宽箱梁的数值计算分析
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支架预压支架搭设完成,在砼箱梁施工前,对支架进行相当于倍箱梁自重的荷载预压,以检查支架的承载能力,减少和排除支架体系的非弹性变形及地基的沉降。
支架压重材料采纳相应重量的砂袋(或钢材),并按箱梁结构形式合理布置砂袋数量(见压重布置图)。
待排除支架非弹性变形量及紧缩稳固后测出弹性变形量,即完成支架压重施工。
撤除压重砂袋后,设置支架施工预留拱度,调整支架底模高程,并开始箱梁施工。
依照本工程桥跨数量多、线路长、支架情形及工期要求,我部拟仅对第四联右幅其中17#墩-18#墩跨和第六联右幅22#墩-23#墩跨进行压重施工的方案,即作业一队和二队各压重施工一跨,作业一队为贝雷梁支架施工,作业二队为钢管支架施工;其余各跨箱梁可据此二跨压重情形及理论计算相结合的形式,进行支架施工预留拱度的设置。
具体考虑如下:①如对每联进行压重,那么压重材料需求大、箱梁施工周期长;仅第四联右幅就须压重2600T,且加载、卸载时刻长,投入机具设备多。
②支架压重情形分析a、支架基座在承台和路面时,其承载力好,沉降量极小;其余支架砼基座设置在原状土(亚粘土)上,其承载力较好,沉降量较小,且可较准确计算出其沉降量,贝雷支架跨中基座沉陷经计算取。
且经一次压重后可测出沉陷体会值以方便设置支架预拱度。
b、贝雷梁支架和钢管脚手架均为利用较成熟的支架形式,其紧缩及挠度值可通过计算得出,以27m跨靠梁高较高跨为例(支架图附后),贝雷梁最大挠度为。
c、非弹性变形要紧表此刻底模抄垫上,但其高度设计较低,木楔及方木间接触面少,其变形值较小,且可通过体会公式推算和一次压重情形进行确信。
以标准跨计算,其非弹性变形为d、此两种支架结构形式均比较简单,且我部在其它工程已有压重施工的体会。
综上所述,在地基及支架结构形式一样的情形下,全桥上构每种支架采取一跨压重的方式应能够知足现浇箱梁施工需要。
③预拱度设置:a、集美立交箱梁支架预拱度理论计算与设置b、集美立交箱梁支架压重后预拱度设置柳州成功路立交A标段主线桥现浇梁支架施工方案一、工程概况一、概述本标段成功路互通式立交桥主线桥全长462m,共四联22跨,跨径组合为(+5×22m+)+(+2×22m+25m+19m)+(2×19m+22m+25m+)+(+3×22m+);桥宽为变宽~,桥形采纳单箱多室,桥标准梁形单箱三室,翼缘板宽,梁体为等高。
后张法钢铰线张拉数值与压力表数值关系一览表后张法钢铰线张拉数值与压力表数值关系一览表(20米小箱梁5束)(20米小箱梁5束)华厦建设集团广西黄姚景区道路连接道路(省道S327大风坳隧道至潮江段)扩建工程项目部华厦建设集团广西黄姚景区道路连接道路(省道S327大风坳隧道至潮江段)扩建工程项目部
千斤顶型号规格/编号: YDC-1500/1595(A1)千斤顶型号规格/编号: YDC-1500/15110(B1)
后张法钢铰线张拉数值与压力表数值关系一览表后张法钢铰线张拉数值与压力表数值关系一览表(20米小箱梁5束)(20米小箱梁5束)华厦建设集团广西黄姚景区道路连接道路(省道S327大风坳隧道至潮江段)扩建工程项目部华厦建设集团广西黄姚景区道路连接道路(省道S327大风坳隧道至潮江段)扩建工程项目部
千斤顶型号规格/编号: YDC-1500/1596(A2)千斤顶型号规格/编号: YDC-1500/15109(B2)
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双箱单室曲线钢箱梁桥的不同建模方法计算结果对比分析于长晧;宋文学;李永;汪宏【摘要】曲线钢箱梁比直线钢箱梁多了曲线弯曲引起的偏载效应,因双箱单室结构各箱室之间受力的分担比例发生变化,致使其比单箱单室曲线钢箱梁的受力要复杂.在计算分析中若采用常规的单梁模型或梁格模型,不能完全真实反映实际受力情况.为了解决双箱单室曲线钢箱梁在自重、升温、基本组合等工况下的应力分布,以2×61 m的连续钢箱梁为研究对象,建立板单元模型、梁单元模型、梁格模型分别计算并对结果进行对比分析.结果表明:1)自重作用下单梁模型不能考虑横向分布效应,其误差较大;2)整体升温作用下单梁模型计算结果比板单元大,而梁格模型计算结果比板单元小;3)组合后单梁模型最大误差达到10%,梁格模型达到7%,设计中不能忽略.【期刊名称】《公路交通技术》【年(卷),期】2018(034)006【总页数】6页(P58-63)【关键词】曲线钢箱梁;双箱单室;板单元;应力分布【作者】于长晧;宋文学;李永;汪宏【作者单位】招商局重庆交通科研设计院有限公司,重庆 400067;包头市公路工程股份有限公司,内蒙古包头 014040;招商局重庆交通科研设计院有限公司,重庆400067;招商局重庆交通科研设计院有限公司,重庆 400067【正文语种】中文【中图分类】U448.21+3受地形条件和已有构筑物影响,有些跨线桥梁不得不采用曲线梁[1]。
对曲线梁的计算方法已有相关计算公式、空间梁单元模型法、空间薄壁箱梁单元模型法和空间梁格模型法[2-6]等,但是这些方法大多是针对单箱单室梁的研究。
由于双箱单室曲线梁受力机理与单箱单室结构有所不同,因此按常规计算方法能否真实反映双箱单室曲线梁的受力状态,还需要进一步论证。
为此,本文以2×61 m的连续钢箱梁为研究对象,建立板单元模型、梁单元模型、梁格模型,以分析其在自重、升温工况、基本组合工况下的支座和跨中处的顶底板应力分布。
单箱多室连续宽箱梁有效宽度分析单箱多室连续宽箱梁是指在一座桥梁中,采用多个独立矩形箱室并通过侧墩连接起来的结构形式。
在该结构中,有效宽度的分析对于确定梁的受力性能和设计基准值具有重要作用。
本文将对单箱多室连续宽箱梁的有效宽度分析进行详细讨论,并探讨其影响因素和计算方法。
有效宽度是指梁的实际截面有效地参与负荷承载的宽度。
在单箱多室连续宽箱梁中,由于箱室之间的连接,存在一定的传力效应,因此在分析梁的受力情况时需考虑这种传力效应对梁的承载能力的影响。
有效宽度的分析可以通过三种方法进行:经验公式法、模型试验和理论分析。
经验公式法是根据实际桥梁形式和设计情况,利用历史数据和经验公式进行估算。
这种方法具有简便快捷的特点,适用于常见桥梁形式和设计条件,但对于具体桥梁结构来说,准确性相对较低。
模型试验是利用物理模型对桥梁结构进行试验,通过观察和测量模型在受载过程中的变形和破坏形态,来确定有效宽度。
这种方法具有直观性和准确性较高的特点,但需要进行复杂的试验和数据处理,成本较高,适用范围相对较窄。
理论分析是采用理论方法对桥梁结构进行建模和分析,通过计算和分析得到有效宽度。
这种方法具有灵活性和适用性较广的特点,可以应用于各种不同形式和设计条件的桥梁,但需要考虑多种因素,包括材料特性、几何形状、边界条件和荷载等。
在单箱多室连续宽箱梁的有效宽度分析中,需要考虑以下几个主要因素:1.箱室刚度:箱室的刚度决定了传力效应的大小。
较大刚度的箱室可以在一定程度上减小传力效应,从而增加有效宽度。
通常情况下,采用更大刚度的箱室可以使有效宽度更大。
2.箱室间距:箱室之间的间距也会对有效宽度产生影响。
较大的间距会增大传力效应,从而减小有效宽度,较小的间距则相反。
因此,在设计中需要合理选择箱室之间的间距,以使有效宽度达到最优。
3.荷载特性:荷载的类型和大小也会对有效宽度产生影响。
不同类型的荷载会对梁的受力方式和传力效应产生不同的影响,从而影响有效宽度的计算。
总第320期交 通 科 技SerialNo.320 2023第5期TransportationScience&TechnologyNo.5Oct.2023DOI10.3963/j.issn.1671 7570.2023.05.008收稿日期:2023 03 24第一作者:苗建宝(1987-),男,硕士,高级工程师。
陕西省交通科技项目(20 10K、20 04K);山西省自然科学研究面上项目(202203021221025);山西省高等学校科技项目(2021L010)资助大跨径钢箱梁最大悬臂状态非线性静风稳定性分析苗建宝1 骆佐龙2(1.西安公路研究院有限公司 西安 710065; 2.山西大学电力与建筑学院 太原 030000)摘 要 港珠澳大桥跨越崖13 1气田管线桥施工最大悬臂状态受静风荷载作用可能存在静风失稳问题,影响结构正常施工与安全性。
为解决上述问题,首先采用静力三分力系数法分析该桥最大悬臂状态设计基准风速作用下的静风效应,明确主梁各断面水平、竖向和扭转位移在不同初始风攻角条件下的发展变化规律;其次,对该桥最大悬臂状态不同初始风攻角作用下的非线性静风稳定性进行分析,基于控制断面的风速 扭转角变化曲线明确结构扭转发散临界风速;最后根据非线性静风稳定性分析结果对该桥最大悬臂状态的静风稳定性进行分析评价。
结果表明,在正攻角范围内(0°~5°),主梁横向位移与扭转角最大值分别为-1.47mm与0.023°,负攻角范围内(-5°~0°),主梁横向位移与扭转角最大值分别为为0.25mm与-0.007°,在不同初始风攻角作用下结构稳定系数介于1.53~2.58之间。
不同初始攻角作用下结构的临界风速介于63~109.6m·s-1之间,结构在负攻角范围内的临界风速计算值较正攻角高。
关键词 桥梁工程 港珠澳大桥 最大悬臂状态 静风稳定性 临界风速中图分类号 U442.5+9 U441 大跨度连续钢箱梁桥在静风荷载的作用下,可能会发生静风失稳现象[1]。
桥梁设计中桥墩计算长度系数的分析发布时间:2022-10-28T10:44:20.275Z 来源:《工程建设标准化》2022年6月第12期作者:燕孟飞张少龙[导读] 下部结构桥墩承受恒载、制动力、温度效应、风荷载、地震力等多种荷载,一般作为偏心受压构件分析。
燕孟飞张少龙河南海威路桥工程咨询有限公司河南郑州 450000摘要:下部结构桥墩承受恒载、制动力、温度效应、风荷载、地震力等多种荷载,一般作为偏心受压构件分析。
关于桥墩计算长度系数的取值,钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范中提出,当两端均为不移动的铰,系数取1.0,当一端固定一段自由时,系数取2.0。
对于实际工程中绝大部分桥墩,往往可认为一端固定、一端有转动和水平弹性约束的构件,计算长度系数问题,其本质是压杆稳定问题。
当细长的受压杆,压力达到一定值,即Fcr时,受压杆可能突然弯曲而破坏,即发生失稳的现象。
同时杆端的支承,会对杆件的变形起到一定的约束作用,不同的支承形式对杆件变形的约束作用也不同。
故同一受压杆,当其两端的支承情况不同时,杆件所能承受的临界力值也必不相同。
基于此,本篇文章对桥梁设计中桥墩计算长度系数进行研究,以供参考。
关键词:桥梁设计;桥墩计算;长度系数分析引言项目所在区域地震发生频率较高,桥梁设计位置河谷较深,山谷内弯道数量多、地势高差较大,初期进行桥梁规划设计时,秉承结构安全、项目耐久两个设计原则开展桥梁的整体设计。
该项目应侧重关注桥位的设计方案,考量结构安全性。
结合环境因素形成的限制作用,综合选出安全性较高的位置。
如果桥位地势含不利因素,需及时给出补救措施,消除不利影响。
同时,桥梁设计应侧重落实抗震设计工作,积极采取抗震措施,切实增强项目整体的抗震效果。
桥梁设计需结合桥位周边的环境特点,如地势、河床宽度等,以此保障方案的可行性。
如果桥位周边环境比较复杂、施工难度大,可采用大跨径结构。
1桥梁设计的原则结合目前我国大量的桥梁建设的案例分析,此领域中包含各种类型的桥梁形式。
Value Engineering———————————————————————作者简介:武相坤(1980-),男,河北石家庄人,高级工程师,本科,工学学士,研究方向为桥梁与隧道施工技术。
0引言近年来,随着国家建设的发展,特别是轨道交通发展迅速,但新建工程受周边环境影响巨大,需要采用不同的桥梁类型,具有建筑高度低、保证桥下通行净空、噪声影响小、美观等特点的槽型梁越来越多地应用于工程中,而现有资料对槽型梁研究较少[1-3],本文以台州市域铁路S1线一期工程为例,模拟分析槽型梁在施工过程中的受力变形情况,研究槽型梁在市政建设领域推广应用意义。
1工程设计概况1.1工程概况中心大道特大桥起止里程为S1DK040+064.71~S1DK041+272.76,桥梁长1208.05m 。
该段线路位于台州市温岭市,冲海积平原区,地势平坦,交通较便利,河网发达,为城镇村落。
槽型梁桥墩位于川安南路两侧,表层为宕渣层,下层为强风化凝灰岩,可做持力层,基承载力σ0=450kPa ,底层为弱风化凝灰岩,可做持力层,基承载力σ0=800kPa 。
既有川安南路面层为25cm 沥青混凝土路面,基层为50cm 水泥稳定层,底基层为宕渣层。
该桥采用双线连续箱梁、双线连续梁、双线刚构连续梁,双线槽型梁、四线道岔连续梁桥型布置。
双线27#墩、28#墩间梁跨径为50m 箱梁,采用槽型梁支架浇筑施工。
1.2箱梁结构设计桥跨布置为50m 简支槽形梁,计算跨度48.4m ,全长49.9m (含两侧梁端至支座中心各0.75m ),边支座中心线至梁端0.75m ,支座横桥向中心距10.8m 。
该梁截面类型为U 型槽型梁,跨中梁高5m ,支点处梁高5.5m 。
跨中底板厚1m ,支点底板厚1.5m 。
两侧墩顶各有2个CGQZ-B-L-II-12500球形钢支座,桥梁钢筋采用HPB300与HRB400带肋钢筋,预应力钢束为9-Φj15.20钢绞线、10-Φj15.20钢绞线、15-Φj15.20钢绞线。
目录1 设计要求 (1)1.1 设计依据 (1)1.2 设计基本情况 (1)1.3 主要技术标准 (2)1.4 主要设计指标 (2)1.5 梁部计算 (3)1.6图纸绘制要求 (4)2 计算说明 (4)2.1 结构体系 (4)2.2 施工方法 (4)3 模型及荷载 (4)3.1计算模型 (4)3.2 计算荷载 (4)4 全梁弯矩包络图 (5)5 支承反力结果 (6)6 计算成果 (6)6.1 混凝土截面应力验算 (6)6.2 混凝土正截面抗裂验算 (11)6.3 正截面抗弯强度验算 (11)6.4 活载作用下的竖向挠度验算 (11)6.5 恒载作用下的竖向挠度验算和反拱度设置 (12)6.6 梁端竖向转角和工后徐变验算 (12)6.7 使用阶段钢束应力验算结果 (12)7 施工阶段应力验算 (12)40m有砟简支梁桥设计说明书1 设计要求1.1 设计依据《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1-2005);《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》(TB10002.3-2005);《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》(铁建设函(2005)285号);1.2 设计基本情况(1)双直线40m有砟简支梁桥(线间距5.0m)(2)桥式结构及桥面布置:见CAD图1.3 主要技术标准1.3.1 设计荷载(1)恒载结构构件自重按《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1-2005)第4.2.1条采用;C50混凝土容重取26kN/m3;二期恒载:190kN/m。
(2)混凝土收缩徐变环境条件按野外一般条件计算,相对湿度取70%。
根据老化理论计算混凝土的收缩徐变,系数如下:徐变系数终极极值:2.0(混凝土龄期6天)徐变增长速率:0.0055收缩速度系数:0.00625收缩终极系数:0.00017(3)设计活载a.列车纵向活载采用“ZK活载”,中-活载检算(注意根据规范进行折减)b.竖向动力冲击系数:按《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1-2005)办理:其中冲击系数1+μ=1+α*6/(30+L),α=4*(1-h)≤2.0,L为桥梁跨度。
目录1. 纵向计算 (1)1。
1概算 (1)1.2设计参数 (4)1。
2.1 结构重力 (4)1.2。
2 基础变位作用 (5)1。
2.3 汽车荷载、人群荷载 (5)1.2。
4 汽车荷载冲击力系数 (5)1。
2.5 温度作用 (5)1.2.6 抗震要求 (5)1。
2。
7 桥梁设计基准期 (5)1。
2.8 桥梁设计使用年限 (5)1.2.9 桥梁设计安全等级 (6)1.2.10 环境类别 (6)1.2。
11 材料性能 (6)1。
3计算分析 (6)1。
3.1 支承反力 (6)1。
3.2 刚度 (6)1.3.3 内力 (7)1.3.4 截面 (8)1.3。
5 应力 (9)2。
普通横隔板计算 (10)2.1计算模式 (10)2。
2截面及截面特性 (10)2。
3设计荷载 (10)2.3.1 结构重力 (10)2。
3。
2 汽车荷载 (11)2。
4强度检算 (11)2。
5稳定检算 (12)3。
中支点横隔板 (12)3.1计算模式 (12)3.2强度检算 (12)3。
3稳定检算 (13)4. 端支点横隔板 (13)4。
1计算模式 (13)4。
2强度检算 (14)4。
3稳定检算 (15)5。
左侧悬臂托架 (15)5。
1计算模式 (15)5.2截面及截面特性 (16)5。
3设计荷载 (16)5。
3。
1 结构重力 (16)5。
3.2 汽车荷载 (17)5。
4内力 (17)5.5强度检算 (17)5。
5。
1 正应力 (18)5.5。
2 剪应力 (18)5。
5。
3 稳定检算: (18)6. 右侧悬臂托架 (18)6。
1计算模式 (18)6.2截面及截面特性 (18)6.3设计荷载 (19)6.3。
1 结构重力 (19)6.3.2 汽车荷载 (20)6.4内力 (20)6。
5强度检算 (20)6.5.1 正应力 (20)6.5.2 剪应力 (21)6。
5.3 稳定检算: (21)7. 支承加劲肋检算 (21)7。
1计算模式 (21)7.2强度核算 (21)7。
关于现浇箱梁施工的计算书现浇梁施工采用满堂碗扣架施工,碗扣架立杆纵横向间距为0.9m,横杆竖向间距为1.2m。
立杆顶托上先放置5×10cm纵向方木,纵向方木的横向间距为0.9m,其上再放置10×10cm的横向方木,横向方木纵向间距为0.3m,横向方木上安装1.8cm厚的竹胶板作为底模。
支架计算主要计算模板、纵横向方森、立杆承载力计算。
根据最不利苍荷载情况,取墩顶实心段的支架和模板进行计算。
根据实际情况,箱梁施工时的荷载组合由如下的荷载组成:(1)新浇砼及钢筋自重(箱梁自重)(2)模板加方木楞的自重(3)浇捣砼时产生的荷载(4)施工人员及施工设备荷载具体数值如下:(1)箱梁自重计算:实心段箱梁断面面积:27.74S m=,实心段长1.4m17.74 1.4 2.628.1736G t=⨯⨯=,合281.736kN(2)模板加方木楞的自重:底模横向宽5m,纵向长1.4m,板厚为0.018m,模板容重为571kg/m3则模板自重:21.450.01857171.946G kg=⨯⨯⨯=,合0.719kN 横向方木规格为10×10cm,每根长5m,纵向间距为0.3m,1.4m范围内共有6根。
纵向方木规格为10×5cm,每根长1.4m,横向间距为0.9m,底模宽度范围内共有6根。
方木容重为650kg/m3横向方木自重:3650.10.1650195G kg=⨯⨯⨯⨯=,合1.95kN纵向方木自重:36 1.40.10.0565027.3G kg=⨯⨯⨯⨯=,合0.273kN 合2.223kN(3)浇捣砼时产生的荷载:采用q 2=2.0kN/m 2(查施工手册),箱梁底板宽4.5m ,则:4 2.0 1.4 4.512.6G kN⨯⨯==(4)施工人员及设备产生的荷载:查施工手册知,其均布荷载q 3=1.0kN/m 2,则5 1.0 1.4 4.5 6.3NG k ⨯⨯==1、模板计算模板主要承受箱梁自重、浇捣砼时产生的荷载、施工人员及施工设备荷载,其总共承受的荷载为:134281.73612.6 6.3300.636G G G kNG =++=++=考虑到施工的安全可靠,取1.5倍的安全系数,则1.5300.636 1.5450.954G kNP ⨯=⨯==横向1m 内模板所受的线荷载,则:450.95471.58/1.4 4.51.4 4.5P kN mq ==⨯⨯=模板在横向10×10cm 方木的作用下形成长度为30cm 的简支梁结构(最不利的结构)。
预应力箱梁横向分析midas FEA Training Series一. 概要1. 分析概要PSC箱梁进行横向分析时,有理论指出梁单元模型的分析结果往往比有限板单元的分析结果要偏大。
通过本例题对配有预应力钢筋的箱梁横向模型进行三维板单元分析并与梁单元模型的结果比较,验证上述理论。
⏹几何模型本例题主梁是截面宽度为15.74m,梁高为3m的等截面箱梁。
顶板的悬臂板、腹板顶、顶板中心的厚度依次为0.25、0.45、0.23m,横向预应力钢筋是曲线布置的。
建顶板时可采用程序中变厚度板单元,预应力钢筋采用B样条曲线。
⏹材料及特性主梁采用40MPa的高强度混凝土材料,钢束选择钢筋单元中的预应力类型。
顶板采用变厚度的板单元建模,腹板与底板用0.5m、0.2m厚度的板单元来建模。
⏹生成主梁(板单元网格)首先利用“定义线”功能定义箱梁截面几何体(如上图所示),再利用“扩展”功能生成50m的全桥板单元网格。
⏹生成钢束(线单元网格)利用“定义线”功能生成B样条曲线,然后以0.6m为等间距复制到整个主梁顶板中。
⏹恒荷载与活荷载结构自重由程序内部自动计算,二期荷载(防撞墙、铺装)通过压力荷载施加在整个桥面板上。
将一辆整车荷载添加在主梁跨中顶板上,按悬臂板、顶板中心弯矩最大布置车辆,共有六种布置方法。
每个车轮考虑着地面积施加压力荷载。
⏹预应力荷载对钢筋单元(预应力类型)施加预应力荷载。
⏹分析结果将恒载、活荷载的内力结果以及预应力荷载的应力结果与梁单元模型的分析结果相比较。
二. 建立主梁顶板(考虑加腋)独立变量横向顶板的厚度在X方向上有变化,独立变量选择X方向。
数值输入随X方向变化的板厚度。
X坐标原点以顶板中心为基准输入。
建立几何体生成主梁(板单元网格)生成横向预应力钢筋(线网格)施加恒荷载、移动荷载张拉预应力钢筋查看分析结果操作步骤Procedure分析> 函数...1.名称[Top Slab]2.独立变量[X]3.编辑表格[输入顶板相应于X坐标的板厚]4.点击[确认]32 14操作步骤 Procedure 网格>自动网格划分 > 自动网格线...1. 请选择线 [选择几何曲线]2. 播种方法 [分割数量]3. 分割数量 : “32”4. 特性“ 5: Tendon”5. 勾选“钢筋”6. 类型 “ 板单元的钢筋”7. 勾选 “生成高次单元 ”8. 点击 [确认] 5⏹ 建立/修改函数定义随位置变化的可变荷载或边界条件等的空间函数(Spatial Function)。
1 研究背景在实际工程中,混凝土结构由于受到荷载作用、温度变化、徐变收缩等因素影响,会使得结构中主拉应力超过混凝土极限拉应力,使得结构开裂。
其中荷载因素包括施工中的荷载和裂缝的成桥后的荷载,温度变化分为整体温度变化(年温差)和局部温差(日照)作用等。
由于这些作用的存在方式不同,将在不同阶段产生不同类型的裂缝,需要分别考虑。
目前混凝土箱梁桥出现的裂缝形式可以分为整体受力裂缝和局部受力裂缝。
整体受力裂缝主要表现为:箱梁跨中受弯时在地板受拉区产生的弯曲裂缝,腹板在受弯和受剪共同作用下主拉应力过大产生斜裂缝,支座处受负弯矩(或者预应力作用产生的负弯矩)在顶板产生的弯曲裂缝,弯曲裂缝延伸到腹板继续形成的斜裂缝等。
规范上对整体裂缝的出现给出了限制条件,并提供了验算的公式,即在弯矩作用下混凝土的拉应力在一定的范围内和控制受弯受剪主拉应力。
规范中也给出了局部受力裂缝的计算公式和限制方法。
局部裂缝主要表现在:翼缘在局部车辆荷载作用下在腹板交界处引起弯矩时产生的弯曲裂缝,张拉预应力时在平行于预应力方向形成的手拉裂缝等,局部混凝土受压产生的裂缝等。
规范中也是给出了受拉应力的限制值和受压应力的限制值来保证裂缝不发生或者裂缝的宽度在一定的范围内。
但由于规范中采用的经典分析方法认为箱梁为柔性梁,往往忽视了剪切变形的影响,已经不适用于新出现结构的发展要求,如叠合梁。
同时新材料的使用如FRP也对规范的计算方法提出了挑战。
同时规范针对结构六种受力方式(轴力,两个方向的剪力,两个方向的弯矩和扭矩)进行配筋时,配筋方法相互独立甚至矛盾,并且剪扭配筋理论体系尚不完善,造成当六种力共同作用相互耦合时,现行设计理论时常难以解释清楚,1混凝土箱梁出现了规范中不能给出解释的裂缝。
这些裂缝的出现将逐渐扩大并形成贯穿裂缝,对建筑物的质量和运行安全造成威胁,影响桥梁结构的耐久性。
在实际混凝土箱梁桥结构中,规范中缺失的验算项而引起的裂缝有:顶板斜向裂缝、底板斜向裂缝,底板斜向裂缝和腹板斜向裂缝连通、顶板八字形裂缝等。
宽箱梁的数值计算分析
摘要:本文以某多箱室连续梁桥为例,讨论了宽箱梁的计算方法,并通有限元计算软件对比分析不同计算方法对宽箱梁计算结果的影响。
以该桥的分析计算分析结果为例,从而为宽箱梁的计算提供可靠的计算依据。
关键词: 宽箱梁;单梁法;刚性横梁法;梁格法;数值分析
abstract: taking a more box chamber continuous girder bridge as an example, discusses the calculation method of wide box girder, and through a comparative analysis of the finite element calculation software of different calculation methods for wide box girder of the calculated results influence. with the analysis of the calculation results of the bridge as an example, the calculation of wide box girder so as to provide reliable calculation basis.
keywords: wide box girder, single-beam method; rigid beam method; grillage method; numerical analysis
中图分类号:g613.4文献标识码:a文章编号:
1.前言
近年来,为适应交通功能现代化的需求,我国高速、高等级公路与城市立交工程建设迅猛发展;并随着桥梁建设材料性能与施工工艺水平的不断进步,为了缓解城市交通的压力,桥梁道路不断地拓宽。
这就使得桥梁建设不得不跟着道路不断拓宽。
对于城市道路,
由于美观的要求,桥梁形式一般以箱梁为主,箱梁主要的结构优点是:截面抗弯、抗扭刚度大,结构在施工和使用过程中都具有良好的稳定性,并能很好适应管线等公共设施的布置。
但是在路面结构较宽的情况下,混凝土预应力箱梁的计算分析采用那种方法更可靠,这就需要计算分析。
2.数值分析方法
宽箱梁的计算方法主要有单梁法,刚性横梁法,梁格法。
2.1单梁法
单梁法优点:建模简单方便,快速,提高设计工作效率。
单梁法缺点:单梁不能反映各腹板的受力差异, 也得不到横梁内力。
对于宽跨比比较大的桥梁结构,或者角度比较大的斜桥、曲线桥、异型桥、应该采用梁格法去计算。
如果在这种情况下仍采用单梁模拟,就会导致计算结果失真,与实际不符。
2.2刚性横梁法
刚性横梁法是梁格法中一个特例,即把桥梁视作由主梁和横梁组成的梁格系,荷载通过横梁由一片主梁传到其他主梁上去,同时主梁又对横梁起弹性支承作用。
通常把横梁作为支承在各片主梁上的连续刚体计算横向分布系数的方法称为刚性横梁法也叫偏心受压法。
刚性横梁法是工程设计中较常用的一种计算荷载横向分布系数的方法,计算比较简单。
但是由于假定横梁的刚度无限大,不考虑主梁的抗扭刚度,这就计算结果偏大。
2.3梁格法
梁格法建模的关键在于采用合理的梁格划分方式和正确的等效梁格刚度。
用等效梁格代替桥梁上部结构,将分散在板、梁每一区段内的弯曲刚度和抗扭刚度集中于最邻近的等效梁格内,实际结构的纵向刚度集中于纵向梁格构件内,横向刚度集中于横向梁格内。
理想的刚度等效原则是:当原型实际结构和对应的等效梁格承受相同的荷载时,两者的挠曲将是恒等的,并且每一梁格内的弯矩、剪力和扭矩等于该梁格所代表的实际结构部分的内力。
由于实际结构和梁格体系在结构特性上的差异,这种等效只是近似的,但对于一般的设计,梁格法的计算精度是足够的。
梁格法作为桥梁空间分析的一种简化方法,虽然较比板壳、实体有限元方法建模简单、求解方便,但是前期的截面特性计算量大。
3.数值计算分析
为了分析宽箱梁连续梁桥的受力情况,以某桥为4×20米(桥宽19.845米)的预应力混凝土连续箱梁为例,用桥梁计算软件midas 进行计算分析(如图1)。
跨中断面
支点断面
针对该预应力混凝土连续箱梁,用不同的计算方法,来分析上部结构受力。
计算中分别分析连续箱梁的内力和应力。
建模的过程中不同模型的边界条件及二期恒载都采用相同的取值。
温度荷载及温度梯度恒载工况都按照规范规定取值。
3.1单梁法计算结果
图2 弯矩图
上图为单梁法计算连续箱梁的在恒载下弯矩图,应力为荷载组合下的最大主拉应力,结算结果汇总到下表:
表1 单梁法计算结果
3.2刚性横梁法计算结果
图3 弯矩图
上图为单梁法计算连续箱梁的在恒载下弯矩图,应力为荷载组合下的最大主拉应力,结算结果汇总到下表:
表2刚性横梁法计算结果
3.3梁格法计算结果
图4 弯矩图
上图为单梁法计算连续箱梁的在恒载下弯矩图,应力为荷载组合下的最大主拉应力,结算结果汇总到下表:
表3梁格法计算结果
3.4结果对比分析
考虑恒载的情况:不管是单梁法、刚性横梁法、梁格法,内力而言,三种模型计算结果弯矩结果相差不大(刚性横梁法结果比单梁法大了4.69%,梁格法比单梁法大了3.42%)。
而在车辆荷载的情况下:内力计算结果刚性横梁法比梁格法和单梁法的内力略大。
(刚性横梁法结果比单梁法大了4%,梁格法比单梁法大了1.4%)。
而造成活载下刚性横梁法计算结果偏大的原因主要是刚性横梁法计算活载时,采用横向分布系数的计算方法,对结果产生了影响。
应力而言,主要看荷载组合下的主拉应力及混凝土的最大压应力在提取内力值时,对于主拉应力而言:单梁法、梁格法、刚性横梁法的主拉应力分别为0.92mpa,1.07mpa,1.17 mpa。
混凝土最大压应力分别为10.888 mpa,11.2 mpa,12.2 mpa。
总的来说,对于应力,单梁法小于梁格法和刚性横梁法。
主拉应力单梁法比梁格法小了16.3%,比刚性横梁法小了27%。
主要原因是单梁不能正确考虑各片梁实际受力的差异,而梁格能计算体现了弯矩在各个腹板位置的不均匀性,能体现多箱室,各个腹板的应力情况,按照梁格计算的结果对各纵梁进行纵向抗弯的承载能力计算和配筋。
而刚性横梁法是梁格法的一个特例,计算时按更不利来考虑。
4.结论
从上面的计算结果可以得出:对多箱室的宽桥计算来说,不管是单梁法、刚性横梁法、梁格法来计算:恒载下内力的差距不是很大(相差都在5%以内),而对于应力来说,单梁法算出的最大应力明显小于其他两种方法(相差在15%以上)。
对内力而言,三种计算
方法都是可以接受的;对应力而言,结果相差较大,显然用单梁法计算的结果对桥梁结构的安全显然是不利的。
所以宽箱梁的计算的时候,可以用单梁法来估算结构的内力、应力不能作为参考,而实际在估算配筋验算时候还是需要用梁格法来计算。
总的来说,梁格法和刚性横梁法对宽箱梁的计算是偏保守的,对桥梁结构来说偏安全。