钢箱梁桥的有限元分析(2)

2018-12-29 22:40

主要采取构造措施,即设置加劲肋来保证,这样可使设计大为简化。加劲肋可分为横向加劲肋、纵向加劲肋、短加劲肋和支承加劲肋等。设置加劲肋的间距主要是根据钢板的宽厚比以及钢板的材质所决定。

2.6刚度计算

要保证桥梁的正常使用,桥梁必须具有足够的刚度。如果梁的刚度较差,虽然强度、稳定性能够满足要求,但也会带来一系列的问题。例如桥梁的挠度过大会使桥面不平直,车辆运行困难,乘客有不舒适感觉。所以要保证在荷载作用下,梁的挠度不得超过规范所规定的限值。《桥规》规定简支或连续板梁桥在静活载作用下的挠度小于等于1/600。

3桥结构整体计算 3.1计算软件与模型

3.1.1计算简图及箱梁截面(图2、3)

AB图2 全桥结构计算简图(单位:cm)

CD

图3 箱梁截面(单位:cm)

3.1.2计算软件与单元:

采用大型通用空间有限元程序,首先利用梁单元建模计算关心截面指标的影响线,然后利用壳体单元建模,以梁单元计算的影响线为依据进行加载,分析钢箱梁在运营阶段的受力情况。

3.1.3 计算模型:

约束条件:梁单元模型约束条件如图1,壳单元模型的约束条件跟桥梁支座的类型相对应,见图4。

图4 桥梁支座布置(箭头表示支座活动方向)

考虑横坡(2%)影响,取单幅桥按实际尺寸建立空间实体模型,采用壳体单元建模。空间模型见图5;有限元模型见图5。

其中,顶板和底板厚度为14 mm,底板在支座处为避免应力集中应增加局部厚度,支

座处底板厚度为64 mm,顶板和底板加劲肋厚度为8 mm,在支座处底加劲肋厚度增加为 24 mm,支座处横隔板厚度为60 mm,其他处为16 mm。支座处腹板厚度为24 mm,其他腹板板厚为12 mm。 1AREASTYPE NUMYZX

图5a 空间模型(整体) 1ELEMENTSYZX 图5b 有限元模型(整体) 3.2材料及参数

钢箱梁(横截面见图3)

弹性模量Ec=2.06×105MPa,剪切模量G=0.7923×105MPa,泊松比γ=0.3,密度ρ=7698㎏/m3 。

3.3 作用及组合

作用:

恒载:

一期恒载为钢箱梁的重力荷载。

二期恒载为人行道板以及栏杆的重量:顺桥向6.55KN/m,10cm厚沥青混凝土面层 活载:

桥梁设计荷载为公路一级 支座沉降:

中间支座B、C最 沉降为5mm,边支座A、D最大沉降为5mm。 组合工况:

先用梁单元计算出各个关心截面指标的影响线,荷载以均布荷载的形式,按照桥梁横向布置加于对应的壳体单元上。

(1) 刚度:

工况1:活载作用下(不计冲击力)中跨跨中最大正挠度,荷载立面布置见图7。 工况2:活载作用下(不计冲击力)中跨跨中最大负挠度,荷载立面布置见图8。

图6 中跨跨中挠度影响线

ABCD

图7 工况1中跨跨中最大正挠度活载立面布置图

ABCD

图8工况2中跨跨中最大负挠度活载立面布置图

工况3:活载作用下(不计冲击力)边跨跨中最大正挠度,荷载布置见图10。

工况4:活载作用下(不计冲击力)边跨跨中最大负挠度。荷载布置见图11。

图9 边跨跨中挠度影响线

ABCD

图10工况3边跨跨中最大正挠度活载立面布置图

ABCD

图11 工况4边跨跨中最大负挠度活载立面布置图

(2) 强度:

工况5:中跨跨中最大正弯矩工况:

①一二期恒载;

②活载(考虑最不利情况,车辆荷载向远离人行道一侧偏载):单向四车道,立面布置见图13,车道横向折减系数为0.67;横桥向上,按照《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2004)布置偏载荷载。 ③ B、C处不均匀沉降5mm。

图12 中跨跨中弯矩影响线


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