預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋開裂的三維仿真分析

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1、學(xué)兔兔www.xuetutu.com42橋梁結(jié)構(gòu)城市道橋與防洪2014年12月第12期預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋開裂的三維仿真分析楊允表(合樂中國有限公司，上海市200051)摘要：建立三維實體有限元仿真模型來分析某工程其中1聯(lián)4×30m四跨連續(xù)箱梁橋在施工過程出現(xiàn)裂縫的原因。在實橋分析前，三維仿真模型與空間梁單元模型進行比較，結(jié)果比較非常吻合，驗證了三維仿真模型的正確性。在實橋分析中，考慮了具體的施工過程，對該橋結(jié)構(gòu)在施工階段的受力狀態(tài)進行全面分析，對箱梁的開裂進行了相應(yīng)的模擬，得到的計算結(jié)果合理地分析了箱梁開裂的原因。關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土箱

2、梁；開裂原因；非線性有限元；實體單元；仿真分析中圖分類號：U448．21+5文獻標識碼：B文章編號：1009—7716(2014)12—0042—04寬分別為0．1mm、0．05mm，右側(cè)外腹板距端部1工程概況3．385m處一道裂縫，縫寬0．075mm；靠近邊墩一近幾年來，預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)在城市大端，左側(cè)外腹板距端部3．8m位置一道裂縫，縫寬型立交與高速公路互通立交中的運用越來越廣；0．05mm。右幅箱梁靠近橋臺左側(cè)外腹板3．04m、但是，由于工程建設(shè)周期的壓縮，設(shè)計與施工時間4．44m位置各一道裂縫，縫寬均為0．075mm；右側(cè)的緊促

3、，許多工程發(fā)生了預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)外腹板2．5m、4．26m位置各一道裂縫，縫寬分別為在施工階段或運營階段出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象。例如，某0．075mm、0．1mm；靠近邊墩一端暫未發(fā)現(xiàn)裂縫。高速公路項目的一個大型互通立交在箱梁施工過根據(jù)箱梁裂縫分布的檢查情況，選取該聯(lián)結(jié)構(gòu)程中出現(xiàn)了裂縫，裂縫的發(fā)生位置基本位于連續(xù)的左幅連續(xù)箱梁，采用大型通用有限元軟件箱梁邊跨支座附近區(qū)域的箱梁腹板與底板上，距ANSYS進行三維空間實體有限元仿真分析，來合離支座約0—6m范圍內(nèi)，裂縫的開展方向為豎向理分析箱梁在施工過程出現(xiàn)裂縫的原因。及斜向裂縫為主，并伴隨有雜亂裂

4、縫區(qū)域。設(shè)計規(guī)2三維仿真模型的建立范Ⅲ規(guī)定，一般按全預(yù)應(yīng)力或A類構(gòu)件設(shè)計的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁不允許出現(xiàn)裂縫；所以，對于已經(jīng)出箱梁結(jié)構(gòu)實體幾何模型見圖1，單元劃分全部現(xiàn)裂縫的箱梁結(jié)構(gòu)，技術(shù)人員應(yīng)該不以回避，要加采用高精度的規(guī)則六面體單元(箱梁標準截面的網(wǎng)強結(jié)構(gòu)分析，必須對出現(xiàn)裂縫的原因進行充分的格劃分見圖2)，非線性開裂分析采用混凝土材料分析，以評估結(jié)構(gòu)在運營階段的安全性和耐久性。專用的SOLID65單元。以上述互通立交中的1聯(lián)4跨連續(xù)等高度箱梁結(jié)構(gòu)為例，來分析出現(xiàn)裂縫的原因。該聯(lián)結(jié)構(gòu)跨徑布置為4×30m，總長度為120m，梁高H=I．8m。主

5、梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，箱梁混凝土采用C50。箱梁單幅橋面寬l6．55m，采用單箱三室橫斷面，其中頂面寬16．55m，底板寬10．65m，兩側(cè)翼緣板懸臂寬2．5m。梁體腹板、頂?shù)装逄幘O(shè)置縱向預(yù)應(yīng)力束，預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用15．2鋼絞圖1箱梁結(jié)構(gòu)的實體幾何模型線，其中腹板的鋼束規(guī)格采用1715．2的鋼絞線，頂、底板的鋼束規(guī)格采用15s15．2的鋼絞線。該聯(lián)結(jié)構(gòu)的左幅箱梁靠近橋臺一端，左側(cè)外圖2箱梁結(jié)構(gòu)標準截面的網(wǎng)格劃分腹板在距端部2．5m、4．4m位置各有一道裂縫，縫需要說明的是，ANSYS的SOLID65單元具有八個節(jié)點，每個節(jié)點有三個自

6、由度，即x,y、z三個收稿日期：2014—09—02方向的線位移，并可對三個方向的含筋情況進行定作者簡介：楊允表(1969一)，男，浙江寧波人，高級工程師，從事橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工和科研工作。義。由于具有開裂與壓碎的性能，該單元最重要的學(xué)兔兔www.xuetutu.com學(xué)兔兔www.xuetutu.com學(xué)兔兔www.xuetutu.com