V形刚构梁拱组合桥最不利位置局部受力分析.pdf

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1、第28卷第2期土木工程与管理学报Vol_28No．22011年6月JournalofCivilEngineeringandManagementJun．2011V形刚构梁拱组合桥最不利位置局部受力分析李海涛(中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉430063)摘要：V形刚构梁拱组合桥受力体系复杂，用有限元法计算分析桥梁结构时，工程上普遍采用几何小变形、材料线弹性假定，将桥梁整体等效为梁结构或者是杆系结构。为了能够准确得到V形刚构和牛腿处的局部应力分布，以永安大桥为例，利用大型通用有限元软件Abaqus建立三维有限元模型，对整桥模型进行实体单

2、元离散，考虑几何非线性、接触非线性等因素，采用实体单元、杆单元、弹簧单元分别来模拟混凝土、钢筋、桩基，对成桥阶段的六种主要工况进行仿真计算，确定每种工况下的最不利位置及相应的应力分布情况，并指出了各位置最危险工况，为设计与施工提供指导。结果表明：除牛腿接触位置外，桥梁整体拉、压应力水平均较低，整桥在成桥阶段是安全的。关键词：V形刚构梁拱组合桥；桥梁工程；有限元；局部受力分析中图分类号：U441文献标识码：A文章编号：2095-0985(2011)02-0054-04工程上用有限元法计算分析桥梁结构时，普位置及应力水平，为设计与施工提供指导。

3、遍采用几何小变形、材料线弹性假定，将桥梁整体等效为梁结构或杆系结构。大量工程实践表明，1工程概况这种近似方法基本上可以满足工程设计需要，国内外的桥梁分析设计软件几乎都是基于这种方永安大桥位于山西省孝义市境内，主桥上部法。对桥梁结构整体的承载能力分析，这种假定结构为341TI+58rfl+34m的部分预应力混凝土可以满足工程需求，但这种假定与实际结构存在梁拱组合桥。左右幅分离，每幅采用单箱双室截一定的差异，所以对桥梁局部的应力分布及局部面。单箱底宽8．0rfl，翼缘悬臂长2．25Ill，单箱桥强度的分析还有待完善。面宽12．5m。箱梁顶板设置

4、单向1．5％横坡，通V形刚构梁拱组合桥⋯主要构件包括主拱过箱梁内外侧腹板调节。跨中箱梁中心梁高1．6肋、吊杆梁、桥墩以及起连接作用的V形刚构。in，顶板厚0．25rfl，悬臂板端部厚0．21TI，根部厚该桥梁结构以V形刚构受力为主，拱肋受力为0．51"1，腹板厚0．4m，底板厚0．25rfl，在中支点、辅，把V形连续刚构舒展的造型与拱桥流畅的造边支点处分别设置横隔板。主桥桥面铺装层为型以及推力平衡的力学优点结合起来，适用于软11am厚沥青混凝土加8am厚混凝土调平层。弱地基，并且表现出良好的经济指标。刘宇闻主桥主拱圈外部尺寸为(100～19

5、5)X800om，桥等_2对小榄特大桥成桥阶段的主要工况进行三墩承台厚度为200am，基础采用8160am摩擦维弹性计算，龚俊虎等揭示V形刚构拱组合桥桩。主桥上部结构施工采用满堂支架一次浇筑完的梁拱组合效应，刘世忠等用有限元法分析了成。墩身尺寸和边界条件对V形刚构梁拱组合桥的影响，勾红叶等针对小榄特大桥进行了施工2有限元分析模型过程全过程仿真，蒯行成等研究连续钢构桥箱梁应力的横向分布规律与全桥的温度应力。2．1有限元模型本文利用Abaqus软件对山西永安大桥进永安大桥沿桥长方向和桥宽方向为对称结行成桥阶段三维仿真分析，对六种工况下的局部构，

6、利用其几何拓扑关系建立整桥对称模型，如图应力分布进行了计算，得到各种工况下的最不利l所示。主箱梁、拱肋、横梁、V形斜腿、拱座、承收稿日期：2011-05-02作者简介：李海涛(1977一)，男，河南驻马店人，工程师，研究方向为桥梁工程(Email：tsylht@188．corn)第2期李海涛：V形刚构梁拱组合桥最不利位置局部受力分析。55·台等均采用三维实体单元模拟，将支座表面与牛模型基础温度为15℃。腿设置为tie型接触对，通过该方法对牛腿以及支表1各工况下荷载分布座的相互作用进行模拟，桥墩承台底部的桩基采用弹簧单元模拟，每个桥墩有8根桩

7、基，每根桩基使用25根弹簧进行模拟，预应力筋及普通钢筋采用杆单元模拟，由于对V形刚构及牛腿处局部应力分布比较关注，在建立有限元模型时，只对牛腿部位的普通钢筋采取Truss单元直接进行模拟，对于其它部位钢筋，通过等效方法将混凝土的弹性模量进行修正，来模拟普通钢筋的作用。大桥有限元网格模型如图2所示。图1大桥有限元模型3有限元计算结果与分析图2大桥有限元网格模型各种工况下最不利位置主应力云图列于表2．2主要材料参数2，工况一最不利位置位于下牛腿处，下牛腿局部汽车荷载采用公路一I级l9J，混凝土(C50)弹最大拉应力达到6．92MPa，最大压应力

8、达到27．9性模量取3．45×10MPa，考虑到施工中的误差，MPa，拉应力偏大处出现于牛腿端面支座位置附计算中混凝土的密度取为2652kg／m。，线膨胀系近，压应力偏大处为支座