V形刚构-拱组合桥静力有限元分析.pdf

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1、第27卷第10期2010年lO月公路交通科技JournalofHighwayandTransportationResearchandDevelopmentVoL27No．100ct．2010文章编号：1002—0268【2010)10一0066—06V形刚构一拱组合桥静力有限元分析刘宇闻1，傅少君1，瞿国钊2(1．武汉大学土木建筑工程学院，湖北武汉，430072；2．铁道部第四勘测设计研究院，湖北武汉，430063)摘要：V形刚构一拱组合桥体系复杂，为了能更准确地认识和把握这种新型桥梁的力学性能，以小榄特大桥工程为例，建立

2、精确的三维有限元模型，其中V形墩、梁、拱采用三维8节点实体单元，支撑采用空间梁单元和桁架单元，吊杆采用空间索单元进行离散。应用大型通用有限元软件ANSYS对其成桥阶段的主要工况进行荦l生计算，同时也对该类桥型有可能出现的病害情况进行预测和模拟。据此，对比分析了各种情况下关键部位和构件的变形及受力状态。研究结果表明：该桥整体受力以V形连续刚构为主。拱对主梁起加劲作用；预应力对结构的安全性至关重要；该桥在一定数量内吊杆断裂的情况下，主体结构具有很好的内力重分配能力；拱脚处受力复杂，要采取构造措施防止局部破坏。关键词：桥梁工程；

3、三维弹性静力分析；有限元方法；V形刚构一拱组合桥；吊杆作用中图分类号：U448．35文献标识码：AStaticFiniteElementAnalysisofArchBridgewithV--shapedRigid·-frame]JUYuwenl，FUShaojunl，QUGuozha02(1．SchoolofCivilEngineering，WuhanUniversity，WuhanHubei430072，China；2．ChinaRailway4thSurveyandDesignInstituteCo．，Ltd．，Wuh

4、anHubei430063，China)Abstract：StructureofarchbridgewithV-shapedrigid—frameiscomplicated．Inordertoknowandmasterthemechanicalpropertyofthisbridge，a3DelasticfiniteelementmodelofXiaolangrandbridgewasbuilt，inwhich8-nodesolidelementswereadoptedfordiscreteanalysisofthemai

5、ngirder，theV-shapedrigid—frameandthearch，3Dbeamandtrusselementsforchordandwebmembers，and3Dlinkelementsforsuspenders．The3DelasticstaticcalculationofthebuiltbridgeWasperformedbasedonthegeneralfiniteelementsoftwareANSYS，andthepossiblewreckedconditionswerealsosimulate

6、d．Basedontheseresults，thedeformations，stressdistributionsofthebridgeandtensionofthesuspenderswereanalyzedandcontrasted．Theresultsindicatethat(1)theV-shapedrigid·frameofthebridgebearsthemainloadswhilethearchplayanreinforcedroleinloadbeating；(2)prestressisveryimport

7、anttothesecurityofthebridge；(3)thebridgehasagoodcapabilityofstress—redistributionwhilesomesuspenderscrack；(4)stress-distributionofthearchspringingiscomplex，measuresshouldbetakentoavoidlocalfailure．Keywords：bridgeengineering；3Delasticstaticanalysis；finiteelementmet

8、hod；archbridgewithV·shapedrigid-frame；effectofsuspender0引言V形刚构拱组合桥主要构件包括主拱肋、吊杆、主梁、桥墩以及起连接作用的V形刚构。该桥梁结构以V形刚构受力为主，拱肋受力为辅，把V形连续刚构舒展的造型与拱桥流畅的造型以及推力平衡的力学优点结合