单元模拟:上部垫梁及上部连接(因为承受较大弯矩)均采用梁单元,下部结构均采用桁架单元简化;
边界条件模拟:该结构有八处与桥墩连接,这里我们我们都采用铰接(出于对结构偏于安全的考虑)。
结构模型图4-1如下:
图4-1 模型空间结构
4.3 荷载分析
29
石家庄铁道大学毕业设计
竖向荷载包括:托架自重、梁段混凝土重量、模板重量、临时工荷载等。 (1)托架自重
在这里midas软件提供了托架材料,可以在midas里加入托架的自重,由软件自行考虑。
(2)梁段重量
箱梁0#和1#段在纵向总长度为15m,单位密度按26kN/m3计算。 (3)模板重量
参考其他类似桥梁使用的模板可知,模板体系荷载,按规范规定0.75 kPa。 (4)临时施工荷载
临时施工荷载主要包括施工机具重量和施工人员重量等,取施工人员荷载2.0kPa,浇筑及机械振捣施工2.0kPa。
荷载依次从底模穿到纵垫梁再到桁架上,最后传到墩身上。为防止托架变形而引起箱梁变形,应严格控制桁架刚度。
结构恒载有软件自动生成计算。 (5)荷载标准值
翼板、腹板及侧模直接由边纵梁承担,边纵梁为I32a,承受线荷载为q1(不包括托架自重),此处的纵梁受力较大因此排列较密,间距为0.3m,共五排。
其他荷载由底部的纵梁承担,该纵梁亦为I32a,承受的线荷载为q2(不包括托架自重),此处纵梁受力较小因此排列较稀疏,间距为0.6m,共六排。
对于腹板下面的自重计算,我们将翼缘和腹板总重量之和分给该处的纵梁则:
q1?7.459688?26?1.2?0.75?2?2?0.3?49.913kN/m?
对于箱梁底部的荷载,我们取两块板的厚度之和来计算,则:
q2????0.66?0.38??26?0.75?2?2???0.6?19.074kN/m
(6)荷载组合
在进行承载能力极限状态计算时,荷载设计值按1.2恒载+1.4活载计算;在进行变形计算时,荷载设计值按标准值来取。
4.4 托架刚度和强度的简算
4.4.1 纵垫梁的变形和强度验算
纵垫梁采用 I32a的工字钢,模型的计算长度为L=4.25m,由midas计算软件可知,纵垫梁的最大弯矩为27.955kN·m。
30
石家庄铁道大学毕业设计
纵垫梁弯矩如图4-2
由midas计算软件可知,纵垫梁最大剪力为:66.300kN。 纵垫梁剪力如图4-3 纵垫梁最大剪力计算如下:
?=MW=27.955692?10-6=40.397Mpa<215Mpa
对于纵垫梁正应力满足要求。
??QSId
在这里我们用软件计算得:τ=40.368MPa<125 MPa 因此,纵垫梁剪应力满足要求。 纵垫梁的剪应力如图4-4 纵垫梁的变形如图4-5
由midas的计算结果可知,纵垫梁的最大变形为:△=3.878mm<L/600=7.0833mm。 因此,纵垫梁变形满足要求。
由以上计算分析得知,纵垫梁承载力储备较大,但由于纵向分配的需要,并且变形控制计算,所以采用工字钢型号较大。立模前,应在地面对纵垫梁进行加载试验,测出变形值,立模时需按实际测量值在外侧模支腿处设置预拱度。
31
石家庄铁道大学毕业设计
图4-2 纵垫梁弯矩图
图4-3 纵垫梁剪力图
32
石家庄铁道大学毕业设计
图4-4 纵垫梁剪应力图