利用ansys的鋼管混凝土拱梁組合橋分析

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1、學(xué)兔兔www.xuetutu.coms—G?一s◎利用ANSYS的鋼管混凝土拱梁組合橋分析鄢余文[同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院(集團(tuán))有限公司，上海200092]摘要：為研究鋼管混凝土拱梁組合橋的受力形態(tài)，運(yùn)用ANSYS軟件對某一鋼管混凝土拱梁組合橋分別建立了全橋整體模型、主拱局部模型以及主拱屈曲模型。計(jì)算了主梁及主拱受力，驗(yàn)算了主拱連接鋼綴板及鋼錨箱應(yīng)力，進(jìn)行了主拱屈曲分析。結(jié)果表明，橋梁受力滿足規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)安全可靠，主拱不會發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。關(guān)鍵詞：ANSYS；鋼管混凝土；拱梁組合橋；有限元0引言混凝土，下弦桿采用D80×1．6cm鋼管混凝土。主鋼管混凝土拱梁組合橋由于造型美觀，受力

2、合理，跨吊桿間距5．0m，采用鋼錨箱結(jié)構(gòu)錨固于鋼管混凝造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)，近年來得到廣泛應(yīng)用l1]。本文論述土主拱上。的一座正在建設(shè)的下承式鋼管混凝土拱梁組合橋，位主梁為變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，跨中于內(nèi)蒙古自治區(qū)。橋梁跨徑組合為28m+58m+截面梁高1．70m，根部截面梁高3．20m。箱梁為28m一114m，橋?qū)?0．6m，見圖1～圖2。單箱四室截面，腹板間距9．95m，腹板厚0．8～1．2m，頂板厚0．25m，底板厚0．25～0．7m，見圖3。2％2％———————L—一——————J’L—一—————_』一}L一—L————————一I’圖1橋梁立面圖(cm)圖3主梁一般斷

3、面圖(cm)本文利用ANSYS軟件對寬箱梁在吊桿作用下的受力性能、主拱受力、連接綴板以及鋼錨箱的受力，主．。!印2氈船J靼Q．§月牛仃2％2#趔琵1％1％拱屈曲穩(wěn)定進(jìn)行了全面細(xì)致的計(jì)算分析嘲。r1{r1．1]}廠]I915995．995915J1主梁及主拱計(jì)算分析llIl??????4#Olj?????山1．1有限元模型采用大型通用有限元軟件ANSYS建立了本橋的整體計(jì)算模型，見圖4。計(jì)算模型取半結(jié)構(gòu)，主梁圖2橋梁橫斷面圖(cm)及主拱均采用solid45單元模擬。solid45為空間實(shí)體鋼管混凝土由三片拱肋組成的三角格構(gòu)型主單元，由八個節(jié)點(diǎn)組成，在單元每一個節(jié)點(diǎn)上有三個拱，主拱

4、間采用平行綴板連接。主拱桁高2．5m，桁自由度。主拱連接綴板采用三維梁單元beam4模寬為變截面，由根部1．85m變至拱頂5．0m。拱軸擬。吊桿采用linkl0桿單元，單元只承受單向拉伸，理論矢高12．0m，矢跨比1／4．83。拱肋桁架上下弦吊桿力按初始應(yīng)變輸入。橋梁恒載及活載按實(shí)際數(shù)桿軸線采用圓弧線。上弦桿采用D60×1．2cm鋼管值輸入。收稿日期：2011-04—10No32011上踢么咯33學(xué)兔兔www.xuetutu.com學(xué)兔兔www.xuetutu.com學(xué)兔兔www.xuetutu.com◎s一?G—s4結(jié)語采用ANSYS分別建立了鋼管混凝土拱梁組合橋整體模型，主拱

5、局部模型以及主拱屈曲模型進(jìn)行計(jì)算，得出如下結(jié)論。(1)由于橋梁較寬，主梁兩側(cè)為梁受力模式，主梁中間為拱受力。(2)鋼筋混凝土上拱壓應(yīng)力為8．1～10．6MPa，下拱壓應(yīng)力為9．3～13．7MPa，滿足承載力要求。(3)拱腳局部應(yīng)力集中較為突出，最大應(yīng)力為圖16拱腳鋼錨箱等效應(yīng)力(kPa)16．4MPa。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮配置局部預(yù)應(yīng)力，采用鋼纖3主拱屈曲穩(wěn)定分析維混凝土等措施，提高拱腳應(yīng)力集中區(qū)域的抗拉及抗主拱屈曲穩(wěn)定分析采用beam44單元模擬。模型裂能力。取全拱結(jié)構(gòu)，成橋吊桿力采用整體計(jì)算模型的結(jié)果按(4)主拱連接綴板最大應(yīng)力為187．9MPa，鋼錨箱集中力輸人]。beam44單元

6、為空間梁單元，是一種具最大應(yīng)力為93．4MPa，均滿足規(guī)范要求。主拱綴板連有承受拉、壓、彎曲和扭轉(zhuǎn)的單軸梁，每個單元兩個節(jié)接可靠，吊桿頂端鋼錨箱傳力流暢。點(diǎn)，每個節(jié)點(diǎn)具有六個自由度。(5)主拱屈曲穩(wěn)定系數(shù)為9．687，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定安全系通過計(jì)算，主拱為一階面外失穩(wěn)，屈曲穩(wěn)定系數(shù)為數(shù)較高。9．687，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定安全系數(shù)較高，見圖17。參考文獻(xiàn)：[1]陳寶春．鋼管混凝土拱橋[M]．北京：人民交通卅版社，2007．[2]陳寶春．鋼管混凝土拱橋計(jì)算理論研究進(jìn)展[J]．土木工程學(xué)報(bào)，2003(12)：47—57．[3]孫潮，陳寶春，張偉中，等．鋼管混凝土拱梁組合橋拱腳結(jié)點(diǎn)應(yīng)力分析[J]．福州大學(xué)

7、學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2004(4)：195-200．[4]李萍．基于ANSYS的鋼管混凝土拱橋特征值屈曲分析[J]．城市道橋與防洪，2008(7)：45—48．圖17主拱失穩(wěn)模態(tài)圖36上踢么咯No．32011