知識庫 丨 鋼-混凝土組合橋梁分析實例

2016-11-11  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)

具體問題:

本橋為某高速路聯(lián)絡(luò)線匝道橋中的一聯(lián),橋梁全寬10.5m。本聯(lián)上部結(jié)構(gòu)采用(38+33.5+37.5)m 鋼混組合連續(xù)梁,下部結(jié)構(gòu)橋墩為柱式,基礎(chǔ)為承臺接灌注樁;橋臺為肋板式,基礎(chǔ)為承臺接灌注樁。

主梁為單箱雙室,梁高2m寬10.22m,預(yù)制高1.65m,鋼箱底板厚30mm,上翼板厚25mm,腹板厚16mm,鋼材均采用Q345,分4 段預(yù)制后現(xiàn)場采用高強螺栓拼接。鋼箱頂部混凝土橋面板厚0.27m,采用C50 無收縮混凝土現(xiàn)澆。

頂板混凝土預(yù)應(yīng)力鋼束采用高強低松弛鋼絞線,管道采用金屬波紋管成型。設(shè)計摩阻系數(shù)μ=0.25,孔道偏差系數(shù)K=0.0015。如下圖1.1 所示:

? 解決方法:

本橋建模過程:

① 單元劃分及SPC導(dǎo)入聯(lián)合截面——建立單元節(jié)點

圖 1.2 建立單元節(jié)點

注意事項:

a.曲線橋梁可以通過導(dǎo)入CAD線形的方法建立單元節(jié)點。

b.導(dǎo)入技巧:

節(jié)點位置:支撐線、截面變化位置、加載荷載位置(隔板、橫梁等)

CAD根據(jù)上述內(nèi)容分層,Civil程序可根據(jù)圖層將導(dǎo)入內(nèi)容分組。

節(jié)點最終位置通過連接節(jié)點位置得到(Civil程序不能識別圓曲線)

導(dǎo)入CAD圖形的繪制單位應(yīng)與Civil一致。

可繪制輔助線(支撐線,加載點等)一并或分批導(dǎo)入便于后續(xù)操作。

圖 1.3 圖層分組

② 單元劃分及SPC導(dǎo)入聯(lián)合截面——SPC導(dǎo)入聯(lián)合截面

圖 1.4 SPC導(dǎo)入聯(lián)合截面

③ 邊界及施工荷載

圖 1.5邊界定義

a.邊界定義時的注意事項:

1.永久邊界應(yīng)根據(jù)施工圖設(shè)置約束方向(固定支座,單向固定支座,雙向固定支座,一般橡膠支座)。

2.復(fù)制支座上下節(jié)點時,可通過點選輔助單元確定任意復(fù)制方向。

3.彈性連接為單元局部坐標(biāo),SDx為支座抗壓(拉)剛度。

4.臨時邊界要保證施工階段分段幾何不可變(不是機動體系)。

圖 1.6 施工荷載的定義

b.施工荷載定義時的注意事項:

利用輔助單元很容易得到隔板位置,橫梁位置,支撐線位置等等,便于加載。

c.施工階段聯(lián)合截面定義時的注意事項:

1.施工階段聯(lián)合截面設(shè)置以截面為對象進(jìn)行相關(guān)的設(shè)置。

2.施工階段設(shè)置的材料理論厚度齡期的優(yōu)先級高于定義單元時賦予的值。

3.一般截面類型根據(jù)激活施工階段不同程序可以自動識別同樣截面不同的單元。

4.混凝土濕重模擬橋面板形成過程注意將材料的容重改為0。

5.定義收縮徐變函數(shù)時注意標(biāo)號強度為N mm單位體系。

④ 使用階段荷載——溫度

圖 1.9 梁截面溫度的定義

溫度定義時的注意事項:

1.組合截面整體升降溫即使連續(xù)梁也有自應(yīng)力。

2.溫度梯度要綜合考慮截面寬度的變化以及溫度梯度折線的變化。

3. 不同材料應(yīng)分別輸入其彈性模量及膨脹系數(shù)。

4.注意溫度梯度一般輸入的參考位置是頂。

⑤ 使用階段荷載——活載及沉降

鋼-混凝土組合橋梁分析實例

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活載定義時的注意事項:

1.車道數(shù)量根據(jù)規(guī)范表4.3.1-3及行車道寬度確定。

2.一般結(jié)構(gòu)考慮內(nèi)偏外偏及中載計算足以。

3.直橋可進(jìn)建立一個車道通過定義荷載工況時輸入比例系數(shù)調(diào)整為多車道。

圖 1.11 車道及車輛荷載的定義

圖 1.12 支座沉降的定義

⑥ 分析控制

定義移動荷載分析控制及特征值分析控制,其操作步驟可參考一般連續(xù)梁橋,此處省略。

最后運行查看分析結(jié)果。

結(jié)論

1.組合結(jié)構(gòu)的最終應(yīng)力狀態(tài)與施工階段相關(guān),通過各階段累加可以得到最終效應(yīng),但各階段的截面特性因根據(jù)具體的施工工藝確定。

2.混凝土橋面板升降溫可以通過等效荷載法計算。

3.混凝土收縮同樣可以根據(jù)等效荷載法計算,但需計算混凝土有效彈性模量。

4.從校核計算結(jié)果考慮可以用混凝土降溫模擬收縮效應(yīng)。

5.Civil程序計算有效剛度下的收縮、徐變效應(yīng)僅需將混凝土彈性模量修改為有效彈性模量。

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