置為tie型接觸對，通過該方法對牛腿以及支表1各工況下荷載分布座的相互作用進(jìn)行模擬，橋墩承臺底部的樁基采用彈簧單元模擬，每個橋墩有8根樁

7、基，每根樁基使用25根彈簧進(jìn)行模擬，預(yù)應(yīng)力筋及普通鋼筋采用桿單元模擬，由于對V形剛構(gòu)及牛腿處局部應(yīng)力分布比較關(guān)注，在建立有限元模型時，只對牛腿部位的普通鋼筋采取Truss單元直接進(jìn)行模擬，對于其它部位鋼筋，通過等效方法將混凝土的彈性模量進(jìn)行修正，來模擬普通鋼筋的作用。大橋有限元網(wǎng)格模型如圖2所示。圖1大橋有限元模型3有限元計算結(jié)果與分析圖2大橋有限元網(wǎng)格模型各種工況下最不利位置主應(yīng)力云圖列于表2．2主要材料參數(shù)2，工況一最不利位置位于下牛腿處，下牛腿局部汽車荷載采用公路一I級l9J，混凝土(C50)彈最大拉應(yīng)力達(dá)到6．92MPa，最大壓應(yīng)力

8、達(dá)到27．9性模量取3．45×10MPa，考慮到施工中的誤差，MPa，拉應(yīng)力偏大處出現(xiàn)于牛腿端面支座位置附計算中混凝土的密度取為2652kg／m。，線膨脹系近，壓應(yīng)力偏大處為支座