斜弯桥静载试验及有限元计算分析

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1、万方数据第28卷第4期2010年8月江面JIANGXI科学SCIENCEV01．28No．4Aug．2010文章编号：1001—3679(2010)04-0498一04斜弯桥静载试验及有限元计算分析韩永华(华南理工大学土木与交通学院，广东广州510640)摘要：以一座斜弯桥的静栽试验为背景，采用桥梁专用有限元软件MIDAS／CIVIL建立全桥空间模型，对最不利荷载作用下的挠度值、应力值进行了计算，得出相应的理论值，并与实测值进行比较。评估其结构的安全性，计算结果表明：该桥在试验荷载作用下的最大挠度值均小于没计值和规范规定值，应力值均未超过材料的

2、屈服强度，并具有一定的应力安全储备。关键词：斜弯桥；静栽试验；有限元模型；挠度；应力；MIDAS／CIVIL中图分类号：U448．41；U441文献标识码：ASkewBridgeStaticLoadTestandFiniteElementAnalysisHANYong—hua(SchoolofCivilEngneefingandTransportation，SouthChinaUniversityofTechnology，GuangdongGuangzhou510640PRC)Abstract：Anobhqueandcurvedbridgest

3、aticloadtestforthebackground，usingbridge—specificfi—niteelementsoftwareMIDAS／CIVILspacemodelforthewholebridge．Forthemostnegativedeflec—tionunderload，thestressvalueswerecalculated，thecorrespondingtheoreticalvaluesobminedandcomparedwiththemeasuredvalue．Assessthesafetyofitsstru

4、cture，theresultsshowthat：thebridgeunderthetestloaddeflectionislessthanthedesignvaluesandnormsarespecifiedvalue，thestressvaluedidnotexceedthematerial§yieldstrengthandstresswithsomesafetymargin．Keywords：Skewbridge，Staticloadtest，Finiteelementmodel，Deflection，Stress，MIDAS／CIVIL

5、0引言1斜弯桥工程概况及静载试验方法斜弯桥在受力方面有着较为复杂的情况，一般的桥梁结构设计中较少采用。斜弯桥在建成后通车前可进行荷载试验来验证其结构的安全性。本文以某座斜弯桥的静载试验为背景(该桥结构布置既有斜梁排的特点又有着曲线桥的特点，平面图为扇形形状)采用桥梁专用有限元软件MI—DAS／CIVIL进行分析在试验荷载作用下的理论值，通过实际加载得出实际挠度值与应力值，并与理论值进行比较，得出结论，从而评价该桥的受力情况。该桥桥面呈扇形，宽梁端支座中心处弧长92．602m，窄梁端支座中心处弧长56．218m。上部结构为预应力混凝土箱梁，跨径2

6、6．86m，共计24片相同尺寸箱梁通过湿接缝连接而成扇形。主梁为50号混凝土。下部结构采用薄壁式桥台。该桥荷载等级为城市一A级。桥梁布置如图1、图2。在设计荷载作用下，计算箱梁边跨最大正弯矩位置位于距桥台13．1m处，设计最大弯矩为2544．97kN·m。考虑现场组织标准车队困难，收稿日期：2010—05—25；修订日期：20t0—06—08作者简介：韩永华(1985一)，男，河南周E1人，在读硕士研究生，研究方向：桥梁结构理论与加固。万方数据第4期韩永华：斜弯桥静载试验及有限元计算分析·499·图l试验控制截面挠度测点布置示意图一J卜————

7、—型———一图2单箱梁截面构造及应变测点布置示意图用弯矩等效原则，试验选用4台约350kN加载车辆，按图3的试验载位进行加载，箱梁跨中控制截面的试验弯矩2396．09kN·m和试验荷载效率0．9415。本次试验加载采用车辆对称加载，中跨正弯矩分为2级加载⋯。图3A截面车辆加载布置图2斜弯桥有限元模型建立为了分析该斜弯桥的变形和应力，采用桥梁专用有限元软件MIDAS／CIVIL建立全桥空间模型，对设计荷载、试验荷载分别进行计算，建立的模型如图4一图7。其中采用MIDAS建立有限元模型【2J，是通过梁格法进行空间模拟。因该桥主梁结构是简支状态，故模

8、型中桥面铺装层用板单元来模拟，纵横梁采用梁单元模拟，桥面采用板单元。共有72个节点，梁单元有117个。荷载的横向作用通过虚拟梁单元进行横向模拟加载。图