某钢箱梁第二体系应力分析.pdf

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1、某钢箱梁第二体系应力分析徐斌，吴礼杰，李世振(中国建筑第八工程局有限公司西北分公司，陕西西安710075)桥梁工程器BridgeEngineering摘要：以某钢箱梁斜拉桥主梁为例，采用有限元模型中ABAQUS壳单元建立钢箱梁斜拉桥局部模型[1]，进行了仅有车辆荷载作用下顶、底板和横隔板、腹板的局部计算(第二体系应力分析)，分析了该钢箱梁各板件的设计控制应力，并就不同位置开设人孑L对横隔板受力的影响进行了对比分析，以期为类似设计提供参考。关键词：桥梁；斜拉桥；钢箱梁；ABAQUS壳单元；第二体系；横隔板中图分类号：U448．27文献标志码：B文章编号：10

2、09—7767(2017)02—0037—04StressAnalysisofSecondSystemofaSteelBoxGirderXuBin，WuLijie，LiShizhen随着桥梁制作工艺水平的提高、钢材成本的下降以及环保观念的改变，钢箱梁斜拉桥的建设已成为新潮流。扁平钢箱梁由于其抗扭、抗弯惯性矩较大．同时拥有较好的抗风性能，在现代钢箱梁斜拉桥建设中运用较为广泛。虽然基于单梁模型的整体计算(第一体系应力分析)相对成熟，但是对于车辆荷载作用下的局部计算(第二体系应力分析)则相对滞后。第一体系应力分析采用初等梁理论，对主梁进行了简化，以至于体积较大的

3、扁平钢箱梁的计算．特别是横向板件的精确计算存在短板。同时大多数现代城市桥梁兼有管线过桥的功能。特别是扁平钢箱梁斜拉桥，需要设置横隔板人孔、过线孔等，势必削弱横向板件性能，影响板件的局部应力。因此笔者以某钢箱梁斜拉桥为例，采用有限元模型程序建立钢箱梁斜拉桥局部模型，对其进行第二体系应力分析。并进一步研究分析人孔对横隔板的受力影响，以期为类似设计提供参考与借鉴。1工程概况某钢箱梁斜拉桥桥面宽37．0m，钢箱梁高3．0m(中心线处)，顶板厚16．0mm，底板厚14．0mm，锚固区顶、底板分别加厚至20．0mm和16．0mm。拉索锚固点纵向间距8．0m，横向间距3

4、0．8m。1个标准段内的锚固点横隔板间距为2．65m+2．70m+2．65=8．00m，锚固点处横隔板厚16．0inln。其余处横隔板厚14．0mm。纵向腹板厚14．0mm。1／2标准段横断面见图1。该桥设计荷载为城一A级荷载，双向6车道；桥面图l1／2标准段横断面图铺装8cm厚混凝土和5cm厚沥青混凝土。2建立局部模型现选取2个标准段．共有3道锚固点横隔板．6道非锚固点横隔板，采用有限元模型程序中ABAQUS壳单元建立钢箱梁斜拉桥局部模型。按照JTGD60---2015《公路桥涵设计通用规范》要求，局部计算时的设计荷载采用车辆荷载，重型汽车总质量700k

5、N，其中轴质量200kN，对应轮质量100kN。单个轮压有效面积为0．60mx0．25m。在实际模型中将轮质量等效为轮压有效面上的均布荷载(以下简称为轮压荷载)。轮压作用下的横向间距按照规范要求布置。在拉索处约束竖向位移，在梁端处约束2个方向的水平位移[21。纵向腹板与顶、底板共用节点。横隔板与顶、底板以及腹板在焊接处采用Tie约束。1／2标准段有限元局部模型见图2。3各板件受力分析轮压荷载在第二体系中有2种最不利荷载位置：①锚固点间梁端跨中位置(无横隔板，设定为工况1)；②中间锚固点处横隔板位置(设定为工况2)。现取2个2017jlt$2期(3一)第35

6、拳辛荭投木371刮l昌昌桥梁工程BridgeEngineering图21／2标准段有限元局部模型图(无人孔)最不利荷载截面分别作用轮压荷载【2]，工况1、2的各板件应力极值见表1。由于顶、底板应力最大值均出现在顶板或者顶板U肋上，因此在第二体系应力分析中，顶板最大应力水平是设计控制的关键；而底板应力水平相对较小，最大(A岵j5嘲氍鬓表1各板件应力极值表MPa：秀≯0。j薹差豢攀、《檬i。；!搂隰板“。嶷壤；；i霉撼慧!摹枣ii蒸i§豢氯。：撼誊。最大，+最器誊羹謦嚣蠹2琵鬟冀i拉菇菊嚣￡§i§鬻”；i箍波为。i慝应力。整虚霆；撵i翰i。1122．7—72．

7、964．5—74．48．8—42．42104．7—43．141．1—90．912．6—21．0最大值122．7—72．964．5—90．912．6—42．4应力值仅为21．1MPa，因此底板有很大的优化空间，从受力合理与材料节省的角度考虑可以将其做成双主梁截面。工况1下腹板在轮压荷载作用位置所受到的最大主应力为36．7MPa。结合表1结果可知，2个横隔板应力云图(见图3)中重合区域应力水平相对较低，主应力≤10MPa，因此可考虑将其作为人孑L或者过线孔通道区域。雕,60蒸56e。

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