连续刚构桥最大悬臂阶段0号块应力分析.pdf

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1、器桥梁工程BrIdgeEngineer．ng连续刚构桥最大悬臂阶段0号块应力分析胡燕波1．2，黄羚·(1．石家庄铁道大学土木工程学院，河北石家庄050043；2．大秦铁路股份有限公司，山西太原0300

2、00)摘要：将承德双峰寺互通立交匝道桥主桥11号墩的0号块作为研究对象，首先用Midas／Civil建立全桥模型，对全桥整体分析，求出在最大悬臂工况下O号块端部断面的轴力、剪力、弯矩；然后利用ANSYS建立O号块细部模型，将求出的荷载施加到ANSYS模型中；最后通过有限元仿真分析得出0号块应力和位移。笔者通过不同的应力角度分

3、析了0号块的顶板、腹板、底板、横隔板的应力，分析了0号块的空间应力状况在最大悬臂工况下是否良好。关键词：连续刚构桥；0号块；应力分析；有限元中图分类号：U448．215文献标志码：B文章编号：1009—7767(2014)0l—0042—04StressAnalysisofZeroBlockofContinuousRjgid—frameBridgeintheLargestCantileVerStage1工程概况双峰寺互通匝道桥属于承赤高速的一部分．主桥为跨承朝高速的3跨预应力连续刚构桥，跨径为45m+75m+45m．上部为

4、三向预应力结构，采用单箱单室截面，顶板宽13m，底板宽7m，翼板悬臂长3m。跨中梁高2．3m，悬臂根部梁高4．7m，梁高从跨中到悬臂根部以1．75次抛物线变化。2有限元分析2．1结构模型笔者以双峰寺互通匝道桥主桥为研究对象，分析其在最大悬臂阶段的空间应力。由圣维南原理可知0号块的应力状况只与其一定长度范围内的应力状况有关，远离0号块部位的应力对0号块影响很小可以忽略不计。由于该桥0号块和1号块一起浇筑，所以取0加l号块、长度为8m的1段墩体为结构模型⋯。1号块横断面D—D的尺寸和横断面C—C相似．只是梁高和底板厚度不同，其

5、结构尺寸如图1、2所示。主墩为双肢实心矩形墩，截面尺寸为顺桥向lm，横桥向7m。为模型建立方便以0号块中心断面为对称面建立一半模型，最后镜像生成整体。采用有限元程序ANSYS进行有限元仿真分析，混凝土采用i维实体单元SOLID95模拟，预应力钢束采用i维杆单元uNK8模拟，共划分5132个单元，42席荭故术2014No．1(Jan．)Vof．3228490个节点，单元划分如图3所示。ABClD100300【；訇1O加1号块纵断面图(cm)＼c—c断面l---------------·-----------一图20号块横断面

6、图(cm)图3网格划分图2．2施加边界及荷载利用有限元软件Midas／Civil对主桥进行全桥分析，求出最大悬臂工况下l号块端部断面X轴方向轴力为一1．24×108N(受压)；Z轴方向剪力为2．2×106N(竖直向下)；y轴方向弯矩为4．1×107(N·m)(使0加I号块下部受拉上部受压)。在ANSYS建立的细部结构模型的两端1号块断面形心位置建立节点，然后建立1号块断面上的节点与形心节点的主从约束，将上述荷载施加到形心主节点上；施加0号块细部结构模型受到的其他荷载(自重、预应力荷载等)，预应力荷载以实体力筋法模拟用温度荷

7、载施加；对墩底截面施加固结约束【2l。2．3应力分析通过计算结果分析可以得出0号块任何部位的应力和位移值，该部分将通过从不同的角度分析0号块的顶板、腹板、底板、横隔板的应力状况，考察这些部位在不同的工况下应力状态是否良好㈦。分析如下：1)纵向主应力(见图4)誊常■桥梁工程韶BrIdgeEngineerIng①0号块底板、腹板、顶板都受压，没有产生拉应力，符合0号块的设计原理(i向预应力结构)。顶板压应力为一8．03～一14．21MPa(负号表示受压)；腹板压应力为一5．96～一10．09MPa：底板压应力为一3．90～一5

8、．96MPa。0号块底板、腹板、顶板整体纵向压应力未超过C50混凝土的抗压强度设计值，符合要求。②横隔板同时受拉和受压，横隔板与顶板和底板接触的倒角部位受压应力为一1．84～一16．27MPa，其余部位受2．28MPa的拉应力。横隔板整体压应力未超过C50混凝土的抗压强度设计值．拉应力超过C50混凝土的抗压强度设计值但未超过C50混凝土的抗压强度标准值。③O号块端部截面和横隔板倒角位置产生应力集中，存在最大压应力。横隔板倒角与该截面顶板下表面接触部位压应力为一16．00MPa；横隔板倒角与该截面底板上表面接触部位压应力为一

9、16．00MPa；横隔板倒角与该截面腹板接触部位压应力为一16．27MPa。应力集中位置压应力未超过C50混凝土的抗压强度设计值。2)竖向主应力(见图5)∞，⋯I一：i舅舞‘图5竖向应力图(MPa)从图5可以看出0号块细部结构模型应力状况如下：①顶板受压，压应力为一0．30～一2．89MPa，在顶板束上