利用ansys的钢管混凝土拱梁组合桥分析

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1、学兔兔www.xuetutu.coms—G⋯一s◎利用ANSYS的钢管混凝土拱梁组合桥分析鄢余文[同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司，上海200092]摘要：为研究钢管混凝土拱梁组合桥的受力形态，运用ANSYS软件对某一钢管混凝土拱梁组合桥分别建立了全桥整体模型、主拱局部模型以及主拱屈曲模型。计算了主梁及主拱受力，验算了主拱连接钢缀板及钢锚箱应力，进行了主拱屈曲分析。结果表明，桥梁受力满足规范要求，结构安全可靠，主拱不会发生失稳现象。关键词：ANSYS；钢管混凝土；拱梁组合桥；有限元0引言混凝土，下弦杆采用D80×1．6cm钢管混凝土。主钢管混凝土拱梁组合桥由于造型美观，受力

2、合理，跨吊杆间距5．0m，采用钢锚箱结构锚固于钢管混凝造价低廉等优点，近年来得到广泛应用l1]。本文论述土主拱上。的一座正在建设的下承式钢管混凝土拱梁组合桥，位主梁为变截面预应力混凝土连续箱梁，跨中于内蒙古自治区。桥梁跨径组合为28m+58m+截面梁高1．70m，根部截面梁高3．20m。箱梁为28m一114m，桥宽50．6m，见图1～图2。单箱四室截面，腹板间距9．95m，腹板厚0．8～1．2m，顶板厚0．25m，底板厚0．25～0．7m，见图3。2％2％———————L—一——————J’L—一—————_』一}L一—L————————一I’图1桥梁立面图(cm)图3主梁一般断

3、面图(cm)本文利用ANSYS软件对宽箱梁在吊杆作用下的受力性能、主拱受力、连接缀板以及钢锚箱的受力，主．。!印2毡船J靼Q．§月牛仃2％2#趔琵1％1％拱屈曲稳定进行了全面细致的计算分析嘲。r1{r1．1]}厂]I915995．995915J1主梁及主拱计算分析llIl⋯⋯⋯⋯⋯⋯4#Olj⋯⋯⋯⋯⋯山1．1有限元模型采用大型通用有限元软件ANSYS建立了本桥的整体计算模型，见图4。计算模型取半结构，主梁图2桥梁横断面图(cm)及主拱均采用solid45单元模拟。solid45为空间实体钢管混凝土由三片拱肋组成的三角格构型主单元，由八个节点组成，在单元每一个节点上有三个拱，主拱

4、间采用平行缀板连接。主拱桁高2．5m，桁自由度。主拱连接缀板采用三维梁单元beam4模宽为变截面，由根部1．85m变至拱顶5．0m。拱轴拟。吊杆采用linkl0杆单元，单元只承受单向拉伸，理论矢高12．0m，矢跨比1／4．83。拱肋桁架上下弦吊杆力按初始应变输入。桥梁恒载及活载按实际数杆轴线采用圆弧线。上弦杆采用D60×1．2cm钢管值输入。收稿日期：2011-04—10No32011上踢么咯33学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com◎s一⋯G—s4结语采用ANSYS分别建立了钢管混凝土拱梁组合桥整体模型，主拱

5、局部模型以及主拱屈曲模型进行计算，得出如下结论。(1)由于桥梁较宽，主梁两侧为梁受力模式，主梁中间为拱受力。(2)钢筋混凝土上拱压应力为8．1～10．6MPa，下拱压应力为9．3～13．7MPa，满足承载力要求。(3)拱脚局部应力集中较为突出，最大应力为图16拱脚钢锚箱等效应力(kPa)16．4MPa。设计时应考虑配置局部预应力，采用钢纤3主拱屈曲稳定分析维混凝土等措施，提高拱脚应力集中区域的抗拉及抗主拱屈曲稳定分析采用beam44单元模拟。模型裂能力。取全拱结构，成桥吊杆力采用整体计算模型的结果按(4)主拱连接缀板最大应力为187．9MPa，钢锚箱集中力输人]。beam44单元

6、为空间梁单元，是一种具最大应力为93．4MPa，均满足规范要求。主拱缀板连有承受拉、压、弯曲和扭转的单轴梁，每个单元两个节接可靠，吊杆顶端钢锚箱传力流畅。点，每个节点具有六个自由度。(5)主拱屈曲稳定系数为9．687，结构稳定安全系通过计算，主拱为一阶面外失稳，屈曲稳定系数为数较高。9．687，结构稳定安全系数较高，见图17。参考文献：[1]陈宝春．钢管混凝土拱桥[M]．北京：人民交通卅版社，2007．[2]陈宝春．钢管混凝土拱桥计算理论研究进展[J]．土木工程学报，2003(12)：47—57．[3]孙潮，陈宝春，张伟中，等．钢管混凝土拱梁组合桥拱脚结点应力分析[J]．福州大学

7、学报(自然科学版)，2004(4)：195-200．[4]李萍．基于ANSYS的钢管混凝土拱桥特征值屈曲分析[J]．城市道桥与防洪，2008(7)：45—48．图17主拱失稳模态图36上踢么咯No．32011