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《考虑施工过程的大跨径钢管混凝土劲性骨架拱桥受力分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、考虑施工过程的大跨径钢管混凝土劲性骨架拱桥受力分析:王锋王平利95文章编号:167227479(2010)0120095203考虑施工过程的大跨径钢管混凝土劲性骨架拱桥受力分析12王锋王平利(11铁道第三勘察设计院集团有限公司,天津300142;21中交一航局第四工程有限公司,天津300456)AnalysisonMechanicalBehaviorofSRCArchBridgewithLargeSpanConcerningProcessofConstructionWangFengWangPingl
2、i摘要结合宜万线铁路上一座大跨径劲性骨架混凝土拱桥,介绍了空间有限元精确模拟劲性骨架混凝土拱桥施工过程的方法。采用大型通用工程软件对该桥施工过程进行模拟,并对施工过程中的受力进行分析,进而对结构安全性作出评估,为类似拱桥的设计提供依据。关键词钢管混凝土劲性骨架上承式拱桥施工过程分析有限元法中图分类号:U445文献标识码:B近十几年来,劲性骨架混凝土拱桥在我国发展迅非常复杂,往往控制设计。本文以宜万线铁路上某桥速,它是利用型钢、钢管或钢管混凝土作劲性骨架,然为例,应用大型有限元软件ANSYS做空间有限
3、元精细后在其基础上搭建模板分段分层浇筑混凝土,形成的模拟,进而对结构安全性作出综合评价,为类似拱桥的劲性骨架混凝土拱桥。这种桥型充分发挥了各自材料设计提供依据。的特长,克服了大跨拱桥的施工困难,跨越能力很大。1工程概况在基础较好的峡谷地区,实现一跨过谷,具有不可比拟的优势。拱肋的形成要经过一系列体系转换,其受力该大桥位于直线上,桥上纵坡为17.7‰,为Ⅰ级图1桥梁结构总布置(单位:cm)双线铁路(预留复线),线间距4.2m,主桥一次双线,收稿日期:2009212209第一作者简介:王锋(1980—)
4、,男,2008年毕业于中南大学结构工程是一座12178m跨峡谷的上承式劲性钢管混凝土骨架专业,工学硕士,助理工程师。钢筋混凝土拱桥(见图1)。拱肋为劲性骨架钢筋混凝©96铁道勘察2010年第1期土箱型,拱脚有3m长实心段,两片分离拱肋采用提篮②必须保证计算结果具有足够的精度;式布置,倾角为51057°,拱顶内倾315m。拱立面内矢③有限元模型建立要尽量简便,计算工作量要尽高为39155m,拱肋轴线为悬链线,拱轴系数m=21814量小,进行结果处理时也要比较方便。因此,在该大桥m。拱上立柱为双柱墩,在
5、拱肋立柱及拱顶设横撑。施工过程的受力分析中共用到了ANSYS软件中的4[2～6]拱顶4715m长的一段做成框架,每隔915m设一道断种单元类型。缝,两侧各采用1联5×14m连续梁。①空间曲梁单元(beaml89):主要模拟桁架拱肋的空钢管以及混凝土灌注后钢管内的混凝土。2施工顺序②空间直梁单元(beam188):模拟钢管桁架内的本桥施工的顺序为:①拱肋的施工;②拱上立柱的所有弦杆,拱肋间的横撑以及拱上立柱。施工;③拱上框架的施工;④脚手架上施工桥面纵梁。③壳单元(shell63):模拟桥面纵梁以及拱
6、顶框架。其中,拱肋的施工步骤又分为:先用缆索吊装施工钢管④8结点的块体单元(solid65):模拟拱肋钢骨架骨架,然后灌注管内混凝土,待混凝土达到设计强度后的外包混凝土。再分环灌注外包混凝土。按结构性质,拱肋将经历三312有限元模型[7]种状态。在有限元建模过程中,把钢管混凝土看成钢管与(1)劲性骨架状态:在泵送管内混凝土时,承重结[6]混凝土的组合,生成共节点的两个单元,各自的材构只有钢结构,而混凝土只作为荷载,不计抗力。当混料特性与实常数根据实际情况取定。这种方法中,钢凝土达到强度要求时,钢管和
7、混凝土共同工作,成为刚单元和混凝土单元是分开的,便于模拟施工过程。钢管混凝土劲性骨架。管内混凝土在未达到强度时,仅作为荷载作用于钢管(2)劲性骨架的一部分被混凝土包裹的状态:当上,按均布荷载进行处理;达到强度要求后,考虑混凝混凝土还未硬凝时,混凝土只计重量,不计抗力。但当土的抗力,但不考虑钢管对管内混凝土的套箍作用。混凝土硬凝后,由于混凝土的截面比骨架杆件的截面外包混凝土和劲性骨架分别用块体元和空间梁元大得多,结构受力主要靠混凝土,而骨架杆件的作用就进行模拟,它们之间的共同作用通过共节点模拟。计变得
8、次要。算模型的选定过程,充分考虑了计算简图与实桥工作(3)成拱状态(拱肋三环混凝土浇注完成):劲性状态的一致性,主要体现在:骨架则逐步成为拱圈截面混凝土的永久性配筋。(1)骨架结构的杆件布置、连接情况、截面尺寸均3计算模型保持与设计图纸提供的情况相同,没有添舍任何构件,也未改变各结点的设计位置,计算简图与提供的设计本文采用大型通用软件ANSYS的“单元生死技图一致。[1-2]术”模拟本桥的施工过程,其优点是只需进行一(2)骨架外包混凝土采用块体单元模拟,保证了次分析模
