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《小半徑曲線鋼箱梁橋的結(jié)構(gòu)受力性能分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、2014年第2期西南公路XINANGONGLU小半徑曲線鋼箱梁橋的結(jié)構(gòu)受力性能分析李智王朝倫(1．9)1l大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院四川成都610225；2．西南交大土木設(shè)計有限公司四川成都610031)【摘要】在工程實踐的基礎(chǔ)上，以一座半徑R=40m的小半徑多跨曲線連續(xù)鋼箱梁橋為工程背景，基于薄壁板單元理論和空間有限元法，建立多節(jié)點板單元模型，進(jìn)行模擬分析。淺述了小半徑彎曲鋼箱梁的結(jié)構(gòu)受力性能，給出結(jié)構(gòu)主要控制截面位置，探討了恒載、汽車荷栽、溫度荷載及支座沉降等工況組合荷載對梁體結(jié)構(gòu)的應(yīng)力強度、疲勞性能、傾覆穩(wěn)定性、局部構(gòu)件穩(wěn)定性等內(nèi)力效應(yīng)
2、的影響，并總結(jié)出了一些有價值的結(jié)論，為工程設(shè)計和生產(chǎn)實踐提供一定的參考?！娟P(guān)鍵詞】小半徑曲線鋼箱梁；結(jié)構(gòu)力學(xué)性能；荷載工況；空間有限元【中圖分類號】U441~．2【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A車荷載、溫度荷載以及支座沉降等工況展開分1概述析，探討了各工況組合荷載對梁體結(jié)構(gòu)的應(yīng)力強隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷發(fā)展，為保障交通通度、疲勞性能、傾覆穩(wěn)定性、局部構(gòu)件穩(wěn)定性等暢，減輕車輛擁堵，高架橋在國內(nèi)外大中城市中不內(nèi)力效應(yīng)的影響，為設(shè)計和施工提供了一些具有斷出現(xiàn)。作為城市高架橋匝道橋設(shè)計常用的主要結(jié)參考性的建議。構(gòu)形式之一，連續(xù)鋼箱梁可焊性好、跨越能力大、2有限
3、元模型建立易于更換、可節(jié)省工期、施工技術(shù)成熟，同時可順應(yīng)線形功能需要，做成小半徑彎曲連續(xù)鋼箱梁，因2．1結(jié)構(gòu)概況此，在城市橋梁建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用。結(jié)構(gòu)跨度布置為25m+40m+22m+20m的四跨連本文結(jié)合工程實踐，以一座R=40m的小半徑續(xù)梁，異形變寬、變高，底板呈二次拋物線形式變異形彎曲鋼箱梁為工程背景，選取結(jié)構(gòu)內(nèi)力主要化，梁高變化范圍為1．7～2．0m變化，梁體橫截面控制位置，對恒載(自重、壓重、二期等)、汽為多箱單室布置形式(見圖1)。1．-I．350I．2‘300I6400='2400IjOnIaI．bInl400uJu
4、J1．LlwLuuJuJuuLlJuJLiJ山LiJJ莩lI，，／—j’'尋-'彳莩’一_I一：譬，’’Ij莩JI：正A足正J層J’償尼：}I．500；：500IcldI2‘30013*40012’300圖1典型橫斷面【收稿日期】2014—03—24【作者簡介】李智(1994一)，男，四川瀘州人，四川大學(xué)本科在校生。西南公路2．2結(jié)構(gòu)模型建立因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計巾應(yīng)嚴(yán)格要求腹板與頂、底板結(jié)構(gòu)分析過程巾，采midas．civil空間板單元焊接要求為坡口全熔透焊，在該位置處應(yīng)盡量避開法進(jìn)行模擬，根據(jù)有限元法，將全橋結(jié)構(gòu)離散為對接焊縫。1156個
5、單元和716個節(jié)點，支點按實際支座位置進(jìn)3．3結(jié)構(gòu)整體傾覆性能分析行設(shè)置，全橋有限元模型及邊界條件如圖2所示。由于該橋為小半徑曲線連續(xù)梁，結(jié)構(gòu)傾覆性能的保證尤為重要。在彎扭耦合內(nèi)力作用下，結(jié)構(gòu)兩端D1、D4、D5二三個支點處支反力較小(見圖6)，在成橋狀態(tài)下容易造成支座脫空，支座一旦脫D1D2D3D4D5空，帶來的將是邊界條件的失效，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)傾圖2全橋有限元模型及邊界條件覆(見圖7)，且無明顯表征，危害性極大?！玖鵍3結(jié)構(gòu)受力性能此，設(shè)計巾對結(jié)構(gòu)整體傾覆性能的分析尤為重要。在恒載、活載、溫度荷載、支座沉降等荷載工h目I_啊況組合作
6、用下，對結(jié)構(gòu)內(nèi)力展開分析。I三3．1結(jié)構(gòu)應(yīng)力強度根據(jù)第四強度理論，在承載能力組合狀態(tài)下，圖6標(biāo)準(zhǔn)組合下支反力Fz(kN)D3支點處梁體底板有效應(yīng)力達(dá)132MPa，處于受壓狀態(tài)(見罔3)，D2外弧支點處有效剪應(yīng)力最大為74MPa，D3外弧支點處有效剪應(yīng)力最大為71MPa(見圖4)，因此，梁體應(yīng)力強度均在規(guī)范可控范同內(nèi)。圖7最不利傾覆軸線圖示在結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程中發(fā)現(xiàn)，曲線外側(cè)采用小翼緣，內(nèi)側(cè)采用寬翼緣，可從結(jié)構(gòu)本身平衡一部分傾覆彎矩；同時，盡可能拉大支座問距，采用雙支點圖3運營階段梁體有效應(yīng)力(MPa)支座；在結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的基礎(chǔ)上，適當(dāng)加一些
7、壓重。這些措施均可有效增加結(jié)構(gòu)的抗傾覆性能。通過綜合平衡傾覆彎矩，合理選取結(jié)構(gòu)傾覆軸，在最不利車道荷載作用下，梁體傾覆安全系數(shù)K=3．27，在不增加T程造價的前提下，保證了小半圖4有效剪應(yīng)力(MPa)徑曲線梁體的傾覆安全陛。3．2疲勞性能分析4結(jié)構(gòu)局部受壓性能分析為使結(jié)構(gòu)具有一定的疲勞強度安全儲備，分析4．1局部壓應(yīng)力rf1選取疲勞荷載模型I進(jìn)行加載，在等效車道荷載作中跨中間箱室構(gòu)造見罔8，根據(jù)前述應(yīng)力強度月j下，活載最大應(yīng)力幅達(dá)41MPa(見罔5)，危險疲及疲勞性能分析結(jié)果可知，中間彎曲大跨的跨中及勞點處于跨rf1}忤j線內(nèi)側(cè)頂、底
8、板與腹板交點處。其兩個支點D2、D3處的應(yīng)力較大。uuL^JL^JIJu正m^m且圖5最大活載應(yīng)力幅圖8中跨中間箱室構(gòu)造圖李智，王朝倫：小半徑曲線鋼箱梁橋的結(jié)構(gòu)受力性能分析根據(jù)《城市橋梁荷載設(shè)計規(guī)范》和《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)(見圖9
