箱梁横隔梁内力在不同工况下的有限单元法与简化计算结果比较分析

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1、箱梁横隔梁内力在不同工况下的有限单元法与简化计算结果比较分析箱梁横隔梁内力在不同工况下的有限单元法与简化计算结果比较分析摘要：本文以黄龙溪锦江大桥主桥为工程背景，采用有限单元法与简化计算方法对不同工况下箱梁横隔梁的受力进行分析比较，对箱梁横向预应力束张拉工序的改进与横隔梁的简化设计计算具有一定的应用和参考价值。关键词：横隔梁，应力计算，应力分布Abstract:ThispapertakeHuanglongValleyofJinjiangbridgeastheengineeringbackgrou

2、nd,usingthefiniteelementmethodandsimplifiedcalculationmethodtoanalyzesthedifferentconditionsboxbeamundertheforceofdiaphragmbeam,theboxbeamtransverseprestresstensioningprocessimprovementsanddiaphragmbeamsimplifieddesigncalculationhasccrtainpracticalan

3、dreferencevaluc.Keywords:crossbeam;stressanalysis;stressdistribution中图分类号:TU391文献标识码：A文章编号：0前言黄龙溪锦江大桥主桥为55+100+55米连续梁桥。主梁采用单箱单室截面，箱梁顶板宽18.0米，底板宽11.0米，箱梁顶板设置2.0%的双向横坡。箱梁跨中及边跨支架现浇段梁高2.7米，箱梁根部断面和墩顶0号梁段梁高6.0米，梁高从中跨跨中至箱梁根部按1.8次抛物线变化。主桥纵坡为2.4%o主梁为三向预应力混凝土结

4、构，采用C50混凝土。全桥纵向、横向、竖向预应力钢束均采用巾S15.2高强度低松弛预应力钢绞线，标准强度为fpk二1860MP3,Ep=l.95E+05MPa；加载至规定负荷的80%吋，松弛损失不大于4.5%；控制张拉应力ok二0.75fpk二1395MPa,采用超张拉。主桥上部结构采用分节段悬臂浇注法进行施工,按照移动挂篮、浇注梁段、张拉预应力钢束的顺序循环施工，完成对称悬浇后，浇注边跨现浇段。边跨现浇段在落地支架上一次连续浇注完成。采用先边跨后中跨的合拢方式,边跨合拢后拆除零号块的临吋支座，

5、实现体系转换，而后完成中跨合拢。1简化计算模型的建立利用平面杆系软件DoctorBridge3.03建立全桥纵向模型。计算模型单元总数84个，节点总数88个，计算节段57个。其屮上部箱梁单元68个，箱梁单元按照实际梁段、变截面处、支座作用处进行划分。图1全桥纵向杆系模型上部箱梁结构梁段对应单元编号如表1：表1箱梁梁段对应单元编号在当前的简化计算中主要是将横隔梁简化为两端较接的简支梁与两端刚性约束的固端梁，以及介于两者之间的半刚性约束梁。对于具体在设计中所采用的设计方法，偏于安全考虑往往选取两种极

6、端情况约束弯曲刚度为零和约束弯曲刚度无穷大的简化方法来设计和验算。由于邻近梁段的约束作用，中横隔梁的矩形截面通常只负担了全部荷载产生的65%的效应，端部横隔梁的矩形截面只负担了全部荷载产纶的75%的效应。剩余部分的荷载效应由旁边横隔梁加腋及桥面板承担。因此为了使计算模型更符合实际情况，通常可以取矩形截面每侧加6倍顶板厚的顶板和6倍底板厚的底板形成的字形作为计算截面[1][2]。采用两端较接的简支梁，将荷载（包括恒载和活载）⑶⑷⑸按一定比例拆分为集中荷载和均布荷载，简化分析恒载、活载、横向预应力等

7、三种工况下横隔梁的应力分布情况，并与有限元计算结果进行比较。1.1杆系横隔梁简化模型将横隔梁分为20个计算单元，21个计算节点。截面取横隔梁的矩形截面并向两侧延伸6倍顶板厚度的“工”字形截面。计算恒载、活载、横向预应力三种工况，其中恒载、活载按照4：1的比例分别集中作用在腹板位置，均布荷载分布在顶、底板处。计算简图如图2所示：图2横隔梁简化计算模型与横截面简图2横隔梁有限元模型的建立及结果分析通过有限元软件AnsyslO.0对黄龙溪锦江大桥0号块及附近1号块建立实体有限元模型。主要对墩顶横隔梁（

8、即0号块内隐型盖梁）进行横向分析。在1号块悬臂边缘建立主节点，形成刚域来模拟其它梁段的约束作用。利用1号块作为边界约束，并在0号块底部施加支座约束，分析0号块内的横隔梁。采用solid95-单元模拟混凝土,links单元模拟预应力束。全模型共有93074个单元，152338个节点。如图3：图3箱梁横隔梁（含邻近梁段）实体有限元模型简化计算结果与有限元计算结果比较分别考虑横隔梁在恒载、活载、横向预应力等三种工况下，由于受邻近梁段的约束作用，以及简化模型未考虑的墩顶横隔梁中人洞（其对结果影响较小，可