预应力混凝土箱梁整桥力学特性分析

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1、低温建筑技术2013年第4期(总第178期)预应力混凝土箱梁整桥力学特性分析骆根水，张晓峰，王志，张景飞(1．中国人民武装警察部队水电第五支队，江苏常州213031；2．郑州大学力学与T程科学学院，郑州450001)【摘要】基于大型非线性有限元软件MSC．MARC，建立整桥预应力箱梁三维非线性有限元模型，其中混凝土采用六面体单元，钢筋采用truss杆单元，预应力通过钢筋单元的初始应力输入施加。模拟分析了整桥在各种汽车工况荷载作用下的结构力学特性，结果表明：对称的车辆荷载作用下，跨中截面最大主应力较小，偏载的车

2、辆荷载作用下，跨中截面最大主应力较大，各种工况下最大主应力均小于混凝土抗拉强度，混凝土不会开裂，满足规范要求。【关键词】预应力混凝土箱梁；整桥；实体单元【中图分类号】TU378．2【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2013)04—0068—03预应力混凝土箱梁具有稳定性好、外形美观等优单元箱梁整体空间分析模型，对箱梁进行了整体应力点，在现代结构设计中得到广泛应用，已被用于大跨分析，并与采用空间梁单元的计算结果进行了分析对度刚构桥、城市高架桥以及军用桥梁中．z。随着电比。其他利用ANSYS进行桥梁

3、非线性分析的还子计算机的发展，有限元等现代数值分析方法在工程有。在非线性有限元软件领域，MARC一直受到业分析中得到了越来越广泛的应用。同样在钢筋混凝界的关注，被公认为较好的非线性软件之一，得到土结构分析中也显示出这一方法的强大生命力。广泛的应用。商用有限元程序在土木工程领域的混凝土和预本文基于大型非线性有限元软件MSC．MARC建应力混凝土工程中的应用非常普遍，主要的商业软件立预应力混凝土箱梁整桥实体模型，通过不同汽车荷有ANSYS，MARC，ABAQUS等。Rabczuk等采用有载工况下的结构力学性能分析

4、，对整桥的承载力状态限单元法研究了静力荷载作用下的预应力混凝土梁，进行评估。混凝土用实体单元进行模拟，钢筋则采用梁单元，计1工程背景算模拟的结果与试验数据之间吻合较好。文献[4]对该桥全长为75m，公路桥桥面总宽13．5m，荷载等预应力简支矩形梁进行了有限元分析，总结出了利用级为公路-I级；人行桥桥面总宽3．1m，荷载等级为人ANSYS分析预应力混凝土结构时的建模技巧以及预群荷载。上部采用装配式预应力混凝土箱梁结构，如应力施加方法，并将计算结果与理论计算值进行了比图l所示，中跨跨径35m箱梁，梁高为1．8m；

5、边跨跨径较，但仅限于线弹性阶段的分析，文献[5]利用ANSYS20m，梁高1．2m。公路桥横向布置两根中梁及两根边程序对预应力混凝土简支箱梁进行数值模拟，对该梁梁，梁间距3．4m，横向两根箱梁之间采用lm宽湿接的安全性能进行评价。文献[6]基于大型有限元程序缝形成刚性连接。人行桥横向布置1根边梁。箱梁顶ABAQUS，在考虑三向预应力的情况下，采用三维实体面均铺0．10m厚的防水混凝土和0．07m厚的沥青混4结语2005，7(7)．[2]陈宝春，黄玲，吴庆雄．波形钢腹板部分斜拉桥[J]．世界桥梁，主梁高跨比对主

6、梁在地震作用下的位移，内力有2004，27(3)．较大影响，主塔高跨比和拉索间距对主塔位移，内力[3]删一89，公路工程抗震设计规范[S]．影响较大。选择合理的设计参数，对结构桥梁结构抗[4]脚一08，公路桥梁抗震设计细则[S]．震设计有着重要影响。(5】王景全，陈志涛，张建东．波形钢腹板组合粱矮塔斜拉桥力学本文研究仅采用三个控制参数进行分析，其它设特性及热点问题研究【c]∥第十九届全国桥梁会议论文集计参数有待进一步考虑；仅考虑一致地震激励下结构(上)．上海：人民交通出版社，2010．的响应，对多点激励及行波

7、效应等影响有待深入研究。【收稿日期】2012一l2—17【作者简介】王俊杰(1988一)，男，河北沧州人，硕士研究生，参考文献研究方向：桥梁与隧道工程。[1]陈宝存，黄卿维．波形钢腹板Pc箱梁桥应用综述[J]．公路，骆根水等：预应力混凝土箱梁整桥力学特性分析凝土，桥面横向设2％的双向坡，箱梁为A类预应力混弹性模量为34．5GPa，泊松比取为0．23，密度为凝土构件设计。2500kg／m，钢筋选HRB335级，弹性模量为200GPa，泊松比取0．3，密度为7800kg／m，预应力钢束规格为4qb。15．2，抗拉

8、强度标准值为1860MPa，弹性模量取195GPa，泊松比取0．3，密度取7800kg／m。根据设计资料建立三维实体有限元模型，其中汽车只根据轴距以及接地面积建立轮胎简化模型，轴重作用在轮胎上，轮胎与桥面设为接触，摩擦系数为图1某公路桥立面图0．3，简化的轮胎采用六面体单元，如图3所示，其中桥梁混凝土采用六面体单元，共计21960个单元，钢筋2计算方案(1)计算模型。以JTGD60-2004(公路桥