2.底板纵向应力分析
底板纵向的应力分布图见图 4,从应力图中可以看出底板大部分为黄绿色,所受的力为正应力,因此此处的钢板为受拉状态,且仅在支座附近有压应力的出现。由计算分析结果中查得,底板跨中的最大拉应力为 95.8MPa;最大压应力出现在支点位置,为 24.1MPa。
图 4 底板纵向正应力图
3.腹板纵向应力及剪应力分析
腹板计算时主要需要考虑其纵向应力及剪应力,腹板纵向正应力图见图5,剪应力云图见图6。从应力图中可以看出,四道腹板纵向受力情况比较相似,现以拉应力最大的腹板为例,最大应力均在跨中位置,上缘最大压应力为24.4MPa,下缘最大拉应力为95.8MPa。腹板的剪应力见图7,由应力图可知,腹板的剪应力在支座处了现在剪应力值相对较大,且比较集中,其余部分相差并不大,支座处最大的剪应力也仅为10.4MPa,而接近跨中时各点的应力值变化并不大且基本一致。
图 5 腹板纵向正应力图
图 6 腹板剪应力图
4.横隔板纵向应力分析
本项目主要有两种横隔板,一种是位于支座处,板厚为16mm。另一种为主要的横隔板,中间留有人孔。两种横隔板的应力图见图7~图8。由应力图可知,横隔板总体受力趋势为上缘受拉、下缘受压。支座处横隔板最大拉、压应力均出现在支座处,最大拉应力(上缘)为46.3MPa,最大压应力(下缘)为67.7MPa。在人孔处横隔板的应力图可以看出,最大的拉应力依然在支座处仅为45MPa,但最大的压应力出现在翼缘板处为48.6 MPa,主要原因,本桥人行道侧翼缘板长度较大,受人群荷载较大,因此此处所受的压应力较大,但通过整体数据看出,本桥最大应力都在50 MPa以下,满足设计要求。
图7 支座处横隔板纵向应力图
6 结论与建议
1) 通过以上应力计算结果可以看出,本桥各板应力均满足规范中
所规定的钢材弯曲应力容许值剪应力容许值。且富余量相对较大,结构整体安全稳定性较高。
2) 通过以上过程可以看出,利用MIDAS中的板壳单元进行有限元
建模,虽然建模过程比较复杂,分析过程比较繁琐,但是能对钢箱梁的各种钢板的应力情况进行详细准确的分析,且计算结果准确可靠,并能准确的反应加劲肋的作用效果。 3) 通过以上各应力数值可以看出,本桥的所受的应力相对较小,
安全性偏高,因此本桥的钢板的厚度以及结构形式还存在优化减的空间。
4) 本文仅将模型中的支座以支点的形式进行模拟,通过结果也可
看出,支座处的应力相对其它部分偏大,因此想要得到更精
细的支座计算结果。还需要对支座处进行局部的受力分析。 5) 通过计算得出,本桥横隔板应力相对较小,但是支座处的应力
较大,因此在支座处的钢板进行了加厚设计,防止因应力过大而产生变形,保证了横隔板的稳定性。
6) 本桥由于篇幅有限,仅对简支钢箱梁的板应力进行了分析,而
未对钢箱梁的其它项目进行分析,如局部稳定、整体稳定、抗倾覆稳定等。
参考文献:
[1] 吴冲 现代钢桥.北京 人民交通出版社 2006。
[2] 程翔云 梁桥理论与计算 北京 人民交通出版社 1990。 [3] 陈绍藩 钢结构设计原理 北京 科学出版社 2001。
[4] 张炳华 土建结构优化设计 上海 同济大学出版社 2003。 [5] GB 50017-2003 钢结构设计规范。
[6] JTJ 025-86 公路桥涵钢结构及木结构设计规范。