斜交弯梁桥与弯梁桥和直线桥的力学特性对比计算分析.pdf

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1、230科技研究城市道桥与防洪2011年6月第6期斜交弯梁桥与弯梁桥和直线桥的力学特性对比计算分析张或1,2，彭洪，张慧(1．兰州交通大学，甘肃兰州730070；2．北京交通大学，北京100044；3．中国市政工程西南设计研究总院，四川成都610081)摘要：该文采用结构有限元计算方法，以一座斜交弯梁桥为工程背景，利用ANSYS软件建立该桥计算模型。运用参数变异法，计算在恒载和预应力作用下斜交弯梁桥与弯梁桥及直线桥的力学行为的各自特点，对比分析其之间变化的规律及成因，可供工程设计和施工部门参考和借鉴。关键词：斜交弯粱桥；弯梁桥；直线桥；

2、力学特性中图分类号：U441．文献标识码：A文章编号：1009—7716(2011)06—0230-04斜弯梁桥、弯梁桥及直线桥为模型进行计算，并只0前言考虑在一次成桥状态下的情况，从中提取相关数我国国民经济持续稳定的增长和综合国力的据进行对比分析。增强，带动了高等级公路及城市立体交通的全面鉴于各种模型本身的特点，以及分析侧重点发展。甘肃省目前桥梁上部结构均选用装配式，便不同，有限元分析采用板单元模进行计算分析。于集中预制，缩短工期，以钢筋混凝土、预应力混以某三跨预应力混凝土连续刚构箱梁桥为原凝土空心板为主，大桥布设多为连续空心板，能

3、够型，材料参数如表l所列并加入斜交粱段进行有限保证全桥的整体稳定性及行车的舒适性；中桥布元建模计算。上部结构为(44+72+44)m，共160m设多为简支板桥面设连续，构造简单，施工方便，连续刚构斜交弯箱梁，墩高30m，曲率半径450m，或采用钢筋混凝土T型梁；小桥布设根据河沟的斜交角分别取45。。实际流量，采用标准跨径布设。下部结构多采用圆表1材料参数表柱式桥墩、钻孔灌注桩基础，肋式桥台、扩大基础，有利于保证下部结构的安全性和稳定性。自上世纪80年代以后，斜弯桥建设进入了实质性的高潮。公路城市建设部门一改过去路线走向服从桥梁的思维方

4、式，使得斜弯结构的桥梁在构造物板单元模型采用有限元分析程序ANSYS中的中的比重越来越大，尤其是高等公路的斜梁桥有很shel163，link8和solid45模拟。Shel163为弹性三维大的数量，但斜交弯梁桥与弯梁桥和直线桥在力学板单元，有弯曲和薄膜两种功能，每个节点有六个行为上有着很大的不同，这就为工程部门提出了许自由度。Link8为三维杆单元，不能承受弯矩，每个多新的难题。目前设计部门采用通用结构程序分析节点有三个平动自由度，通过赋予初应变施加结构斜弯桥结构的内力，同时通用程序并不能有效地解预应力。Solid45用来模拟墩。模型

5、建立采用圆柱坐决边界条件问题，动态加载也难以实现。故对斜弯标系，坐标原点位于桥梁轴线中心处，其中x沿桥桥诸多问题如设计理论与方法、力学行为、构造特轴向，Y沿圆弧的径向方向，以指向圆心为负，z为点、施工技术等的解决就显得非常紧迫、重要。因竖向，以向上为正。边界条件处理，在支座处根据实此，本文提出了一种适用于薄壁斜弯梁桥空间力学际情况施加竖向约束，墩底施加全部方向约束。具分析的板单元有限元法【5_7】，对斜交弯梁桥与弯梁桥体约束情况见表2所列。主梁板单元模型墩部梁截和直线桥在力学行为上的特点进行计算并对比分面和跨中截面和全桥模型如图1和图

6、2所示。析，以供工程设计和施工部门参考和借鉴。表2模型约束情况一览表1斜交弯梁桥的建模[8-12】向部位平动ux平动Uy动uz该项计算以实际工程为依托，以相同跨径的1#边跨支撑001000收稿日期：2010一l1—182#墩底11l111基金项目：甘肃省自然科学基金项目(0961L／ZA089)作者简介：张或(1981一)，男，甘肃人，硕士，讲师，从事道路、3抖墩底111111桥梁工程科研和教学工作。4#边跨支撑00l0002011年6月第6期城市道桥与防洪科技研究231：圭墨竖旦焦整垂重图：燮叠截面-。一b．主梁横向位移示意图—。_

7、—图3全桥模型变形示意图l_jJ}：蹬史截西图1弯梁横截面图(单位：mm)a．桥面最大主拉应力示意图：圭堑皇型盟塑圈b．桥底面最大主拉应力示意图=图4最大主拉应力图表3在不同模型下变形及应力结果汇总表b．一3z扳望蛰型铀图图2全桥模型斜弯Max2．5304E-029．431E-032．443E-033．11E+一2．71E+粱桥Min一25304E一02—1．7643E一02—6．3661E一0207072恒载和预应力作用的结构变形计算．弯梁Max2．2169E-029．009E-032．051E-032．84E+一2．69E+该项计

8、算以一座三跨斜弯桥为基本模型，以桥Min一22169E一02—1．0556E一02—4．0525E一020707．相同跨径和桥梁断面的斜弯梁桥、弯梁桥及直线直线Max2．1756E～027．46E一042．118E一03